JP5421848B2 - Heat supply system - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートポンプ回路を流れる熱媒体により水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、バーナの燃焼により水を加熱する燃焼式加熱手段と、を備えた熱供給システムに関する。 The present invention relates to a heat supply system including a heat pump type heating unit that heats water using a heat medium flowing in a heat pump circuit, and a combustion type heating unit that heats water by burning a burner.
上記熱供給システムの従来技術として、例えば、下記の特許文献1に開示された技術がある。特許文献1に開示されている熱供給システムとしての給湯システム20は、ヒートポンプで水を加熱して給湯するヒートポンプ式給湯器11と、ガスの燃焼で水を加熱して給湯するガス給湯器23と、を備えている。そして、通常はヒートポンプ式給湯器11から優先的に給湯するが、外気温度が低い場合にはヒートポンプ式給湯器11の能力が低下することに鑑みて、外気温度を検出する温度センサTC4を備え、当該温度センサTC4にて検出された外気温度が所定の温度未満に低下した時に、ヒートポンプ式給湯器11を停止し、ガス給湯器23から給湯する構成となっている。
As a conventional technique of the heat supply system, for example, there is a technique disclosed in Patent Document 1 below. A hot
一般的に、ヒートポンプ式給湯器11のようなヒートポンプを利用した加熱手段(以下、「ヒートポンプ式加熱手段」という。)と、ガス給湯器23のようなガスの燃焼を利用した加熱手段(以下、「燃焼式加熱手段」という。)とでは、二酸化炭素の排出量およびエネルギー費用(電力費または燃料費でランニングコストとほぼ等価)が異なる。この点に関し、上記特許文献1に記載の構成では、通常はランニング費用および二酸化炭素の排出量が少ないヒートポンプ式給湯器11からの給湯を優先し、外気温度が低下してヒートポンプ式給湯器11の能力が低下して給湯できないときにはガス給湯器23を使用するとしている(段落0002、0025参照)。また、上記特許文献1では、「ガス給湯器は、ランニングコストがヒートポンプ式給湯器11と比較して高いが、ヒートポンプ式給湯器11の給湯能力不足時という短時間運転用であるので、ランニングコストの負担増が小さくて済む。」としている。
In general, a heating means using a heat pump such as the heat pump type hot water heater 11 (hereinafter referred to as “heat pump type heating means”) and a heating means using gas combustion such as the gas water heater 23 (hereinafter referred to as “heat pump type heating means”). The amount of carbon dioxide emissions and energy costs (electric power costs or fuel costs are approximately equivalent to running costs) differ from “combustion heating means”. In this regard, in the configuration described in Patent Document 1, priority is given to hot water supply from the heat
ところで、本願発明者らは、鋭意研究の結果、ヒートポンプ式加熱手段を作動させた場合と燃焼式加熱手段を作動させた場合との間の二酸化炭素排出量やエネルギー費用(電力費用、燃料費用)の大小関係が、種々の要因によって逆転し得ることを見出した。しかしながら、上記特許文献1に記載の構成では、外気温度が低下してヒートポンプ式加熱手段の能力が低下して給湯できないときには燃焼式加熱手段(ガス給湯器)を使用するが、基本的にヒートポンプ式加熱手段(ヒートポンプ式給湯器)を優先して運転するため、燃焼式加熱手段を作動させた方が二酸化炭素排出量またはエネルギー費用を低減できるような場合であっても、ヒートポンプ式加熱手段を作動させてしまうおそれがある。 By the way, as a result of earnest research, the inventors of the present application have found that carbon dioxide emissions and energy costs (power costs, fuel costs) between when the heat pump heating means is activated and when the combustion heating means are activated. It has been found that the magnitude relationship of can be reversed by various factors. However, in the configuration described in Patent Document 1, the combustion type heating means (gas water heater) is used when the outside air temperature decreases and the capacity of the heat pump type heating means decreases to prevent hot water supply. Since the heating means (heat pump type hot water heater) is operated with priority, the heat pump type heating means is activated even if the combustion type heating means can be operated to reduce carbon dioxide emissions or energy costs. There is a risk of letting you.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒートポンプ式加熱手段と燃焼式加熱手段とを備えた熱供給システムにおいて、二酸化炭素排出量またはエネルギー費用(電力費用、燃料費用)を低減するという観点から適切な制御を行うことができる熱供給システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide carbon dioxide emissions or energy costs (power costs, fuel costs) in a heat supply system including a heat pump heating means and a combustion heating means. It is to provide a heat supply system capable of performing appropriate control from the viewpoint of reducing ().
上記目的を達成するためのヒートポンプ回路を流れる熱媒体により水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、バーナの燃焼により水を加熱する燃焼式加熱手段と、を備えた熱供給システムの第一の特徴構成は、前記ヒートポンプ式加熱手段を優先的に作動させるヒートポンプ優先作動モードと、前記燃焼式加熱手段を優先的に作動させるバーナ優先作動モードと、を選択可能な制御手段と、沸き上げ温度を設定する沸き上げ温度設定手段と、を備え、前記ヒートポンプ式加熱手段を作動させた場合の二酸化炭素排出量を第一排出量とするとともに、前記燃焼式加熱手段を作動させた場合の二酸化炭素排出量を第二排出量とし、前記制御手段は、外気温度の検出値と、前記沸き上げ温度の設定値と、前記ヒートポンプ式加熱手段への入水温度の検出値と、外気湿度の検出値と、に基づいて、逐次、前記ヒートポンプ式加熱手段の成績係数を算出し、当該成績係数に基づき前記第一排出量を算出する第一算出手段と、前記燃焼式加熱手段の熱効率に基づき前記第二排出量を算出する第二算出手段と、を備え、前記制御手段は、算出された前記第一排出量に対して前記第二排出量が大きい場合に前記ヒートポンプ優先作動モードを選択し、小さい場合に前記バーナ優先作動モードを選択する点にある。 A first characteristic configuration of a heat supply system comprising: a heat pump heating means for heating water by a heat medium flowing through a heat pump circuit for achieving the above object; and a combustion heating means for heating water by burning a burner Controls the heat pump priority operation mode for preferentially operating the heat pump heating means and the burner priority operation mode for preferentially operating the combustion heating means, and sets the boiling temperature A boiling temperature setting means, and a carbon dioxide emission amount when the heat pump heating means is operated as a first emission amount, and a carbon dioxide emission amount when the combustion heating means is operated. and a second emission, the control means includes a detection value of the outdoor air temperature, the set value of the boiling temperature of the incoming water temperature to the heat pump type heating means A detection value, the detection value of the outside air humidity, on the basis of, successively, calculates the coefficient of performance of the heat pump type heating means, a first calculating means for calculating said first emission based on the coefficient of performance, the Second calculating means for calculating the second emission amount based on the thermal efficiency of the combustion type heating means, and the control means is configured when the second emission amount is larger than the calculated first emission amount. The heat pump priority operation mode is selected, and the burner priority operation mode is selected when the heat pump priority operation mode is small.
