JP7449458B2 - エネルギー使用を調節するための方法及びシステム - Google Patents
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Description
上記に鑑みて、本開示は、ヒートポンプを用いた又はヒートポンプによって支援された、加熱水の提供のための種々のアプローチを提供し、いくつかの場合には、水及びエネルギーの無駄遣いを低減するための、水及びエネルギーを含むユーティリティの利用を調節する種々のアプローチを提供する。
本技術の実施態様では、家庭又は商業における建物のために、低温水及び加熱水が、中央水提供システムによって、複数の水出口、例えば、蛇口、シャワー、ラジエータ、等、に提供される。例示的な水提供システム100が、図1に示されている。
本実施態様では、相変化材料を、ヒートポンプのための熱貯蔵媒体として用いてよい。相変化材料の1つの適切な種類は、パラフィンワックスであり、これは、家庭の高温水供給に関して対象としている温度において、かつヒートポンプとの組み合わせにおける使用に関して対象としている温度において、固体-液体相変化(固液相変化)を有する。特に注目されるのは、40~60セルシウス度(℃)の範囲の温度で融解するパラフィンワックスであり、この範囲内で、特定の用途に適した異なる温度で融解するワックスを見出すことができる。典型的な潜熱容量は、約180kJ/kg~230kJ/kgであり、比熱容量は、例えば、液相で2.27Jg-1K-1であり、固相で2.1Jg-1K-1である。非常に大量のエネルギーが、溶解の潜熱を用いて貯蔵しうることを見ることができる。相変化液体を、その融点超で加熱することによって、より多くのエネルギーを貯蔵することもできる。例えば、オフピーク期間の間に電気コストが比較的低い場合には、ヒートポンプは、熱エネルギー貯蔵部を、通常よりも高い温度に「チャージ」させるように作動してよく、それによって、熱エネルギー貯蔵部を「過熱」してよい。
多数の研究によって見いだされたところでは、皮膚健康のためのシャワー又は風呂の水のための最適な水温度は、身体温度よりも数度以下だけ高く、これは、約37℃~41℃である。しかしながら、多くの人は、より高い水温度でのシャワー又は風呂に慣れている。これは、皮膚健康に影響するだけでなく、エネルギー消費にも影響し、より多くのエネルギーが、必要以上に水を加熱するために用いられる。したがって、本技術は、シャワー及び風呂の水の水温度を調節し、かつそのようにしてエネルギー消費を調節する、方法及びシステムを提供する。
図2は、第1の実施態様に従ってシャワーの水温度を調節する、コンピュータ実装される方法を示す。
図3は、第2の実施態様に係るシャワーの水温度を調節する方法を示す。
本開示は、下記の発明の態様を含む:
<態様1>
水提供システムによるエネルギー消費を調節する、コンピュータ実装される方法であって、前記水提供システムが、周囲環境から熱エネルギー貯蔵媒体へと熱エネルギーを移すように構成されているヒートポンプ、及び、前記水提供システムの動作を制御するように構成されている制御モジュールを有しており、前記水提供システムが、前記熱エネルギー貯蔵媒体によって加熱された水を水出口に提供するように構成されており、
前記方法は、前記制御モジュールによって実行され、
前記水出口に提供される加熱水のための第1の温度を設定すること、
前記水出口に提供される加熱水のための第2の温度を設定すること、
を含み、
前記第2の温度は、前記第1の温度とは異なり、
かつ、前記方法は、
前記水出口が開かれたと判断されたときに、前記水出口に提供される加熱水の温度を、前記第1の温度と前記第2の温度との間で交互に変えること
を含み、
前記第1の温度及び/又は前記第2の温度は、エネルギー消費目標に基づいて決定される、
方法。
<態様2>
前記制御モジュールは、タイマーを有し、前記方法が、前記水出口に提供される加熱水の温度を前記第1の温度に変えるときに、前記タイマーをゼロに初期化して第1の経過時間を記録することをさらに含む、態様1に記載の方法。
<態様3>
前記第1の経過時間が第1の時間しきい値を超えたと判断されたときに、前記水出口に提供される加熱水の温度を前記第2の温度に変えることをさらに含む、態様2に記載の方法。
<態様4>
前記制御モジュールが、タイマーを有し、前記方法が、前記水出口に提供される加熱水の温度を前記第2の温度に変えるときに、前記タイマーをゼロに初期化して第2の経過時間を記録することをさらに含む、態様1~3のいずれか一項に記載の方法。
<態様5>
前記第2の経過時間が第2の時間しきい値を超えたと判断されたときに、前記水出口に提供される加熱水の温度を前記第1の温度に変えることをさらに含む、態様4に記載の方法。
<態様6>
前記第1の時間しきい値及び/又は前記第2の時間しきい値が、利用者によって設定される、態様3又は5に記載の方法。
<態様7>
前記第1の時間しきい値及び/又は前記第2の時間しきい値が、1分の倍数である、態様3又は5に記載の方法。
<態様8>
前記第1の温度が、前記第2の温度よりも大きく、かつ前記第1の時間しきい値が、前記第2の時間しきい値よりも大きい、態様3又は5に記載の方法。
<態様9>
前記第1の温度の入力を利用者から受け取ることをさらに含む、態様1~8のいずれか一項に記載の方法。
<態様10>
