JP5277714B2 - 給湯装置 - Google Patents
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Description
給湯用の熱量を内部に貯えるための貯湯タンク(2)と、
貯湯タンク(2)内に給湯用の熱量を供給するためのヒートポンプ式の第1熱源器(1)と、
前記貯湯タンク(2)の下部から流出した熱媒体を前記第1熱源器(1)で加熱して前記貯湯タンク(2)の上部に戻す蓄熱用循環回路(6)と、
給湯用の熱量を生成するためのヒートポンプ式以外の第2熱源器(4)と、
第1熱源器(1)と第2熱源器(4)とを運転制御する制御手段(100)とを備え、
蓄熱用循環回路(6)は、第1熱源器(1)の蓄熱用熱交換器に供給される熱媒体の温度を検出する入口温度サーミスタを有しており、
制御手段(100)は、
第1熱源器(1)が消費する一次エネルギー量に対する第1熱源器(1)により生成されて給湯に用いることのできる熱量の比を第1一次エネルギー比と定義し、第2熱源器(4)が消費する一次エネルギー量に対する第2熱源器(4)により生成されて給湯に用いることのできる熱量の比を第2一次エネルギー比と定義したときに、
第1熱源器(1)が消費する最終エネルギー量、第1熱源器(1)までのエネルギー供給効率、および第1熱源器(1)の運転効率に基づいて、第1一次エネルギー比を算出し、
第2熱源器(4)が消費する最終エネルギー量、第2熱源器(4)までのエネルギー供給効率、および第2熱源器(4)の運転効率に基づいて、第2一次エネルギー比を算出し、
第1一次エネルギー比と第2一次エネルギー比とを比較して、
第1一次エネルギー比が第2一次エネルギー比以上である場合には、貯湯タンク(2)内の熱量が所定量以下となった場合には第1熱源器(1)を運転し、
第1一次エネルギー比が第2一次エネルギー比未満である場合には、貯湯タンク(2)内の熱量が所定量以下となった場合であっても第1熱源器(1)の運転を禁止するものであり、
さらに、制御手段(100)は、少なくとも第1熱源器(1)により沸き上げられる前の熱媒体の温度の関連情報、及び、第1熱源器(1)により沸き上げられ貯湯タンク(2)内に供給される熱媒体の温度の関連情報に基づいて、第1熱源器(1)の運転効率を算出するものであり、
貯湯タンク(2)には、それぞれの水位レベルにおける貯湯温度を検出する複数の温度センサ(17)が設けられており、第1熱源器(1)により沸き上げられる前の熱媒体の温度の関連情報には、入口温度サーミスタの検出温度情報と、複数の温度センサのうち下部に設けられた温度センサが検出する温度情報との中から、下部に設けられた温度センサが検出する温度情報を用い、
第1熱源器(1)により沸き上げられ貯湯タンク(2)内に供給される熱媒体の温度の関連情報には、第1熱源器に運転指示する際の沸き上げ温度指示値を用いることを特徴としている。
本発明を適用した第1の実施形態について図1〜図4にしたがって説明する。図1は、第1の実施形態の給湯装置の概略構成を示した模式図である。図2は、給湯装置に係る制御構成を示したブロック図である。
(数式1)
生成される給湯使用可能熱量/一次エネルギー消費量=一次エネルギー比
ステップS140では、ヒートポンプユニット1が消費する最終エネルギー量、ヒートポンプユニット1までのエネルギー供給効率、およびヒートポンプユニット1の運転効率(成績係数COP)に基づいて、ヒートポンプユニット1を運転した際の一次エネルギー比を算出するとともに、補助熱源器4が消費する最終エネルギー量、補助熱源器4までのエネルギー供給効率、および補助熱源器4の運転効率(ガス燃焼効率)に基づいて、補助熱源器4を運転した際の一次エネルギー比を算出して、両一次エネルギー比を比較する。
(数式2)
機器効率×発電・送電効率×最終電力エネルギー消費量=H/P一次エネルギー比
ここで、機器効率=H/PCOP×有効熱量比率(例えば90%)
ヒートポンプユニット1の沸き上げ効率(H/PCOP)は、外気温度および沸き上げ前後の湯温により変動するため、外気温度情報、沸き上げられた湯の温度の関連情報である沸き上げ温度指示値、および、沸き上げる前の水温の関連情報であるサーミスタTH5が検出する貯湯タンク2内の最下部の水温情報から、ヒートポンプユニット1の沸き上げ効率であるCOPを推定算出している。
(数式3)
機器効率×供給効率×最終ガスエネルギー消費量=補助熱源器一次エネルギー比
次に、制御装置100が行う補助熱源加熱制御処理について説明する。
次に、第2の実施形態について図5および図6に基づいて説明する。
次に、第3の実施形態について図7に基づいて説明する。
上記各実施形態では、外気温度、沸き上げられた熱媒体の関連情報である沸き上げ温度指示値、および、沸き上げる前の熱媒体の温度の関連情報である貯湯タンク2内の最下部の水温情報から、ヒートポンプユニット1の沸き上げ効率である運転効率(COP)を算出していたが、外気温度もしくはその関連情報、ヒートポンプユニット1により沸き上げられ貯湯タンク2内に供給される熱媒体の温度もしくはその関連情報、ヒートポンプユニット1により沸き上げられる前の熱媒体の温度もしくはその関連情報に基づいて、ヒートポンプユニット1の運転効率を算出するものであればよい。
2 貯湯タンク
4、4A 補助熱源器(第2熱源器)
6 蓄熱用循環回路