また、上記目的を達成するためのヒートポンプ回路を流れる熱媒体により水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、バーナの燃焼により水を加熱する燃焼式加熱手段と、を備えた熱供給システムの第二の特徴構成は、前記ヒートポンプ式加熱手段を優先的に作動させるヒートポンプ優先作動モードと、前記燃焼式加熱手段を優先的に作動させるバーナ優先作動モードと、を選択可能な制御手段と、沸き上げ温度を設定する沸き上げ温度設定手段と、を備え、
前記ヒートポンプ式加熱手段を作動させた場合の電力費用を第一費用とするとともに、前記燃焼式加熱手段を作動させた場合の燃料費用を第二費用とし、
前記制御手段は、外気温度の検出値と、前記沸き上げ温度の設定値と、前記ヒートポンプ式加熱手段への入水温度の検出値と、外気湿度の検出値とをパラメータとする所定の関係式から前記ヒートポンプ式加熱手段の成績係数を算出するものであって、
前記所定の関係式が、前記成績係数=C0+C1・X1−C2・X2−C3・X3+C4・X4の関係を満たすものであり、C0〜C4は正数でC1>C2>C3>C4の関係を満たすと共に、前記ヒートポンプ式加熱手段を構成する各部品の特性に応じて決まるものであり、X1は前記外気温度の検出値、X2は前記入水温度の検出値、X3は前記沸き上げ温度の設定値、X4は前記外気湿度の検出値であり、
前記成績係数に基づき前記第一費用を算出する第一算出手段と、前記燃焼式加熱手段の熱効率に基づき前記第二費用を算出する第二算出手段と、を備え、
前記制御手段は、算出された前記第一費用に対して前記第二費用が大きい場合に前記ヒートポンプ優先作動モードを選択し、小さい場合に前記バーナ優先作動モードを選択する点にある。
A second heat supply system comprising: a heat pump heating means for heating water by a heat medium flowing through a heat pump circuit for achieving the above object; and a combustion heating means for heating water by combustion of a burner. The characteristic configuration is a control means capable of selecting a heat pump priority operation mode for preferentially operating the heat pump heating means and a burner priority operation mode for preferentially operating the combustion heating means, and a boiling temperature. A boiling temperature setting means for setting, and
The power cost when operating the heat pump heating means is the first cost, and the fuel cost when operating the combustion heating means is the second cost,
The control means is based on a predetermined relational expression using the detected value of the outside air temperature, the set value of the boiling temperature, the detected value of the water temperature entering the heat pump heating means, and the detected value of the outside air humidity as parameters. Calculating the coefficient of performance of the heat pump heating means,
The predetermined relational expression satisfies the relationship of the coefficient of performance = C0 + C1, X1-C2, X2-C3, X3 + C4, X4, and C0 to C4 are positive numbers and satisfy the relationship of C1>C2>C3> C4. And X1 is a detected value of the outside air temperature, X2 is a detected value of the incoming water temperature, and X3 is a set value of the boiling temperature. , X4 is a detected value of the outside air humidity,
Includes a first calculating means for calculating said first cost based on the coefficient of performance, a second calculating means for calculating said second cost based on the thermal efficiency of the combustion type heating means, and
The control means is to select the heat pump priority operation mode when the second cost is larger than the calculated first cost, and to select the burner priority operation mode when the second cost is small.
ヒートポンプ式加熱手段を作動させた場合の二酸化炭素排出量およびエネルギー費用は成績係数に依存し、燃焼式加熱手段を作動させた場合のそれらは熱効率に依存する。しかも、ヒートポンプ式加熱手段の成績係数は、外気温度のみならず、沸き上げ温度と、ヒートポンプ式加熱手段への入水温度及び外気湿度の影響を大きく受ける。一方、燃焼式加熱手段の熱効率は、基本的に、沸上げ温度と燃焼式加熱手段への入水温度に依存する。
上記第一の特徴構成によれば、このような成績係数と熱効率とから算出される第一排出量と第二排出量(共に、熱供給システムの利用目的が二酸化炭素排出量の抑制である場合に算出される。以下同様。)とを比較して作動モードが決定され、上記第二の特徴構成によれば、成績係数と熱効率とから算出される第一費用と第二費用(共に、熱供給システムの利用目的がエネルギー費用の抑制である場合に算出される。以下同様。)とを比較して作動モードが決定されるため、二酸化炭素排出量またはエネルギー費用の削減という目的を合理的に達成できる。
ここで、成績係数は、外気温度の検出値と、沸き上げ温度の設定値と、ヒートポンプ式加熱手段への入水温度の検出値と、外気湿度の検出値と、に基づき、逐次、第一算出手段により算出される。よって、第一排出量または第一費用の算出に利用される成績係数は従来より信頼性の高いものとなり、結果、第一排出量または第一費用の信頼性も高くなる。そして、制御手段は、このように信頼性の高い第一排出量または第一費用に基づき作動モードを選択するため、二酸化炭素排出量またはエネルギー費用を低減するという観点から適切な制御を行うことができる。具体的には、上記第一の特徴構成によれば、算出された第一排出量に対して算出された第二排出量が大きい場合にヒートポンプ優先作動モードを選択し、小さい場合にバーナ優先作動モードを選択することで、二酸化炭素排出量を低減するという観点から適切な作動モードを選択できる。また、上記第二の特徴構成によれば、算出された第一費用に対して算出された第二費用が大きい場合にヒートポンプ優先作動モードを選択し、小さい場合にバーナ優先作動モードを選択することで、エネルギー費用を低減するという観点から適切な作動モードを選択できる。
なお、このように、第一排出量または第一費用を種々の要素も考慮して算出するのは、第一排出量と第二排出量との間の大小関係や第一費用と第二費用との間の大小関係が、種々の要因によって逆転し得るという、本願発明者らが鋭意研究の結果得た新規な技術的知見に基づくものである。
Carbon dioxide emissions and energy costs when operating the heat pump heating means depend on the coefficient of performance, and those when operating the combustion heating means depend on the thermal efficiency. Moreover, the coefficient of performance of the heat pump type heating means, not outside air temperature only, undergoes large temperature boiling, the influence of the incoming water temperature and the outside air humidity to heat pump heating means. On the other hand, the thermal efficiency of the combustion-type heating means basically depends on the boiling temperature and the temperature of water entering the combustion-type heating means.
According to the first characteristic configuration, the first emission amount and the second emission amount calculated from the coefficient of performance and the thermal efficiency (when the purpose of use of the heat supply system is to suppress the carbon dioxide emission amount). In the second characteristic configuration, the first cost and the second cost (both the heat cost and the heat cost) are calculated. It is calculated when the purpose of using the supply system is to reduce energy costs, and so on.) Can be achieved.
