JP2010216684A - Hot water supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貯湯機能と浴槽加温保温機能を備えた給湯システムに関し、特にエネルギの有効利用を容易に図ることができるものに関する。 The present invention relates to a hot water supply system having a hot water storage function and a bath warming / warming function, and particularly relates to an apparatus that can easily make effective use of energy.
例えば、病院、老人福祉施設、ホテル等の比較的多量の湯を使用する大容量給湯システムにおいて、複数のヒートポンプユニットと開放型タンクとを備え、夜電力時間帯に必要湯量に応じてヒートポンプユニットの運転台数を切り換えて貯湯運転を行う給湯システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。
上述した給湯システムでは、次のような問題があった。すなわち、各ヒートポンプユニットが全数定格加熱能力にて貯湯運転を行っている。夏季においては貯湯運転開始から早い時刻に目標貯湯量に達する分、貯湯タンクからの放熱量が大きくなり、貯湯タンク内の湯を所定の温度(例えば65℃)に保つために設けられる保温装置や再加熱ユニットで消費される電力量も大きくなっていた。 The hot water supply system described above has the following problems. That is, each heat pump unit performs hot water storage operation with the total rated heating capacity. In summer, the amount of heat dissipated from the hot water storage tank increases by the amount that reaches the target hot water storage amount at an early time from the start of the hot water storage operation, and The amount of power consumed by the reheating unit was also large.
そこで本発明は、大容量の給湯を高い効率で行うとともに、放熱量を最小限に抑えることで省エネルギ性に優れた給湯システムを提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hot water supply system excellent in energy saving by performing a large capacity hot water supply with high efficiency and minimizing a heat radiation amount.
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の給湯システムは次のように構成されている。 In order to solve the above problems and achieve the object, the hot water supply system of the present invention is configured as follows.
圧縮機の運転周波数を可変することにより加熱能力を変更できる複数台のヒートポンプユニットと、目標時刻で目標貯湯量となるために必要な1台あたりの加熱能力を算出する算出部と、この算出部により算出された加熱能力で前記ヒートポンプユニットを駆動する駆動部とを備えている。 A plurality of heat pump units that can change the heating capacity by changing the operating frequency of the compressor, a calculation unit that calculates the heating capacity per unit required to reach the target hot water storage amount at the target time, and the calculation unit And a drive unit that drives the heat pump unit with the heating capacity calculated by the above.
本発明によれば、大容量の給湯を高い効率で行うとともに、放熱量を最小限に抑えることで高い省エネルギ性を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while performing a large capacity hot water supply with high efficiency, high energy saving property can be obtained by restraining the amount of heat radiation to the minimum.
図1は本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ給湯システム10の構成を示す説明図である。図1に示すように、ヒートポンプ給湯システム10は、ヒートポンプ式給湯装置の水熱交換部(図示しない)で温水を生成し供給する例えば7台のヒートポンプユニット20と、開放型タンク30とを備えている。なお、図1中100はシステムコントローラ(制御部)を示しており、システム各部を連携制御する機能を有している。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a heat pump hot
