JP2011089708A - 貯湯式給湯システム - Google Patents
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Abstract
突発的なユーザーの使用によって、普段の使用頻度から定まる制御情報と異なる制御情報にて運転を行う貯湯式給湯システムの制御情報を修正することにより、省エネルギー性を向上することができる貯湯式給湯システムを得る。
【解決手段】
コントローラ700の表示部701に制御手段100が算出する制御情報を表示し、操作部703でこの制御情報を修正することにより、修正された制御情報に基づいて制御手段100が加熱手段2を制御する。
【選択図】 図1
Description
水を加熱して湯にする加熱手段と、
前記湯を貯める貯湯タンクと、
前記加熱手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記貯湯タンク内の蓄熱量を算出する蓄熱量算出手段と、
前記貯湯タンクから喪失した熱量を算出する給湯負荷算出手段と、
前記給湯負荷算手段が算出した値を給湯負荷情報として記録する記録手段と、
前記給湯負荷情報に基づいて、給湯負荷を予測した予測給湯負荷情報を算出する給湯負荷予測手段とを有し、前記予測給湯負荷情報に基づいて作成した制御情報で前記加熱手段を制御し、
前記給湯負荷情報または前記制御情報を表示する表示部と、
使用者が前記表示部に表示されている前記給湯負荷情報または前記制御情報を修正できる操作部と
を備えたことを特徴とする貯湯式給湯システム。
本発明の実施の形態1に係る貯湯式給湯システムの構成について説明する。図1はその構成図であり、1は沸き上げられた湯が貯められる貯湯タンクであり、2は水を加熱して貯湯タンク1に溜められる湯にする加熱手段である。3は水を循環させる循環ポンプであり、301は循環ポンプ3と加熱手段2を介して配設された加熱用配管である。加熱用配管301を通って、貯湯タンク1の下部から温度の低い水が加熱手段2に向かって流出し、加熱手段2で沸き上げられた湯が貯湯タンク1の上部から流入する。尚、加熱手段2は、例えばヒートポンプサイクル、ガス燃焼器を用いて構成される。以下の説明では加熱手段2にヒートポンプサイクルを用いた場合について説明する。
702は給湯用配管305から負荷側に供給する湯の温度を設定、変更するための給湯温度指定手段である。703はユーザーが表示部701に表示された内容を操作して変更可能とするリモートコントローラ操作手段である。例えば、入浴予定時刻などの入力画面において、入浴予定時刻を入力決定する。704はユーザーが「少なめ」「普通」「多め」といったシステムの運転モードを選択可能とする運転モード切替手段である。705はユーザーが表示部701に表示する内容を切替え可能とする表示切替手段である。例えば入浴予定時刻などの入力画面を表示させるか、過去の使用湯量の記録情報を表示させるか、あるいは現在の制御情報を表示させるか、などを切替える。
まずS2aで過去の給湯負荷の実績を取得し、記録する動作について、図4と図5を用いて説明する。図3は本発明の実施の形態1に係る給湯負荷の検出、分析、整理、記録の流れを横軸に時刻をとって表したタイムチャートである。図5は図4の開始終了時刻と一回当たりの給湯負荷データの一覧を示す表である。尚、本実施の形態1における給湯負荷は、実際に負荷側へ給湯された湯量を、例えば給湯温度42℃で負荷側へ供給した場合の湯量に換算した値を用いている。このとき、混合用配管304から混合手段4に導かれる水の温度(給水温度)を例えば9℃として、給湯負荷を求めている。(つまり、給湯量を例えば[L/分]の単位で、給湯負荷を例えば[L]の単位で表す。)また図4は、時間帯の例として、12:00〜24:00を示した。
次に、過去の給湯負荷の記録情報と加熱手段2の加熱能力に基づいて、各時刻に貯湯タンク1に最低限貯える必要のある熱量(以下、必要蓄熱量Lreq)を算出する動作について図5乃至図7を用いて説明する。