Here, the coefficient of performance, based on the detection value of the outdoor air temperature, the set value of the boiling temperature, the detected value of the incoming water temperature of the heat pump type heating means, and the detection value of the outside air humidity, sequentially, a first Calculated by calculation means. Therefore, the coefficient of performance used for calculating the first emission amount or the first cost is more reliable than before, and as a result, the reliability of the first emission amount or the first cost is also increased. And since a control means selects an operation mode based on the 1st emission amount or 1st expense with such high reliability in this way, it can perform appropriate control from a viewpoint of reducing a carbon dioxide emission amount or energy cost. it can. Specifically, according to the first characteristic configuration, the heat pump priority operation mode is selected when the calculated second discharge amount is large with respect to the calculated first discharge amount, and the burner priority operation is performed when the second discharge amount is small. By selecting the mode, an appropriate operation mode can be selected from the viewpoint of reducing carbon dioxide emission. Moreover, according to said 2nd characteristic structure, when the 2nd expense calculated with respect to the calculated 1st expense is large, a heat pump priority operation mode is selected, and when it is small, a burner priority operation mode is selected. Thus, an appropriate operation mode can be selected from the viewpoint of reducing energy costs.
In this way, the first emission or the first cost is calculated in consideration of various factors, such as the magnitude relationship between the first emission and the second emission, the first expense and the second expense. This is based on the novel technical knowledge obtained by the present inventors as a result of earnest research that the magnitude relationship between and can be reversed by various factors.
ここで、前記第一算出手段は、前記外気温度の検出値と、前記沸き上げ温度の設定値と、前記ヒートポンプ式加熱手段への入水温度の検出値と、外気湿度の検出値とをパラメータとする所定の関係式から前記成績係数を算出する構成とすると好適である。 Here, the first calculation means, a detection value of the outdoor air temperature, the set value of the boiling temperature, the detected value of the incoming water temperature to the heat pump type heating means, and a detection value of the outside air humidity parameters It is preferable that the coefficient of performance is calculated from a predetermined relational expression.
この構成によれば、第一算出手段は、外気温度の検出値と、沸き上げ温度の設定値と、ヒートポンプ式加熱手段への入水温度の検出値と、外気湿度の検出値とを用いて、所定の関係式に基づき成績係数を加熱時の状態に即して一意に定めることができる。よって、第一算出手段の構成を簡素なものとすることができる。 According to this configuration, the first calculation means uses the detection value of the outdoor air temperature, the set value of the boiling temperature, the detected value of the incoming water temperature of the heat pump type heating means, and a detection value of the outside air humidity The coefficient of performance can be uniquely determined according to the state during heating based on a predetermined relational expression. Therefore, the configuration of the first calculation unit can be simplified.
また、前記第二算出手段は、逐次、前記沸き上げ温度の設定値と、前記燃焼式加熱手段への入水温度の検出値と、に基づいて前記熱効率を所定の関係式から算出する構成とすると好適である。 Further, the second calculating means sequentially calculates the thermal efficiency from a predetermined relational expression based on the set value of the boiling temperature and the detected value of the incoming water temperature to the combustion heating means. Is preferred.
この構成によれば、第二排出量または第二費用を算出する際に利用される熱効率が、逐次、沸き上げ温度の設定値と、燃焼式加熱手段への入水温度の検出値と、に基づいて算出されるため、第二算出手段により算出される熱効率は加熱時の状態に即した信頼性の高いものとなり、結果、第二排出量または第二費用の信頼性も高くなる。また、第二算出手段が、所定の関係式から熱効率を算出するため、第二算出手段の構成を簡素なものとすることができる。そして、本構成によれば、第一排出量または第一費用に加えて第二排出量または第二費用の信頼性が向上されるため、制御手段は、より精度良く、二酸化炭素排出量またはエネルギー費用の低減を図ることが可能な作動モードを選択することができる。 According to this configuration, the thermal efficiency used when calculating the second emission amount or the second cost is sequentially based on the set value of the boiling temperature and the detected value of the temperature of water entering the combustion heating means. Therefore, the thermal efficiency calculated by the second calculating means is highly reliable in accordance with the heating state, and as a result, the reliability of the second emission amount or the second cost is also increased. Further, since the second calculation means calculates the thermal efficiency from the predetermined relational expression, the configuration of the second calculation means can be simplified. According to this configuration, since the reliability of the second emission amount or the second cost is improved in addition to the first emission amount or the first expense, the control means can more accurately adjust the carbon dioxide emission amount or the energy. An operation mode capable of reducing the cost can be selected.
また、前記ヒートポンプ式加熱手段の授熱側媒体に、前記バーナの燃焼排ガスを混合する混合機構を備えた構成とすると好適である。 In addition, it is preferable that the heat transfer medium of the heat pump heating means includes a mixing mechanism for mixing the combustion exhaust gas of the burner.
この構成によれば、ヒートポンプ回路を流れる熱媒体に対して授熱する授熱側媒体の温度を高め熱回収量を増大して、ヒートポンプ式加熱手段の成績係数を高めることができる。よって、ヒートポンプ式加熱手段を作動させた場合の二酸化炭素排出量やエネルギー費用(電力費用)をより低減することができる。 According to this configuration, the coefficient of performance of the heat pump heating means can be increased by increasing the temperature of the heat transfer medium that transfers heat to the heat medium flowing through the heat pump circuit and increasing the heat recovery amount. Therefore, the carbon dioxide emission amount and energy cost (electric power cost) at the time of operating a heat pump type heating means can be reduced more.
また、前記ヒートポンプ式加熱手段により加熱された水を貯留する貯湯タンクを更に備え、前記貯湯タンクから前記ヒートポンプ式加熱手段へ入水する第一入水路が、前記貯湯タンクの下部に接続され、前記貯湯タンクから前記燃焼式加熱手段へ入水する第二入水路が、前記貯湯タンクの上下中間部より上側に接続され、前記ヒートポンプ式加熱手段への入水温度は、前記貯湯タンクの下部の水温とされていると好適である。 And a hot water storage tank for storing water heated by the heat pump heating means, wherein a first water inlet channel for entering water from the hot water storage tank to the heat pump heating means is connected to a lower portion of the hot water storage tank, A second water inlet channel for entering water from the tank into the combustion type heating means is connected to an upper side from the upper and lower intermediate parts of the hot water storage tank, and the incoming temperature to the heat pump type heating means is the water temperature at the lower part of the hot water storage tank. It is preferable that
この構成によれば、ヒートポンプ式加熱手段を効率的に運転しようとする場合、受熱側の媒体(本発明の場合水)の温度が低いことが成績係数を高く維持するのに必要となるが、貯湯タンク内の下部から水を抜いてヒートポンプを運転することで、効率の良い運転を実現できる。また、比較的水量が多く水温が安定している貯湯タンク内の下部の水温を、成績係数を算出する際に利用されるヒートポンプ式加熱手段への入水温度とすることができるため、第一入水路内の水温をヒートポンプ式加熱手段への入水温度とする構成に比べ、ヒートポンプ式加熱手段への入水温度の検出値を安定なものとすることができる。結果、第一排出量または第一費用をより安定に算出することができる。 According to this configuration, when the heat pump heating means is to be operated efficiently, it is necessary to maintain a high coefficient of performance that the temperature of the medium on the heat receiving side (in the case of the present invention) is low, Efficient operation can be realized by draining water from the lower part of the hot water storage tank and operating the heat pump. In addition, the water temperature in the lower part of the hot water storage tank, where the amount of water is relatively large and the water temperature is stable, can be used as the water temperature input to the heat pump heating means used when calculating the coefficient of performance. The detected value of the incoming water temperature to the heat pump heating means can be made stable compared to the configuration in which the water temperature in the water channel is the incoming water temperature to the heat pump heating means. As a result, the first emission amount or the first cost can be calculated more stably.
