JP7182431B2 - 給湯システム - Google Patents
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Description
また、燃料価格関係値が売電価格関係値を上回る場合に、給湯システムが売電優先制御を行って、太陽光発電装置によって発電された電力をヒートポンプに使わせずに売電に回し、給湯需要の不足分を加熱燃焼装置で補ったとしても、売電で得られる収益は少なく、水を加熱するための燃料費用が高くなる可能性が高く、収支が悪くなることが予想される。このような場合、太陽光発電装置によって発電された電力は、売電に回すより、例えばヒートポンプ等に使用させる方が収支の悪化を抑制することができる。そのため、上記の給湯システムは、燃料価格関係値が売電価格関係値を上回る場合に、学習制御を実行し、太陽光発電装置によって発電された電力をヒートポンプに使用させる等して、収支の悪化を抑制し得る。一方、売電価格関係値が燃料価格関係値を上回る場合には、給湯システムが売電優先制御を行えば、売電で得られる収益が多くなり、水を加熱するための燃料費用を賄ったとしても、収支が良くなることが予想される。このような場合、太陽光発電装置によって発電された電力は、ヒートポンプ等に使用させるより、売電に回す方が、収支が良くなる。そのため、上記の給湯システムは、売電価格関係値が燃料価格関係値を上回る場合に、売電優先制御を実行し、太陽光発電装置によって発電された電力を売電に回し、収支の良化を図り得る。従って、この構成による場合も、給湯システムは、予想気象が示す気象状況に応じて、売電による収益と運転による支出との間の収支を最適にし得る制御を実行することができる。
図1に示すように、本実施例に係る給湯システム2は、ヒートポンプ10と、タンク20と、タンク循環路30と、水道水導入路40と、供給路50と、バーナ加熱装置60と、太陽光発電装置70と、商用電源供給路80と、コントローラ90とを備える。
沸き上げ運転は、ヒートポンプ10で生成した熱によってタンク20内の水を加熱する運転である。沸き上げ運転が実行されるべき場合には、コントローラ90は、ヒートポンプ10と循環ポンプ36とを動作させる。循環ポンプ36が動作すると、タンク循環路30内をタンク20内の水が循環する。即ち、タンク20の下部に存在する水がタンク循環路30内に導入され、導入された水がヒートポンプ10内の凝縮器を通過する際に、冷媒の熱によって加熱され、加熱された水がタンク20の上部に戻される。これにより、タンク20に高温の水が貯められる。この結果、タンク20の上部には、高温の水の層が形成され、下部には、低温の水の層が形成される。
給湯運転は、タンク20内の温水を温水利用箇所に供給する運転である。また、特に、温水利用箇所が浴槽である場合の給湯運転のことを、以下では「湯張り運転」と呼ぶ。給湯運転は、上記の沸き上げ運転中にも実行することができる。温水利用箇所の給湯栓が開かれると、給水弁42が開状態に維持されているため、水道水供給源からの水圧によって、水道水導入路40(第1導入路40a)からタンク20の下部に水道水が流入する。同時に、タンク20上部の温水が、供給路50を介して温水利用箇所に供給される。
本実施例では、コントローラ90は、給湯システム2が設置されている特定の世帯において、給湯が行われる度に、給湯が開始された時刻と、給湯が終了した時刻と、を示す時刻情報と、供給された温水の量を示す供給量情報と、を記憶する。コントローラ90は、1日分の時刻情報及び供給量情報を、特定の世帯の1日分の運転履歴として記憶する。本実施例では、コントローラ90は、特定の世帯の過去7日分の運転履歴を記憶する。そのため、コントローラ90は、24時間毎(時刻が2:00になる毎)に、8日前の運転履歴を消去して、前日の運転履歴を新たに記憶する。同様に、コントローラ90は、特定の世帯の過去7日分の太陽光発電装置70による時間帯毎の発電量を発電履歴として記憶する。
以下では、コントローラ90が売電優先モードで動作している間に、コントローラ90が24時間毎に実行する処理について説明する。コントローラ90は、売電優先モードで動作している場合において、給湯システム2における1日の起算時刻である2:00(即ち午前2時)が到来すると、図2に示す設定処理を開始する。