前記第2の温度の入力を利用者から受け取ることをさらに含む、態様1~9のいずれか一項に記載の方法。
<態様11>
前記水出口に提供される加熱水の温度を、前記水出口の一回の使用の間に、前記第1の温度から前記第2の温度へと一度のみ変える、態様1~10のいずれか一項に記載の方法。
<態様12>
前記水出口に提供される加熱水の温度を、前記水出口の一回の使用の間に、前記第1の温度と前記第2の温度の間で、複数回、交互に変える、態様1~11のいずれか一項に記載の方法。
<態様13>
前記第1の温度及び前記第2の温度が、35℃~44℃の範囲である、態様1~12のいずれか一項に記載の方法。
<態様14>
複数の利用者プロファイルを保存することをさらに含み、それぞれのプロファイルが、前記水出口の複数の利用者のうちの1人に対応しており、かつ対応する第1の温度を含む、態様1~13のいずれか一項に記載の方法。
<態様15>
それぞれのプロファイルが、対応する第2の温度を含む、態様14に記載の方法。
<態様16>
水提供システムの動作を制御するための制御モジュールであって、前記水提供システムが、周囲環境から熱エネルギー貯蔵媒体へと熱エネルギーを移すように構成されているヒートポンプ、及び、前記水提供システムの動作を制御するように構成されている制御モジュールを有し、前記水提供システムが、前記熱エネルギー貯蔵媒体によって加熱された水を水出口に提供するように構成されており、前記制御モジュールが、態様1~15のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成されている、制御モジュール。
<態様17>
加熱水を水出口に提供するための水提供システムであって:
熱エネルギーを貯蔵するように構成されている熱エネルギー貯蔵部;
前記熱エネルギー貯蔵部に近接して配置されており、前記熱エネルギー貯蔵部に貯蔵された熱エネルギーを用いて前記水提供システムによって提供するための水を加熱するように構成されている熱交換器;
周囲環境から前記熱エネルギー貯蔵部へと熱エネルギーを移すように構成されているヒートポンプ;及び、
前記水提供システムの動作を制御するように構成されている制御モジュール、
を有し、
前記制御モジュールが:
前記水出口に提供される加熱水のための第1の温度を設定するように構成されており;
前記水出口に提供される加熱水のための第2の温度を設定するように構成されており、
前記第2の温度が、前記第1の温度とは異なり、かつ
前記制御モジュールが:
前記水出口が開かれたと判断されたときに、前記水出口に提供される加熱水の温度を前記第1の温度と前記第2の温度との間で交互に変えるように構成されており、
前記第1の温度及び/又は前記第2の温度が、エネルギー消費目標に基づいて決定される、
水提供システム。
<態様18>
前記水提供システムが、前記水提供システムによって提供するための水を加熱するように構成されている1以上の電気加熱要素をさらに含む、態様17に記載のシステム。
<態様19>
前記水出口が、シャワーである、態様17又は18に記載の水提供システム。
<態様20>
コンピュータ読取可能な記憶媒体に保存されているコンピュータプログラムであって、コンピュータシステム上で実行されたときに、前記コンピュータシステムに指令を出して態様1~15のいずれか一項に記載の方法を実行させる、コンピュータプログラム。
Claims (20)
- 水提供システムによるエネルギー消費を調節する、コンピュータ実装される方法であって、前記水提供システムが、周囲環境から熱エネルギー貯蔵媒体へと熱エネルギーを移すように構成されているヒートポンプ、並びに、温度センサ、圧力センサ、及びタイマーを含む複数のセンサからの入力を受容することを含む前記水提供システムの動作を制御するように構成されている制御モジュールを有しており、前記水提供システムが、前記熱エネルギー貯蔵媒体によって加熱された水を水出口に提供するように構成されており、
前記方法は、前記制御モジュールによって実行され、
前記水出口に提供される加熱水のための第1の温度を設定すること、
前記水出口に提供される加熱水のための第2の温度を設定すること、
を含み、
前記第2の温度は、前記第1の温度とは異なり、
かつ、前記方法は、
前記水出口が開かれたと判断されたときに、前記水出口に提供される加熱水の温度を、前記第1の温度と前記第2の温度との間で交互に変えること
を含み、
前記制御モジュールが、機械学習アルゴリズム(MLA)を実行し、これは、前記複数のセンサからのデータを用いて学習されて、学習された水及びエネルギーの利用パターンを確立し、
前記制御モジュールは、前記MLAによって決定される前記学習された水及びエネルギーの利用パターンから導かれる事前決定されたエネルギー消費目標を達成するために、前記第1温度及び/又は前記第2温度を設定する、
方法。 - 前記制御モジュールは、タイマーを有し、前記方法が、前記水出口に提供される加熱水の温度を前記第1の温度に変えるときに、前記タイマーをゼロに初期化して第1の経過時間を記録することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の経過時間が第1の時間しきい値を超えたと判断されたときに、前記水出口に提供される加熱水の温度を前記第2の温度に変えることをさらに含む、請求項2に記載の方法。