本発明に係る熱供給システムの実施形態について図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されるものではなく、同様の作用効果を奏する構成であれば種々の改変が可能である。 An embodiment of a heat supply system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the structure described in embodiment and drawing demonstrated below, A various modification | change is possible if it is a structure with the same effect.
図1に示すように、本実施形態に係る熱供給システム100は、ヒートポンプ式加熱装置10と、燃焼式加熱装置20と、ヒートポンプ式加熱装置10や燃焼式加熱装置20の作動を制御する制御装置50と、を備えている。そして、本実施形態では、制御装置50は、ヒートポンプ式加熱装置10や燃焼式加熱装置20を作動させた場合の二酸化炭素排出量に基づいて、ヒートポンプ式加熱装置10や燃焼式加熱装置20の作動を制御するように構成されている。これにより、二酸化炭素排出量を低減するという観点から適切な制御を行うことが可能となっている。以下、本実施形態に係る熱供給システム100について、図1に基づいて詳細に説明する。
本実施形態では、ヒートポンプ式加熱装置10、燃焼式加熱装置20、及び制御装置50が、それぞれ、本発明における「ヒートポンプ式加熱手段」、「燃焼式加熱手段」、及び「制御手段」に相当する。
As shown in FIG. 1, a
In the present embodiment, the heat
1.熱供給システムの全体構成
熱供給システム100は、図1に示すように、ヒートポンプ式加熱装置10と、燃焼式加熱装置20と、貯湯タンク30と、ヒートポンプ式加熱装置10や燃焼式加熱装置20の作動を制御する制御装置50と、沸き上げ温度を設定する沸き上げ温度設定器53と、を備えている。なお、図1では、水の通流方向を矢印で表しているとともに、情報の流れを一点鎖線で表している。本実施形態では、沸き上げ温度設定器53が、本発明における「沸き上げ温度設定手段」に相当する。沸き上げ温度設定器53は、制御装置50と一体的に構成されるか、或いは、制御装置50との間で通信可能な装置(例えば、リモコン等)として構成される。
1. Overall Configuration of Heat Supply System As shown in FIG. 1, the
そして、熱供給システム100は、水を通流させる複数の流路L1〜L9を備えており、ヒートポンプ式加熱装置10や燃焼式加熱装置20にて加熱された水を給湯部80に供給可能に構成されているとともに、ヒートポンプ式加熱装置10や燃焼式加熱装置20が発生した熱を熱消費部81に供給可能に構成されている。図1には、熱消費部81の一例として、低温暖房端末(例えば床暖房パネル等)、高温暖房端末(例えば浴室乾燥装置等)、浴槽を例示しているが、熱消費部81はこれらに限定されるものではない。また、熱消費部81として浴槽が備えられている場合には、給湯部80に供給された水が浴槽との間の循環路62(詳細は後述する)に供給可能に構成され、湯張り時には給湯部80に供給された水により浴槽に対する湯張りが行われる。
The
ヒートポンプ式加熱装置10は、ヒートポンプ回路11を流れる熱媒体により水を加熱する装置である。熱媒体としては、例えば、R410A(デュポン社の登録商標)、二酸化炭素等が用いられる。ヒートポンプ式加熱装置10は、圧縮機12と、凝縮器13と、膨張弁14と、蒸発器15と、これら圧縮機12、凝縮器13、膨張弁14、及び蒸発器15の順に熱媒体を循環させるヒートポンプ回路11とを備えた圧縮式ヒートポンプ装置として構成されている。そして、ヒートポンプ式加熱装置10の作動状態においては、蒸発器15において外気(授熱側媒体の一例)から吸熱した熱媒体が圧縮機12に供給され、圧縮機12にて圧縮され高温となった高温高圧の熱媒体が凝縮器13に供給される。なお、詳細は後述するが、凝縮器13を経由するように蓄熱路60が形成されているため、ヒートポンプ式加熱装置10が大気から回収した熱により、蓄熱路60を流れる水を加熱し、熱利用を図ることができる。なお、詳細は後述するが、制御装置50は、ヒートポンプ式加熱装置10を作動モードとした場合には、基本的に、ヒートポンプ式加熱装置10を作動状態とするように構成されている。
The heat
貯湯タンク30は、ヒートポンプ式加熱装置10が回収した熱を温水の形で蓄熱するためのタンクである。貯湯タンク30は、例えば、ヒートポンプ式加熱装置10にて回収した熱により加熱された水を成層状態(高温の蓄熱水を上部に存在させ、且つ、低温の蓄熱水を下部に存在させる状態)を形成するように貯留するタンクとすることができる。また、回収された熱量が大きい場合には、貯湯タンク30における、成層状態が崩れること、すなわち、タンク内の水温が上下方向に均一或いは略均一となるように水を貯留することもできる。そして、貯湯タンク30の下部には、貯湯タンク30の下部の水温を検出する第一水温センサT1が設けられている。後述するように、本実施形態では、第一水温センサT1にて検出される水温が、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度とされる。すなわち、本実施形態では、第一水温センサT1は、ヒートポンプ入水温センサとして機能する。なお、ヒートポンプ式加熱装置10では、外気より熱を回収して、水にその熱を与えるため、その入水温度が成績係数に大きく影響するが、本発明の熱供給システムでは、このような情報も動作状態の決定に利用するため、合理的な動作状態の決定が行える。
The hot
燃焼式加熱装置20は、バーナ21,22の燃焼により水を加熱する装置である。燃焼式加熱装置20は、バーナ21,22を備え、バーナ21,22の夫々には、一般家庭用の燃料ガスを供給するガス供給路27が分岐して接続されている。ガス供給路27には、分岐部位よりも上流側に燃料ガスの供給を断続する断続弁V1が設けられ、バーナ21,22の夫々に対応して分岐された部位に燃料ガス供給量を調整するガス比例弁V2,V3が設けられている。また、バーナ21,22の夫々には、燃焼用空気を供給する燃焼用ファンF1,F2も各別に設けられており、図示は省略するが、バーナ21,22の夫々の近くには、バーナ21,22の夫々に対する点火動作を実行する点火用のイグナイタ及び着火されたか否かを検出するフレームロッド等も各別に設けられている。
The