図2は、コントローラ90が実行する設定処理の内容を示すフローチャートである。設定処理は、当日の給湯システム2に、売電優先制御と学習制御のどちらを実行させるのかを設定するための処理である。上記の通り、コントローラ90は、2:00が到来すると、図2に示す設定処理を開始する。まず、S10では、コントローラ90は、ネットワークを介して、図示しないサーバから、太陽光発電装置70の設置地域における予想気象(即ち天気、気温、湿度、風向き等)、暦(即ち、日の出予定時刻、日の入り予定時刻等)等を含む予想地域情報を取得する。
以下、本実施例において、コントローラ90が実行する売電優先制御の内容について説明する。上記の通り、給湯システム2が売電優先モードで動作する場合、売電優先制御は、図2のS14で設定されることによって実行される。
図4は、コントローラ90が実行する日の出前沸き上げ処理を示すフローチャートである。上記の通り、コントローラ90は、売電時ヒートポンプ作動時刻SR0が到来すると、図4の処理を開始する。まず、S30では、コントローラ90は、ヒートポンプ10及び循環ポンプ36を作動させる。これにより、タンク20の下部に存在する水がタンク循環路30内に導入され、ヒートポンプ10の凝縮器を通過する際に加熱され、タンク20の上部に戻される。即ち、タンク20に加熱後の水が蓄えられる。
図5は、コントローラ90が実行する日中処理の内容を示すフローチャートである。日中処理は、日の出予定時刻SR1から日の入り予定時刻SSまでの間(即ち昼間の時間帯の間)ヒートポンプ10及び循環ポンプ36の作動を禁止し、太陽光発電装置70によって発電された電力を売電に回すための処理である。上記の通り、コントローラ90は、日の出予定時刻SR1が到来すると、図5の日中処理を開始する。
続いて、本実施例において、コントローラ90が実行する学習制御の内容について説明する。上記の通り、給湯システム2が売電優先モードで動作する場合、学習制御は、図2のS16で設定されることによって実行される。
図7は、コントローラ90が実行する給湯開始前沸き上げ処理の内容を示すフローチャートである。上記の通り、第1の学習時ヒートポンプ作動時刻S0が到来すると、コントローラ90は、図7の処理を開始する。まず、S60では、コントローラ90は、ヒートポンプ10及び循環ポンプ36を作動させる。これにより、タンク20の下部に存在する水がタンク循環路30内に導入され、ヒートポンプ10の凝縮器を通過する際に加熱され、タンク20の上部に戻される。即ち、タンク20に加熱後の水が蓄えられる。
図8は、コントローラ90が実行する湯張り前沸き上げ処理の内容を示すフローチャートである。上記の通り、第2の学習時ヒートポンプ作動時刻B0が到来すると、コントローラ90は、図8の処理を開始する。まず、S70では、コントローラ90は、ヒートポンプ10及び循環ポンプ36を作動させる。これにより、タンク20の下部に存在する水がタンク循環路30内に導入され、ヒートポンプ10の凝縮器を通過する際に加熱され、タンク20の上部に戻される。即ち、タンク20に加熱後の水が蓄えられる。
その後、ヒートポンプ停止時刻G0が到来すると、コントローラ90は、ヒートポンプ停止処理(図示省略)を開始する。即ち、コントローラ90は、ヒートポンプ停止時刻G0の時点で、ヒートポンプ10及び循環ポンプ36が作動中である場合、ヒートポンプ10及び循環ポンプ36を停止させる。なお、ヒートポンプ10及び循環ポンプ36が既に停止している場合、コントローラ90は、そのままヒートポンプ10及び循環ポンプ36を停止させておく。コントローラ90は、ヒートポンプ停止時刻G0にヒートポンプ10及び循環ポンプ36を停止させると、次の日までヒートポンプ10及び循環ポンプ36を作動させない。その後、給湯終了予定時刻G1の近傍の時刻に、最後の給湯運転が終了する。これにより、給湯終了予定時刻G1において、タンク20内に、過剰な温水を貯えないようにすることができる。
コントローラ90が通常モードで動作している間は、上記の売電優先モードとは異なり、コントローラ90は、学習制御のみを実行する。学習制御の内容は上述の通りであるため、詳しい内容の説明は省略する。