予測給湯負荷情報の算出は、記録手段103に記録されている所定日数分の給湯負荷情報、若しくは給湯負荷情報から算出される必要蓄熱量を用いる。時刻を所定時間毎(例えば10分毎)に区切り、その期間における記録されている所定日数分の給湯負荷情報や必要蓄熱量の平均値、平均値に所定量加えた値、若しくは所定の日数中での所定時間における最大値などである。また、過去の所定日数毎の1日に使用した湯の熱量の総和である全給湯負荷積算値の最大値、最小値、平均値、あるいは平均値+標準偏差といった値を基準に放熱ロスなどを考慮した値なども含んでもよい。
次に、加熱手段2の起動判定の基準値である起動蓄熱量Lonを設定する動作について説明する。必要蓄熱量Lreqは、加熱手段の加熱能力を考慮した上での最低限必要な蓄熱量なので、換言すると、その貯湯タンク1内の蓄熱量が各時刻の必要蓄熱量Lreq以下になると同時に加熱手段2を起動すれば湯切れを回避できることを意味する。従って、湯切れの回避を担保するために、各時刻における起動蓄熱量Lreqを算出された各時刻における必要蓄熱量Lon以上(起動蓄熱量Lon>必要蓄熱量Lreq)となるように設定する。また、過剰な湯の沸上げを回避するために、各時刻の起動蓄熱量Lonを算出された必要蓄熱量Lreqにできるだけ近い値に設定する。
次に、S2bで制御手段100が記録手段103の記録する給湯負荷情報に基づいて、昼間に比べて夜間の電気料金の低い時間帯に一括で沸上げる熱量(以下、深夜沸上目標熱量)を設定する動作を説明する。
次に、図2のS2bで制御手段100が記録手段103の記録する給湯負荷情報に基づいて、加熱手段2の沸上温度を設定する動作を説明する。
本実施の形態2では、図3のS4において、制御情報をリモートコントローラを介してユーザーによって修正可能とする動作について図14、図15を用いて詳細に説明する。図14は本実施の形態に係るリモートコントローラに表示される制御情報の一例であり、図15はリモートコントローラに表示される制御情報の別の一例である。尚、本実施の形態2における貯湯式給湯システムの構成は、実施の形態1と同様であり、同一部分には同一符号を付する。
本実施の形態3においては、リモートコントローラ700を介して、ユーザーが湯張り予定の有無を入力することが可能な場合の動作について説明する。なお、本実施の形態3における貯湯式給湯システムの構成は、実施の形態1及び実施の形態2と同様であり、同一部分には同一符号を付する。
但し、湯張りの予定の無い旨の入力が当日に行われても、その時点で当日の起動蓄熱量Lonを下げることができるので、過剰な沸上げを回避する効果は少なからず期待できる。
あるいは、記録した各日の湯張り実績の有無を、必要最大蓄熱量Lreq_maxに基づいて判定し、湯張りが有ったと判定される日の一日分の給湯負荷積算値から湯張りに相当する熱量分だけ差し引いて利用しても良い。
湯張り実績の判定は、例えば必要最大蓄熱量Lreq_maxが所定の閾値(例えば100L)を越えるか越えないかで判定してもよい。
あるいは、記録した各日の湯張り実績の有無を、必要最大蓄熱量Lreq_maxに基づいて判定し、湯張りが無かったと判定される日の一日分の給湯負荷積算値に湯張りに相当する熱量分だけ加算して利用しても良い。
あるいは、最大必要蓄熱量Lreq_maxの内で所定の閾値(例えば100L)を越える物は湯張りに起因すると仮定して、制御に利用しないとしてもよい。
このため、ユーザーの使用方法に対して最大の省エネルギー性を示す動作に可能な限り近づけることができる。
なお、上記2系列の給湯負荷情報を特定できる記憶情報であればよく、例えば湯張り起因の給湯とその他の給湯を合算した給湯負荷情報を1系列と、湯張り起因以外のみの給湯負荷情報の1系列の給湯負荷情報を記憶してもよい。
但し、湯張りの予定の無い旨の入力が当日に行われても、その時点で当日の起動蓄熱量Lonを下げることができるので、過剰な沸上げを回避する効果は少なからず期待できる。
但し、湯張りの予定の有る旨の入力が当日に行われても、その時点で当日の起動蓄熱量Lonを上げることができるので、湯切れを回避する効果が少なからず期待できる。