そして、バーナ21の燃焼排ガス流動方向上手側から下手側に向かって、顕熱用熱交換器25及び潜熱用熱交換器23が記載の順に配置されているとともに、バーナ22の燃焼排ガス流動方向上手側から下手側に向かって、顕熱用熱交換器26及び潜熱用熱交換器24が記載の順に配置されている。潜熱用熱交換器23,24は、バーナ21,22の燃焼ガスから潜熱回収を行って水を加熱する熱交換器であり、顕熱用熱交換器25,26は、バーナ21,22の燃焼ガスから顕熱回収を行って水を加熱する熱交換機である。なお、潜熱用熱交換器23の水の通流方向下流側と、顕熱用熱交換器25の水の通流方向上流側とが接続されている。また、潜熱用熱交換器24の水の通流方向下流側と、顕熱用熱交換器26の水の通流方向上流側とが接続されている。よって、燃焼式加熱装置20の作動状態では、当該燃焼式加熱装置20に供給された水は、潜熱用熱交換器23,24にて主としてバーナ21,22の燃焼排ガスの潜熱により加熱された後、顕熱用熱交換器25,26にて主としてバーナ21,22の燃焼排ガスの顕熱により加熱される。なお、燃焼式加熱装置20の作動状態では、当該燃焼式加熱装置20から出水される水の温度(燃焼式加熱装置20の出口温度)が目標温度(例えば、40℃、60℃、80℃等)或いは当該目標温度よりも高い温度となるように、ガス比例弁V2,V3の開度や燃焼ファンF1,F2の回転速度が制御装置50により制御される。この様な、燃焼式加熱装置20は、その入水温度及び目標温度により、熱効率が影響を受ける。なお、詳細は後述するが、制御装置50は、燃焼式加熱装置20を作動モードとした場合には、基本的に、燃焼式加熱装置20を作動状態とするように構成されている。
A
熱供給システム100は、貯湯タンク30から取り出した水をヒートポンプ式加熱装置10を経由して当該貯湯タンク30に戻すための蓄熱路60と、貯湯タンク30内の水を給湯部80に供給するための給湯路61と、熱消費部81との間で水を循環させるための循環路62と、循環路62内を流れる水を加熱するための加熱路64と、を備えている。
The
蓄熱路60は、第一流路L1と第二流路L2とを備え、貯湯タンク30の下部から取り出した水をヒートポンプ式加熱装置10を経由して当該貯湯タンク30の上部に戻すことが可能に形成されている。第一流路L1は、貯湯タンク30の下部(本例では、下端近傍)とヒートポンプ式加熱装置10の凝縮器13とに接続されている。また、第二流路L2は、凝縮器13と貯湯タンク30の上部(本例では、上端近傍)とに接続されている。すなわち、蓄熱路60は、凝縮器13を経由するように形成されている。そして、蓄熱路60(本例では第二流路L2)には、蓄熱路60内において水を通流させるための第一循環ポンプP1が、水の通流方向上流側に第一流路L1が位置し、下流側に第二流路L2が位置するように設けられている。よって、第一ポンプP1の作動状態では、当該第一ポンプP1の通流作用により、貯湯タンク30内の水が、第一流路L1を介して凝縮器13に供給されるとともに、凝縮器13を通過した水が第二流路L2を介して貯湯タンク30に戻される。このように、第一流路L1は、貯湯タンク30の下部に接続され、貯湯タンク30内の水をヒートポンプ式加熱装置10(具体的には、凝縮器13)へ入水するための流路とされている。本実施形態では、第一流路L1が、本発明における「第一入水路」に相当する。なお、本願明細書では、貯湯タンク30の上下方向位置に関して、貯湯タンク30を上下方向(貯湯タンク30の使用状態における鉛直方向)にn等分或いは略n等分(nは3以上の奇数)した場合の上端(最上部)を含む部分を「上部」、下端(最下部)を含む部分を「下部」、上下方向の中央部を含む部分を「上下中間部」としている。例えば、nが3である場合には、貯湯タンク30の上端から下端に向って、互いに同じ幅或いは概略同じ幅を有する上部、上下中間部、及び下部が、記載の順に位置することになる。また、例えば、nが5である場合には、貯湯タンク30の上端から下端に向って、互いに同じ幅或いは概略同じ幅を有する上部、第一部分、上下中間部、第二部分、及び下部が、記載の順に位置することになる。
The
ここで、上記のように、ヒートポンプ式加熱装置10の作動状態では、凝縮器13には高温高圧の熱媒体が供給される。よって、ヒートポンプ式加熱装置10及び第一ポンプP1の双方の作動状態では、貯湯タンク30の下部から取り出されて第一流路L1を介して凝縮器13に供給された比較的低温の水が当該凝縮器13にて加熱され、加熱後の水が第二流路L2を介して貯湯タンク30の上部に戻される。これにより、貯湯タンク30には高温(例えば、40℃、60℃、80℃等)の水が貯められる。なお、第二流路L2には、ヒートポンプ式加熱装置10の出口温度を検出する出口温センサとしての第二水温センサT2が設けられており、第二水温センサT2により凝縮器13にて加熱後の水温、言い換えれば、貯湯タンク30の上部に戻される水温が検出される。
Here, as described above, in the operating state of the heat
加熱路64は、第三流路L3と第四流路L4とを備え、循環路62(詳細は後述する)内を流れる水を加熱することが可能に形成されている。第三流路L3は、貯湯タンク30の上下中間部より上側(本例では、貯湯タンク30の上部であって後述する第五流路L5の接続箇所よりも下側)と熱交換器90とに接続されている。また、第四流路L4は、熱交換器90と貯湯タンク30における上記第三流路L3の接続箇所よりも下側(本例では、貯湯タンク30の上下中間部、より具体的には、貯湯タンク30の上下方向の中央部近傍)とに接続されている。すなわち、加熱路64は、熱交換器90を経由するように形成されている。そして、加熱路64(本例では第三流路L3)には、加熱路64内において水を通流させるための第二ポンプP2が、水の通流方向上流側に第三流路L3が位置し、下流側に第四流路L4が位置するように設けられている。よって、第二ポンプP2の作動状態では、当該第二ポンプP2の通流作用により、貯湯タンク30内の水が、第三流路L3を介して熱交換器90に供給されるとともに、熱交換器90を通過した水が第四流路L4を介して貯湯タンク30に戻される。なお、詳細は後述するが、循環路62も、熱交換器90を経由するように形成されている。よって、熱交換器90においては、加熱路64内を流れる水と、循環路62内を流れる水との間で熱交換が行われる。なお、第四流路L4の貯湯タンク30との接続箇所を、貯湯タンク30の上下中間部よりも上側に設ける構成とすることもできる。
The
給湯路61は、第五流路L5と第六流路L6とを備え、貯湯タンク30内から取り出した水を給湯部80に供給可能に形成されている。第五流路L5は、貯湯タンク30の上下中間部より上側(本例では、貯湯タンク30の上部、より具体的には、貯湯タンク30の上端近傍)と燃焼式加熱装置20の潜熱用熱交換器24とに接続されている。また、第六流路L6は、潜熱用熱交換器24の水の通流方向下流側に接続された顕熱用熱交換器26と給湯部80とに接続されている。すなわち、給湯路61は、燃焼式加熱装置20を経由するように形成されている。なお、詳細な説明は省略するが、貯湯タンク30の下部(本例では、下端近傍)には水を供給するための給水路が、貯湯タンク30内の水に所定の水圧を与える状態で接続されている。よって、給湯部80での給湯栓が開状態にある場合には、当該水圧により、貯湯タンク30内の水が、第五流路L5を介して燃焼式加熱装置20(潜熱用熱交換器24)に供給される。また、燃焼式加熱装置20を通過した水は、第六流路L6を介して給湯部80に供給される。上記のように、第五流路L5は、貯湯タンク30の上下中間部より上側に接続され、貯湯タンク30内の水を燃焼式加熱装置20(具体的には、潜熱用熱交換器24)へ入水するための流路とされている。本実施形態では、第五流路L5が、本発明における「第二入水路」に相当する。
The hot