第2実施例の給湯システム2について、第1実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例の給湯システム2も、その基本的構成、及び、コントローラ90が実行する各処理は基本的には第1実施例と共通する。ただし、本実施例では、図9に示すように、設定処理の内容の一部が第1実施例とは異なる。具体的には、本実施例では、設定処理は、当日の予想気象が好天か否かに応じて売電優先制御と学習制御のどちらを実行するのかを切り替えることに代えて、当日の予想気象において太陽光発電装置70で発電された電力を電力会社に売電する場合の売電価格に関係する売電価格関係値と、バーナ加熱装置60を作動させる場合の燃料価格に関係する燃料価格関係値と、を比較して、売電優先制御と学習制御のどちらを実行するのかを切り替える点が第1実施例とは異なる。以下、図9を参照して、本実施例において、コントローラ90が実行する設定処理の内容を説明する。
図9は、第2実施例において、コントローラ90が実行する設定処理の内容を示すフローチャートである。本実施例でも、コントローラ90は、2:00が到来すると、図9に示す設定処理を開始する。まず、S110では、コントローラ90は、ネットワークを介して、図示しないサーバから予想地域情報を取得する。
10:ヒートポンプ
20:タンク
22a:サーミスタ
22b:サーミスタ
22c:サーミスタ
22d:サーミスタ
30:タンク循環路
32:サーミスタ
34:サーミスタ
36:循環ポンプ
40:水道水導入路
40a:第1導入路
40b:第2導入路
42:給水弁
44:混合弁
50:供給路
52:サーミスタ
60:バーナ加熱装置
70:太陽光発電装置
80:商用電源供給路
90:コントローラ
SR0:売電時ヒートポンプ作動時刻
SR1:日の出予定時刻
SS:日の入り予定時刻
S0:第1の学習時ヒートポンプ作動時刻
S1:給湯開始予定時刻
B0:第2の学習時ヒートポンプ作動時刻
B1:湯張り開始予定時刻
G0:ヒートポンプ停止時刻
G1:給湯終了予定時刻
Claims (1)
- 太陽光によって発電する太陽光発電装置に接続されている給湯システムであって、
水を蓄えるタンクと、
自然環境から吸熱し、前記タンク内の水を加熱するヒートポンプと、
前記タンク内の水を利用箇所に供給する供給手段と、
コントローラを備えており、
前記コントローラは、
過去の所定期間内の各日において給湯が開始された各時刻を示す運転履歴を記憶し、
前記運転履歴に基づいて、当日における1個以上の給湯開始予定時刻を推定し、
前記太陽光発電装置の設置地域における当日の予想気象及び暦を含む予想地域情報を取得し、
前記1個以上の給湯開始予定時刻のそれぞれについて、当該給湯開始予定時刻より第1種の所定時間だけ前の時刻である学習時ヒートポンプ作動時刻に前記ヒートポンプを作動させることによって、前記タンク内の水を加熱する学習制御と、取得された前記予想地域情報に基づいて特定される日の出予定時刻より第2種の所定時間だけ前の時刻である売電時ヒートポンプ作動時刻に前記ヒートポンプを作動させることによって、前記タンク内の水を加熱する売電優先制御と、を選択的に実行可能であり、
取得された前記予想地域情報に含まれる前記当日の予想気象に基づいて、前記学習制御と前記売電優先制御とのうちのどちらを実行すべきかを切り替え、
前記給湯システムは、
燃料を燃焼させた熱を利用して、前記利用箇所に供給される水を加熱する燃焼加熱装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記売電優先制御を実行している間においては、
前記日の出予定時刻から、前記予想地域情報に基づいて特定される日の入り予定時刻までの間、前記ヒートポンプを作動させないとともに、
前記利用箇所に供給される水の温度が、給湯設定温度より低くなる場合に、前記燃焼加熱装置を作動させ、前記利用箇所に供給される水を加熱させ、
前記燃焼加熱装置を作動させる場合の燃料価格に関係する燃料価格関係値が、前記当日の予想気象において、前記太陽光発電装置で発電された電力を電力会社に売電する場合の売電価格に関係する売電価格関係値を上回る場合に、前記学習制御を実行し、前記売電価格関係値が前記燃料価格関係値を上回る場合に、前記売電優先制御を実行する、
給湯システム。
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