あるいは、記憶した各日の湯張り実績の有無を、必要最大蓄熱量Lreq_maxに基づいて判定し、湯張りが有ったと判定される日の一日分の給湯負荷積算値から湯張りに相当する熱量分だけ差し引いて利用しても良い。
湯張り実績の判定は、例えば必要最大蓄熱量Lreq_maxが所定の閾値(例えば100L)を越えるか越えないかで判定してもよい。
あるいは、記憶した各日の湯張り実績の有無を、必要最大蓄熱量Lreq_maxに基づいて判定し、湯張りが無かったと判定される日の一日分の給湯負荷積算値に湯張りに相当する熱量分だけ加算して利用しても良い。
あるいは、最大必要蓄熱量Lreq_maxの内で所定の閾値(例えば100L)を越える物は湯張りに起因すると仮定して、制御に利用しないとしてもよい。
本実施の形態4では、追い焚き機能を有する貯湯式給湯システムについて図16を用いて説明する。図16は本実施の形態の貯湯式給湯システムのブロック図である。貯湯タンク1内の湯の有する熱量を湯の放出によって負荷側の浴槽803やシャワー804等へ供給する湯栓801と、貯湯タンク1内の湯の有する熱量を湯と対象物との熱交換によって負荷側へ供給する熱交換器803を有する貯湯式給湯システムにおいて、ユーザーが熱交換器803を使用する予定の有無を、リモートコントローラ700を介して入力することが可能な場合の動作について説明する。なお、本実施の形態4における貯湯式給湯システムの構成は、実施の形態1から実施の形態3と同様であり、同一部分には同一符号を付する。
本実施の形態5においては、給湯負荷情報や制御情報の内で、所定の関係を満たして省エネルギー性を低下させていると判定されるものを、リモートコントローラ700を介してユーザーに認知させることが可能な場合の動作について説明する。なお、本実施の形態5における貯湯式給湯システムの構成は、実施の形態1から実施の形態5と同様であり、同一部分には同一符号を付する。
過大な一回当たり給湯負荷や最大必要蓄熱量Lreq_maxが給湯負荷の記憶情報の中に存在すると、多量の湯の使用が予測される時間帯に維持する蓄熱量レベルが過大となり、放熱ロスの増大や、発停ロスの増加、更には沸上温度が上がる場合もある。
また加熱手段2への入水温度の増加を生じさせる場合もあるが、これは加熱手段2がヒートポンプの場合に加熱手段2の効率を低下させることにつながる。
本実施の形態6においては、ユーザー入力項目をユーザーが変更する前後にて消費電力が減少する効果の推定値を表示部に表示する場合の動作について説明する。なお、本実施の形態6における貯湯式給湯システムの構成は、実施の形態1から実施の形態6と同様であり、同一部分には同一符号を付する。
2 加熱手段
3 循環ポンプ
4 混合手段
100 制御手段
101 蓄熱量算出手段
102 給湯負荷算出手段
103 記録手段
104 給湯負荷予測手段
105 加熱制御手段
106 エネルギー効率判定手段
301 加熱用配管
302 給水用配管
303 導出用配管
304 混合用配管
305 給湯用配管
306 熱交換用配管
501 貯湯温度センサー
502 沸上げ温度センサー
503 導出温度センサー
504 給水温度センサー
505 給湯温度センサー
506 熱交換器入口温度センサー
507 熱交換器出口温度センサー
601 給湯流量センサー
602 熱交換器流量センサー
700 リモートコントローラ
701 表示部
702 給湯温度指定手段
703 リモートコントローラ操作手段
704 運転モード切替手段
705 表示切替手段
801 湯栓
802 熱交換器
803 浴槽
Claims (10)
- 水を加熱して湯にする加熱手段と、
前記湯を貯める貯湯タンクと、
前記加熱手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記貯湯タンク内の蓄熱量を算出する蓄熱量算出手段と、
前記貯湯タンクから喪失した熱量を給湯負荷として算出する給湯負荷算出手段と、
前記給湯負荷算手段が算出した値を給湯負荷情報として記録する記録手段と、