- 前記制御モジュールが、タイマーを有し、前記方法が、前記水出口に提供される加熱水の温度を前記第2の温度に変えるときに、前記タイマーをゼロに初期化して第2の経過時間を記録することをさらに含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の経過時間が第2の時間しきい値を超えたと判断されたときに、前記水出口に提供される加熱水の温度を前記第1の温度に変えることをさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記第1の時間しきい値及び/又は前記第2の時間しきい値が、利用者によって設定される、請求項3又は5に記載の方法。
- 前記第1の時間しきい値及び/又は前記第2の時間しきい値が、1分の倍数である、請求項3又は5に記載の方法。
- 前記第1の温度が、前記第2の温度よりも大きく、かつ前記第1の時間しきい値が、前記第2の時間しきい値よりも大きい、請求項3又は5に記載の方法。
- 前記第1の温度の入力を利用者から受け取ることをさらに含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の温度の入力を利用者から受け取ることをさらに含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水出口に提供される加熱水の温度を、前記水出口の一回の使用の間に、前記第1の温度から前記第2の温度へと一度のみ変える、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水出口に提供される加熱水の温度を、前記水出口の一回の使用の間に、前記第1の温度と前記第2の温度の間で、複数回、交互に変える、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の温度及び前記第2の温度が、35℃~44℃の範囲である、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。
- 複数の利用者プロファイルを保存することをさらに含み、それぞれのプロファイルが、前記水出口の複数の利用者のうちの1人に対応しており、かつ対応する第1の温度を含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。
- それぞれのプロファイルが、対応する第2の温度を含む、請求項14に記載の方法。
- 水提供システムの動作を制御するための制御モジュールであって、前記水提供システムが、周囲環境から熱エネルギー貯蔵媒体へと熱エネルギーを移すように構成されているヒートポンプ、及び、前記水提供システムの動作を制御するように構成されている制御モジュールを有し、前記水提供システムが、前記熱エネルギー貯蔵媒体によって加熱された水を水出口に提供するように構成されており、前記制御モジュールが、請求項1~15のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成されている、制御モジュール。
- 加熱水を水出口に提供するための水提供システムであって:
熱エネルギーを貯蔵するように構成されている熱エネルギー貯蔵部;
前記熱エネルギー貯蔵部に近接して配置されており、前記熱エネルギー貯蔵部に貯蔵された熱エネルギーを用いて前記水提供システムによって提供するための水を加熱するように構成されている熱交換器;
周囲環境から前記熱エネルギー貯蔵部へと熱エネルギーを移すように構成されているヒートポンプ;並びに、
温度センサ、圧力センサ、及びタイマーを含む複数のセンサからの入力を受容することを含む前記水提供システムの動作を制御するように構成されている制御モジュール、
を有し、
前記制御モジュールが:
前記水出口に提供される加熱水のための第1の温度を設定するように構成されており;
前記水出口に提供される加熱水のための第2の温度を設定するように構成されており、
前記第2の温度が、前記第1の温度とは異なり、かつ
前記制御モジュールが:
前記水出口が開かれたと判断されたときに、前記水出口に提供される加熱水の温度を前記第1の温度と前記第2の温度との間で交互に変えるように構成されており、
前記制御モジュールが、機械学習アルゴリズム(MLA)を実行し、これは、前記複数のセンサからのデータを用いて学習されて、学習された水及びエネルギーの利用パターンを確立し、
前記制御モジュールは、前記MLAによって決定される前記学習された水及びエネルギーの利用パターンから導かれる事前決定されたエネルギー消費目標を達成するために、前記第1温度及び/又は前記第2温度を設定する、
水提供システム。 - 前記水提供システムが、前記水提供システムによって提供するための水を加熱するように構成されている1以上の電気加熱要素をさらに含む、請求項17に記載のシステム。
- 前記水出口が、シャワーである、請求項17又は18に記載の水提供システム。
- コンピュータ読取可能な記憶媒体に保存されているコンピュータプログラムであって、コンピュータシステム上で実行されたときに、前記コンピュータシステムに指令を出して請求項1~15のいずれか一項に記載の方法を実行させる、コンピュータプログラム。
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