上記のように、給湯部80での給湯栓が開状態にある場合には、貯湯タンク30内の上下中間部より上側(本例では、貯湯タンク30の上端近傍)から取り出された水が、第五流路L5及び第六流路L6を介して給湯部80に供給される。そして、第五流路L5と第六流路L6とは燃焼式加熱装置20(潜熱用熱交換器24及び顕熱用熱交換器26)を介して接続されているため、貯湯タンク30から供給される水の温度が所望の温度よりも低い場合には、燃焼式加熱装置20により当該水を加熱することが可能となっている。なお、第五流路L5には、貯湯タンク30から出水される水の温度(貯湯タンク30の出口温度)を検出する出口温センサとしての第五水温センサT5が設けられており、第五水温センサT5により貯湯タンク30から給湯路61に供給される水の温度が検出される。
As described above, when the hot water tap in the hot
また、第六流路L6には給水路63が接続されている。給水路63には、第六流路L6への給水量を調整自在な水量調整弁V4が設けられている。そして、第六流路L6における給水路63との接続箇所よりも水の通流方向上流側部位には、燃焼式加熱装置20の出口温度を検出する出口温センサとしての第六水温センサT6が設けられ、当該接続箇所よりも水の通流方向下流側部位には、給水路63から供給される水が混合した後の水の温度を検出する出湯温センサとしての第七水温センサT7が設けられている。
In addition, a
循環路62は、第七流路L7と第八流路L8と第九流路L9とを備え、熱消費部81との間で水を循環することが可能に形成されている。第七流路L7は、熱消費部81と熱交換器90とに接続されている。また、第八流路L8は、熱交換器90と燃焼式加熱装置20の潜熱用熱交換器23とに接続されている。そして、第九流路L9は、潜熱用熱交換器23の水の通流方向下流側に接続された顕熱用熱交換器25と熱消費部81とに接続されている。すなわち、循環路62は、熱交換器90及び燃焼式加熱装置20(潜熱用熱交換器23及び顕熱用熱交換器25)を経由するように形成されている。そして、循環路62(本例では第七流路L7)には、循環路62内において水を通流させるための第三ポンプP3が、水の通流方向上流側から下流側に向かって第七流路L7、第八流路L8、及び第九流路L9の順に位置するように設けられている。このように、第七流路L7は、熱消費部81から熱供給システム100に水を戻す水戻り路とされており、第九流路L9は、熱供給システム100から熱消費部81に水を供給する水往き路とされている。
The
上記のように、循環路62が熱交換器90及び燃焼式加熱装置20を経由するように形成されているため、第三ポンプP3の作動状態では、当該第三ポンプP3の通流作用により、熱消費部81から戻された水は、熱交換器90及び燃焼式加熱装置20に供給された後、熱消費部81に供給される。よって、循環路62を流れる水を、熱交換器90及び燃焼式加熱装置20の少なくとも何れか一方により加熱し、熱消費部81に供給することが可能となっている。
As described above, since the
なお、循環路62内の水を熱交換器90において加熱する場合には、第三流路L3に貯湯タンク30から供給される水の温度が、熱消費部81から第七流路L7に戻される水の温度よりも高いという条件のもとで、第二ポンプP2及び第三ポンプP3の双方を作動させることになる。なお、循環路62における熱交換機90に対して水の通流方向下流側には燃焼式加熱装置20が設けられているため、熱交換器90を通過した後の水の温度が所望の温度よりも低い場合や、熱交換器90による水の加熱を行わない場合には、燃焼式加熱装置20により水を加熱することができる。なお、第八流路L8には、熱交換器90の出口温度を検出する出口温センサとしての第三水温センサT3が設けられており、第三水温センサT3により熱交換器90を通過した後の水温が検出される。また、第九流路L9には、燃焼式加熱装置20の出口温度を検出する出口温センサとしての第四水温センサT4が設けられており、第四水温センサT4により燃焼式加熱装置20を通過した後の水温が検出される。
When the water in the
以上のような構成を備えることで、本実施形態に係る熱供給システム100は、概略的には、貯湯タンク30内下部の温度が低い状況では、ヒートポンプ式加熱装置10による加熱を効率的に行うことが可能であるのに対して、貯湯タンク30内下部の水温がある程度確保されている状態では、燃焼式加熱装置20を使用する方が好ましいシステムとなっている。
By providing the above configuration, the
また、熱供給システム100は、外気温度センサT8と外気湿度センサT9とを備えている。外気温度センサT8は、ヒートポンプ式加熱装置10の周囲(配設環境)の外気温度を検出すべく、ヒートポンプ式加熱装置10の近傍、より具体的には、ヒートポンプ式加熱装置10の蒸発器15の近傍に備えられている。同様に、外気湿度センサT9は、ヒートポンプ式加熱装置10の周囲(配設環境)の外気湿度を検出すべく、ヒートポンプ式加熱装置10の近傍、より具体的には、ヒートポンプ式加熱装置10の蒸発器15の近傍に備えられている。本例では、外気湿度センサT9は、相対湿度を検出する。
The
詳細は省略するが、熱供給システム100が備える各流路L1〜L9には、必要に応じて、水量を検出する流量センサや、水量を調節する調整弁、或いは、水の逆流を防止する逆止弁等が備えられる。
Although details are omitted, in each of the flow paths L1 to L9 included in the
2.制御装置の構成
次に、制御装置50の構成について説明する。制御装置50は、例えばCPU等の演算処理装置を備えて構成されており、各種センサ(本例では、水温センサT1〜T7、外気温度センサT8、外気湿度センサT9)の検出値を取得可能に構成されている。また、制御装置50には、沸き上げ温度設定器53における沸き上げ温度の設定値が入力される。そして、制御装置50は、上記検出値やリモコン(図示せず)等からの運転指令、或いは時刻や天候等に基づき、ヒートポンプ式加熱装置10や燃焼式加熱装置20の作動を制御する。なお、沸き上げ温度設定器53における沸き上げ温度の設定は、人為操作により入力可能に構成されているが、給湯部80や熱消費部81の作動状態、或いは時刻や天候等に基づき、制御装置50が沸き上げ温度を設定或いは修正可能に構成することもできる。
2. Next, the configuration of the
本実施形態では、制御装置50は、ヒートポンプ式加熱装置10を優先的に作動させるヒートポンプ優先作動モードと、燃焼式加熱装置20を優先的に作動させるバーナ優先作動モードと、を選択可能に構成されている。ここで、ヒートポンプ優先作動モードとは、ヒートポンプ式加熱装置10及び燃焼式加熱装置20の内、少なくともヒートポンプ式加熱装置10を作動モードとするモードである。バーナ優先作動モードとは、ヒートポンプ式加熱装置10及び燃焼式加熱装置20の内、少なくとも燃焼式加熱装置20を作動モードとするモードである。本例では、ヒートポンプ優先作動モードでは、ヒートポンプ式加熱装置10が作動モードとされるとともに燃焼式加熱装置20が非作動モードとされる。また、本例では、バーナ優先作動モードでは、ヒートポンプ式加熱装置10が非作動モードとされるとともに燃焼式加熱装置20が作動モードとされる。