13 給湯用配管
15 補助熱源側通路
31 床暖房パネル(熱交換手段)
100 制御装置(制御手段)
110 リモートコントローラ(入力手段)
Claims (6)
- 給湯用の熱量を内部に貯えるための貯湯タンク(2)と、
前記貯湯タンク(2)内に前記熱量を供給するためのヒートポンプ式の第1熱源器(1)と、
前記貯湯タンク(2)の下部から流出した熱媒体を前記第1熱源器(1)で加熱して前記貯湯タンク(2)の上部に戻す蓄熱用循環回路(6)と、
前記熱量を生成するためのヒートポンプ式以外の第2熱源器(4)と、
前記第1熱源器(1)と前記第2熱源器(4)とを運転制御する制御手段(100)とを備え、
前記蓄熱用循環回路(6)は、前記第1熱源器(1)の蓄熱用熱交換器に供給される前記熱媒体の温度を検出する入口温度サーミスタを有しており、
前記制御手段(100)は、
前記第1熱源器(1)が消費する一次エネルギー量に対する前記第1熱源器(1)により生成されて給湯に用いることのできる熱量の比を第1一次エネルギー比と定義し、前記第2熱源器(4)が消費する一次エネルギー量に対する前記第2熱源器(4)により生成されて給湯に用いることのできる熱量の比を第2一次エネルギー比と定義したときに、
前記第1熱源器(1)が消費する最終エネルギー量、前記第1熱源器(1)までのエネルギー供給効率、および前記第1熱源器(1)の運転効率に基づいて、前記第1一次エネルギー比を算出し、
前記第2熱源器(4)が消費する最終エネルギー量、前記第2熱源器(4)までのエネルギー供給効率、および前記第2熱源器(4)の運転効率に基づいて、前記第2一次エネルギー比を算出し、
前記第1一次エネルギー比と前記第2一次エネルギー比とを比較して、
前記第1一次エネルギー比が前記第2一次エネルギー比以上である場合には、前記貯湯タンク(2)内の前記熱量が所定量以下となった場合には前記第1熱源器(1)を運転し、
前記第1一次エネルギー比が前記第2一次エネルギー比未満である場合には、前記貯湯タンク(2)内の前記熱量が前記所定量以下となった場合であっても前記第1熱源器(1)の運転を禁止するものであり、
さらに、前記制御手段(100)は、少なくとも前記第1熱源器(1)により沸き上げられる前の前記熱媒体の温度の関連情報、及び、前記第1熱源器(1)により沸き上げられ前記貯湯タンク(2)内に供給される前記熱媒体の温度の関連情報に基づいて、前記第1熱源器(1)の運転効率を算出するものであり、
前記貯湯タンク(2)には、それぞれの水位レベルにおける貯湯温度を検出する複数の温度センサ(17)が設けられており、
前記第1熱源器(1)により沸き上げられる前の前記熱媒体の温度の関連情報には、前記入口温度サーミスタの検出温度情報と、前記複数の温度センサのうち下部に設けられた温度センサが検出する温度情報との中から、前記下部に設けられた温度センサが検出する温度情報を用い、
前記第1熱源器(1)により沸き上げられ前記貯湯タンク(2)内に供給される前記熱媒体の温度の関連情報には、前記第1熱源器に運転指示する際の沸き上げ温度指示値を用いることを特徴とする給湯装置。 - 前記制御手段(100)は、前記第1熱源器(1)により沸き上げられる前の前記熱媒体の温度の関連情報、及び、前記第1熱源器(1)により沸き上げられ前記貯湯タンク(2)内に供給される前記熱媒体の温度の関連情報に加え、外気温度もしくはその関連情報に基づいて、前記第1熱源器(1)の運転効率を算出することを特徴とする請求項1に記載の給湯装置。
- 前記第2熱源器(4)は、使用側端末に出湯する給湯用水の流通経路(13、15)に設けられており、
前記制御手段(100)は、前記流通経路(13、15)を流れる湯の温度が所定給湯温度より低い場合には、前記第2熱源器(4)を運転することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の給湯装置。 - 前記第2熱源器(4A)は、前記第1熱源器(1)から流出し前記貯湯タンク(2)に流入する前の熱媒体の流通経路(6)に設けられており、
前記制御手段(100)は、前記第1一次エネルギー比が前記第2一次エネルギー比未満であるときに、前記貯湯タンク(2)内の前記熱量が前記所定量以下となった場合には、前記第2熱源器(4A)を運転することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の給湯装置。 - 前記貯湯タンク(2)内の前記熱量を、熱交換により給湯以外に用いる熱交換手段(31)を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の給湯装置。
- 前記制御手段(100)は、前記第1熱源器(1)および前記第2熱源器(2)の少なくともいずれかが消費するエネルギーが電気エネルギーである場合には、予め登録されている複数の電気エネルギーの供給元もしくは供給地域の中から抽出された供給元もしくは供給地域に基づいて、前記第1熱源器(1)および前記第2熱源器(2)のうち消費するエネルギーが電気エネルギーである熱源器(1)までのエネルギーの供給効率を特定することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の給湯装置。
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