ヒートポンプユニット20には、外部の水道管から冷水が供給される冷水供給管40と、開放型タンク30に温水を供給する温水供給管50とがそれぞれ接続されている。冷水供給管40には入口水温センサ41、温水供給管50には出口湯温センサ51が取り付けられ、それぞれの出力がシステムコントローラ100に入力されている。ヒートポンプユニット20は、システムコントローラ(制御部)100によって稼働台数及びコンプレッサ(圧縮機)の運転周波数が制御されている。なお、図1中60は外気温を測定する外気温センサを示している。上記温度センサ41,51,60は、ヒートポンプユニット20に内蔵されていても良い。 開放型タンク30には、蛇口、浴槽、シャワー等の利用端末へ供給する給湯配管31が接続されている。また、開放型タンク30の底部には、湯量を測定する湯量センサ32と、湯温を測定する湯温センサ33とが設けられている。湯量センサ32及び湯温センサ33の出力は、システムコントローラ100に入力されている。
The
さらに、開放型タンク30には、内部の温水の温度を所定温度に保つための再加熱ヒートポンプ34が接続されている。
Furthermore, a reheating
システムコントローラ100は、冷水供給管40からヒートポンプユニット20に導入される水温、及び、温水供給管50から排出される湯温、開放型タンク30の湯量・湯温、現在時刻、外気温等から必要な加熱量を算出し、各ヒートポンプユニット20を駆動する。
The
なお、システムコントローラ100は、各ヒートポンプ20の外気温度、入口水温、出湯温度などに関する加熱能力特性を記憶している。図2は、ヒートポンプ20の出湯温度65℃、入口水温17℃における加熱能力特性を示す一例である。また、図3はこのヒートポンプ20における外気温度16℃、出湯温度65℃時におけるコンプレッサ運転周波数(Hz)、加熱能力(kW)、運転効率の関係を示したものである。なお、定格運転時は運転周波数が60(Hz)に設定されている。
Note that the
システムコントローラ100は、目標時刻で目標貯湯量となるために必要な1台あたりの加熱能力を算出し(算出部)、加熱能力でヒートポンプユニット20を駆動する(駆動部)機能及び所定時間毎に必要な加熱能力を再計算する機能を有している。
The
このように構成されたヒートポンプ給湯システム10は、次のように動作する。例えば、翌朝7:00に開放型タンク30内の湯が目標の湯量(18トン)・湯温(65℃)とする場合について説明する。なお、現在の残湯量は8トンとする。
The heat pump hot
ここで、必要なエネルギ量を算出すると、
(開放型タンクへの投入温度−水道水温度)×(開放型タンクへの貯湯量)
=(65[℃]−17[℃])×(18[トン]−8[トン])
=480000[kcal]
=558[kW]
現在、22:00であるので翌朝7:00まで9[H]となる。したがって、
558[kW]/7[台]/9[H]=8.8[kW]
図3を参照すると、8.8[kW]に対応する運転周波数は40[Hz]となる。このため、翌朝7:00に目標の湯量・湯温とするために各ヒートポンプユニット20をそれぞれ40[Hz]で運転する。なお、このときの運転効率は5.3となる。なお、開放型タンク30からの放熱を補償するために再加熱ヒートポンプ34で加熱を行うが、翌朝7:00になるまでは湯量が目標値に達していないので、開放型タンクからの放熱量を最小限に抑えることができる。
Here, when the required amount of energy is calculated,
(Temperature in open tank-tap water temperature) x (Hot water storage in open tank)
= (65 [° C.] − 17 [° C.]) × (18 [tons] −8 [tons])
= 480000 [kcal]
= 558 [kW]
Since it is currently 22:00, it will be 9 [H] until 7:00 the next morning. Therefore,
558 [kW] / 7 [unit] / 9 [H] = 8.8 [kW]
Referring to FIG. 3, the operating frequency corresponding to 8.8 [kW] is 40 [Hz]. For this reason, each
ここで、比較例として全てのヒートポンプユニット20を定格運転(60Hz・14kW)で駆動する場合を考えると、
558[kW]/14[kW]/7[台]=5.7[H]
で、必要貯湯を完了する。すなわち、22:00に運転開始すると、翌朝3:45に貯湯が完了する。このため、翌朝7:00までは開放型タンク30からの放熱を補償するために再加熱ヒートポンプ34で加熱を行う。なお、このときの貯湯運転効率は4.5となる。
Here, as a comparative example, considering the case where all the
558 [kW] / 14 [kW] / 7 [unit] = 5.7 [H]
And the necessary hot water storage is completed. That is, when operation starts at 22:00, hot water storage is completed at 3:45 the next morning. Therefore, heating is performed by the reheating
したがって、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯システム10による給湯では、比較例に対して効率を約17%程度改善でき、また再加熱ユニットの運転を最小限に抑えることができるので、合計で2割以上の省エネルギ効果が得られる。
Therefore, in the hot water supply by the heat pump hot
次に、給湯中に湯を使用した場合における制御手法について説明する。例えば、上述した条件下で23:00〜23:59に2トンの湯を使用すると、翌朝7:00に2トンの湯が足りないことになる。 Next, a control method when hot water is used during hot water supply will be described. For example, if 2 tons of hot water is used at 23:00:00 to 23:59 under the above-described conditions, 2 tons of hot water will be insufficient at 7:00 the next morning.