前記給湯負荷情報に基づいて、給湯負荷を予測した予測給湯負荷情報を算出する給湯負荷予測手段とを有し、
前記制御手段が前記予測給湯負荷情報に基づいて作成する前記加熱手段を制御するための制御情報と前記給湯負荷情報を表示する表示部と、
使用者が前記表示部に表示されている前記給湯負荷情報または前記制御情報を修正できる操作部とを設け、
前記給湯負荷予測手段は、前記操作部で修正された給湯負荷情報に基づいて新たに予測給湯負荷情報を算出し、
前記制御手段は、新たに算出された前記予測給湯負荷情報、または前記操作部で修正された制御情報に基づいて前記加熱手段を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の貯湯式給湯システム。 - 前記制御情報は、
所定の時間間隔における前記給湯負荷算出手段が算出する給湯負荷の積算値と該積算値以上であって前記加熱手段が沸上げ可能な熱量の積算値との差であることを特徴とする請求項1に記載の貯湯式給湯システム。 - 前記制御情報は、
一日の中で最も多い湯を使用する最大負荷群に対応して前記加熱手段が動作を開始する時刻である最大負荷群準備時刻、または一日の中で最も多い湯を使用する最大負荷群に対応して前記加熱手段が動作を終了する時刻である最大負荷群終了時刻であることを特徴とする請求項1に記載の貯湯式給湯システム。 - 前記制御情報は、
昼間の電気代よりも安い夜間の時間帯に沸き上げる湯の熱量又は該湯の沸き上げ温度であることを特徴とする請求項1に記載の貯湯式給湯システム。 - 前記制御情報に湯切れ防止するために設ける余裕の幅を前記操作部にて入力することを特徴とする請求項3乃至4のいずれかに記載の貯湯式給湯システム。
- 前記操作部にて湯張りの予定の情報が入力可能であって、
前記給湯負荷情報は湯張りによる給湯負荷とその他の給湯負荷の2系列で前記記録手段に記録され、
前記操作部で湯張りを行う情報が入力されると、前記湯張りによる給湯負荷と前記その他の給湯負荷を合算した値に基づいて前記給湯予測手段が予測給湯負荷情報を算出し、
前記操作部で湯張りを行わない情報が入力されると、前記その他の給湯負荷の値に基づいて前記給湯予測手段が予測給湯負荷情報を算出する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の貯湯式給湯システム。 - 浴槽の湯と前記貯湯タンクの湯を熱交換して浴槽の湯を追い焚きする熱交換器を備え、
前記操作部にて追い焚きを行う予定の情報が入力可能であり、
前記貯湯タンクから湯栓を介して湯を供給する貯湯式給湯システムであって、
前記給湯負荷情報は熱交換による給湯負荷である熱交換負荷と前記湯栓から供給する湯の給湯負荷である湯栓負荷の2系列で前記記録手段に記録され、
前記操作部で追い焚きを行う情報が入力されると、前記熱交換負荷と前記湯栓負荷を合算した値に基づいて前記給湯予測手段が予測給湯負荷情報を算出し、
前記操作部で追い焚きを行わない情報が入力されると、前記湯栓負荷の値に基づいて前記給湯予測手段が予測給湯負荷情報を算出する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の貯湯式給湯システム。 - 前記制御手段は前記制御情報及び前記予測給湯負荷情報のうち、省エネルギー性を低下させている低下要因を判定するエネルギー効率判定手段を備え、
前記低下要因を前記表示部に表示することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の貯湯式給湯システム。 - 前記低下要因の発生が所定頻度以下の場合に、前記低下要因を前記表示部に表示することを特徴とする請求項8に記載の貯湯式給湯システム。
- 前記操作部で前記給湯負荷情報または前記制御情報を修正する前後での消費電力の変化量を前記表示部に表示することを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の貯湯式給湯システム。
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