In the present embodiment, the
なお、ヒートポンプ式加熱装置10が作動モードとされると、ヒートポンプ式加熱装置10は作動が許容される状態となる。また、燃焼式加熱装置20が作動モードとされると、燃焼式加熱装置20は作動が許容される状態となる。そして、本例では、制御装置50は、ヒートポンプ式加熱装置10を作動モードとした場合には、基本的に、ヒートポンプ式加熱装置10を作動状態とし、燃焼式加熱装置20を作動モードとした場合には、基本的に、燃焼式加熱装置20を作動状態とするように構成されている。すなわち、制御装置50は、ヒートポンプ優先作動モードでは基本的にヒートポンプ式加熱装置10を作動状態とし、第二水温センサT2にて検出される水温(ヒートポンプ式加熱装置10の沸き上げ温度)が沸き上げ温度の設定値となるように、ヒートポンプ式加熱装置10の作動、具体的には、圧縮機12の作動を制御する。また、制御装置50は、バーナ優先作動モードでは基本的に燃焼式加熱装置20を作動状態とし、第四水温センサT4或いは第六水温センサT6にて検出される水温(燃焼式加熱装置20の沸き上げ温度)が沸き上げ温度の設定値となるように、燃焼式加熱装置20の作動、具体的には、ガス比例弁V2,V3の開度や燃焼ファンF1,F2の回転速度を制御する。
In addition, when the heat pump
なお、ヒートポンプ優先作動モードと設定した場合に、ヒートポンプ式加熱装置10のみでは必要とされる熱需要をまかなえない場合や、ヒートポンプ式加熱装置10の成績係数が極度に低下する場合等には、ヒートポンプ式加熱装置10に加えて燃焼式加熱装置20も作動モードとする構成とすることができる。すなわち、本例では、上記のように、ヒートポンプ優先作動モードにおいてヒートポンプ式加熱装置10のみが作動モードとされるが、上記のような場合には燃焼式加熱装置20も作動モードとし、ヒートポンプ式加熱装置10を成績係数の高い状態で運転し、熱不足は燃焼式加熱装置20で補うことが可能に構成されている。例えば、給湯部80や熱消費部81に対して第一温度(例えば、60℃や80℃)の水を供給する必要がある場合に、ヒートポンプ式加熱装置10により水を第一温度よりも低い第二温度(例えば45℃)まで加熱し、燃焼式加熱装置20により、ヒートポンプ式加熱装置10にて第一温度まで加熱された水或いは当該水との間の熱交換により高温にされた水を、第二温度まで加熱する構成とすることができる。
If the heat pump priority operation mode is set and the heat
制御装置50は、第一算出部51と、第二算出部52とを備えている。第一算出部51は、ヒートポンプ式加熱装置10の成績係数(COP、以下、単に「成績係数」という。)を算出するとともに、当該成績係数に基づき、ヒートポンプ式加熱装置10を作動させた場合の二酸化炭素排出量である第一排出量を算出する機能部である。第二算出部52は、燃焼式加熱装置20の熱効率(以下、単に、「熱効率」という。)を算出するとともに、当該熱効率に基づき、燃焼式加熱装置20を作動させた場合の二酸化炭素排出量である第二排出量を算出する機能部である。本実施形態では、第一算出部51及び第二算出部52が、それぞれ、本発明における「第一算出手段」及び「第二算出手段」に相当する。
The
第一算出部51は、外気温度の検出値と、沸き上げ温度の設定値と、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度の検出値と、外気湿度(本例では、相対湿度)の検出値と、に基づいて、逐次、成績係数を算出する。ここで、外気温度の検出値は、外気温度センサT8の検出値である。沸き上げ温度の設定値は、沸き上げ温度設定器53における沸き上げ温度の設定値である。ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度の検出値は、第一水温センサT1にて検出される貯湯タンク30の下部の水温である。そして、外気湿度の検出値は、外気湿度センサT9の検出値である。すなわち、ここでは、外気温度は、ヒートポンプ式加熱装置10の周囲(配設環境)における外気温度とされ、外気湿度は、ヒートポンプ式加熱装置10の周囲(配設環境)における外気湿度とされている。なお、外気温度や外気湿度は、過去の気象データ(例えば、月別、日別、時刻別等)を用いて、成績係数の算出時やヒートポンプ式加熱装置10の運転時の日付や時刻等に基づいて当該気象データから導出して、本願に言う検出値とする構成とすることもできる。即ち、間接的な情報に基づいて、外気温度や外気湿度を検出するものとしてもよい。また、本例では、上記のように、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度の検出値を、第一水温センサT1にて検出される、比較的水量が多く水温が安定している貯湯タンク30の下部の水温とすることで、第一水温センサT1を第一流路L1に設ける場合に比べ、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度の検出値を安定なものとすることが可能となっている。
The
本実施形態では、第一算出部51は、外気温度の検出値と、沸き上げ温度の設定値と、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度の検出値と、外気湿度の検出値と、に基づいて、逐次、成績係数を算出する。具体的には、第一算出部51は、外気温度の検出値と、沸き上げ温度の設定値と、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度の検出値と、外気湿度の検出値とをパラメータとする所定の関係式(以下、「第一関係式」という。)から成績係数を算出する。
In the present embodiment, the first calculating
ところで、成績係数は、外気温度が高くなれば大きくなり、外気温度が低くなれば小さくなる。また、成績係数は、沸き上げ温度が高くなれば小さくなり、沸き上げ温度が低くなれば大きくなる。また、成績係数は、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度が高くなれば小さくなり、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度が低くなれば大きくなる。そして、成績係数は、外気湿度が高くなれば大きくなり、外気湿度が低くなれば小さくなる。ここで、外気温度の検出値をX1[℃]とし、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度の検出値をX2[℃]とし、沸き上げ温度の設定値をX3[℃]とし、外気湿度(本例では、相対湿度)の検出値をX4[%]とすると、上記のような成績係数の性質(特性)に鑑みて、第一関係式を、例えば以下の式(1)とすることができる。
成績係数=C0+C1・X1−C2・X2−C3・X3+C4・X4・・・(1)
ここで、C0,C1,C2,C3,C4は正数であり、主に、ヒートポンプ式加熱装置10を構成する各部品の特性(性能)等に応じて決まる。