そこで、24:00の時点で翌朝7:00に目標の湯量・湯温とするための運転方法を再算出する。 Therefore, the operation method for setting the target hot water amount and hot water temperature at 7:00 the next morning at 24:00 is recalculated.
上述した条件下で給湯を開始した場合、1時間あたりの貯湯量は、
9[kW]×860×7[台]/(65[℃]−17[℃])=1.1[トン/H]
となる。
When hot water supply is started under the above conditions, the amount of hot water stored per hour is
9 [kW] × 860 × 7 [unit] / (65 [° C.] − 17 [° C.]) = 1.1 [ton / H]
It becomes.
したがって、24:00時点での残湯量は、
8[トン]−2[トン]+1.1[トン/H]×2[トン]=9.8[トン]
したがって、必要なエネルギ量を算出すると、
(開放型タンクへの投入温度−水道水温度)×(開放型タンクへの貯湯量)
=(65[℃]−17[℃])×(9.8[トン])
=470400[kcal]
=547[kW]
現在、24:00であるので翌朝7:00まで7[H]となる。したがって、
547[kW]/7[台]/7[H]=11.2[kW]
図3を参照すると、11.2[kW]に対応する運転周波数は50[Hz]となる。このため、翌朝7:00に目標の湯量・湯温とするために各ヒートポンプユニット20をそれぞれ50[Hz]で運転する。なお、目標残湯量に達する時刻を算出すると、
547[kW]/12[kW]/7[台]=6.5[H]
したがって、翌朝6:30に目標残湯量に達することとなり、その後は保温されることとなる。
Therefore, the remaining hot water amount at 24:00 is
8 [tons] -2 [tons] +1.1 [tons / H] × 2 [tons] = 9.8 [tons]
Therefore, when calculating the amount of energy required,
(Temperature in open tank-tap water temperature) x (Hot water storage in open tank)
= (65 [° C.]-17 [° C.]) × (9.8 [tons])
= 470400 [kcal]
= 547 [kW]
Since it is currently 24:00, it will be 7 [H] until 7:00 the next morning. Therefore,
547 [kW] / 7 [unit] / 7 [H] = 11.2 [kW]
Referring to FIG. 3, the operating frequency corresponding to 11.2 [kW] is 50 [Hz]. For this reason, each
547 [kW] / 12 [kW] / 7 [unit] = 6.5 [H]
Therefore, the target remaining hot water amount is reached at 6:30 the next morning, and then the temperature is kept warm.
なお、上述したコンプレッサの運転周波数は10[Hz]刻みであったが、必要な加熱能力に応じて細かく運転周波数を制御するようにしてもよい。 In addition, although the operating frequency of the compressor mentioned above was a 10 [Hz] unit, you may make it control an operating frequency finely according to required heating capability.
上述したように本実施の形態に係るヒートポンプ給湯システム10によれば、目標時刻で目標貯湯量となるために必要な1台あたりの加熱能力を算出し、その加熱能力となるようにコンプレッサの運転周波数を制御しているので、開放タンク30に貯められた湯からの放熱量を最小限に抑えることができる。また、定格運転における運転効率よりも高い運転効率の運転周波数でコンプレッサを駆動することができるので、上述した放熱量の低減と併せて高い省エネルギ効果を得ることができる。
As described above, according to the heat pump hot
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
10…ヒートポンプ給湯システム、20…ヒートポンプユニット、30…開放型タンク、40…冷水供給管、50…温水供給管、60…外気温センサ、100…システムコントローラ(制御部)。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
目標時刻で目標貯湯量となるために必要な1台あたりの加熱能力を算出する算出部と、
この算出部により算出された加熱能力で前記ヒートポンプユニットを駆動する駆動部とを備えていることを特徴とする給湯システム。 A plurality of heat pump units that can change the heating capacity by varying the operating frequency of the compressor;
A calculation unit that calculates the heating capacity per vehicle necessary to reach the target hot water storage amount at the target time;
A hot water supply system comprising: a drive unit that drives the heat pump unit with the heating capacity calculated by the calculation unit.
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