By the way, the coefficient of performance increases as the outside air temperature increases, and decreases as the outside air temperature decreases. In addition, the coefficient of performance decreases as the boiling temperature increases, and increases as the boiling temperature decreases. The coefficient of performance decreases as the incoming water temperature to the heat
Coefficient of performance = C0 + C1, X1-C2, X2-C3, X3 + C4, X4 (1)
Here, C0, C1, C2, C3, and C4 are positive numbers, and are mainly determined according to the characteristics (performance) of each component that constitutes the heat pump
例えば、熱供給システム100が家庭用のシステムとして構成されている場合において、通常の使用範囲及び使用環境では、一般に、外気温度の1℃の変化が成績係数に与える影響、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度の1℃の変化が成績係数に与える影響、沸き上げ温度の設定値の1℃の変化が成績係数に与える影響、外気湿度の1%の変化が成績係数に与える影響が、記載の順に小さくなる。この場合には、C1,C2,C3,C4は、C1>C2>C3>C4の関係が満たされるように設定されると好適である。具体例として、例えば、C0=4.5、C1=0.073、C2=0.036、C3=0.025、C4=0.01とすることができる。
For example, in the case where the
ここで、以下の表1のように条件1から条件4を規定する。
そして、第一算出部51は、上記のように算出した成績係数に基づいて第一排出量を算出する。具体的には、第一算出部51は、成績係数の逆数に、ヒートポンプ式加熱装置10に対する二酸化炭素排出係数[kg/kWh]を乗算することにより、第一排出量[kg/kWh]を算出する。なお、ヒートポンプ式加熱装置10に対する二酸化炭素排出係数は、電力会社から供給される電力1[kWh]当たりの需要端における二酸化炭素排出量である。そして、このように算出される第一排出量[kg/kWh]は、ヒートポンプ式加熱装置10の単位負荷(単位給湯負荷、単位熱出力)当たりの二酸化炭素排出量となる。例えば、ヒートポンプ式加熱装置10に対する二酸化炭素排出係数を0.55[kg/kWh]とし、上記のC0〜C4の具体例を用いて式(1)から成績係数が算出されるとすると、上記条件1〜条件4の各条件における第一排出量は、0.171[kg/kWh](条件1)、0.258[kg/kWh](条件2)、0.244[kg/kWh](条件3)、0.216[kg/kWh](条件4)となる。なお、本実施形態では、第一算出部51は、成績係数の更新と同時に第一排出量を更新するように構成されている。
Then, the
第二算出部52は、本実施形態では、沸き上げ温度の設定値と、燃焼式加熱装置20への入水温度の検出値と、に基づいて、逐次、熱効率を算出する。ここで、沸き上げ温度の設定値は、沸き上げ温度設定器53における沸き上げ温度の設定値である。また、燃焼式加熱装置20への入水温度の検出値は、第三水温センサT3又は第五水温センサT5にて検出される水温である。なお、熱供給システム100が給湯部80に熱(温水)を供給する場合には、燃焼式加熱装置20への入水温度の検出値として第五水温センサT5の検出値が用いられ、熱供給システム100が熱消費部81に熱(温水)を供給する場合には、燃焼式加熱装置20への入水温度の検出値として第三水温センサT3の検出値が用いられる。
In the present embodiment, the
具体的には、第二算出部52は、沸き上げ温度の設定値と、燃焼式加熱装置20への入水温度の検出値と、に基づいて所定の関係式(以下、「第二関係式」という。)から熱効率を算出する。
Specifically, the
ここで、沸き上げ温度の設定値を上記と同様にX3[℃]とし、燃焼式加熱装置20への入水温度の検出値をX5[℃]とすると、第二関係式を、例えば、X3≦80[℃]であって、5[℃]≦X3−X5≦40[℃]である場合に以下の式(2)とし、X3−X5>40[℃]である場合に以下の式(3)とすることができる。
熱効率=D0+(X3−X5−D1)・D2 ・・・(2)
熱効率=D3 ・・・(3)
ここで、D0,D1,D2,D3は正数であり、燃焼式加熱装置20を構成する各部品の特性(性能)や、燃焼式加熱装置20の設置環境(使用環境)や使用範囲(使用状態)等に応じて決まる。具体例として、例えば、D0=0.85,D1=5,D2=0.002,D3=0.92とすることができる。
Here, when the set value of the boiling temperature is set to X3 [° C.] similarly to the above and the detected value of the incoming water temperature to the
Thermal efficiency = D0 + (X3-X5-D1) .D2 (2)
Thermal efficiency = D3 (3)
Here, D0, D1, D2, and D3 are positive numbers, and the characteristics (performance) of each component constituting the
燃焼式加熱装置20への入水温度の検出値X5[℃]が、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度の検出値X2[℃]と等しいとし、上記のD0〜D3の具体例を用いて式(2)、式(3)から熱効率が算出されるとすると、上記条件1〜条件4の各条件における熱効率は、0.92(条件1)、0.90(条件2)、0.92(条件3)、0.92(条件4)となる。
Suppose that the detected value X5 [° C.] of the incoming water temperature to the combustion
そして、第二算出部52は、上記のように算出した熱効率に基づいて第二排出量を算出する。具体的には、第二算出部52は、熱効率の逆数に、燃焼式加熱装置20に対する二酸化炭素排出係数[kg/kWh]を乗算することにより、第二排出量[kg/kWh]を算出する。なお、燃焼式加熱装置20に対する二酸化炭素排出係数は、ガス燃焼時の低位発熱量1[kWh]当たりの二酸化炭素排出量である。そして、このように算出される第二排出量[kg/kWh]は、燃焼式加熱装置20の単位負荷(単位給湯負荷、単位熱出力)当たりの二酸化炭素排出量となる。例えば、燃焼式加熱装置20に対する二酸化炭素排出係数を0.203[kg/kWh]とし、上記のD0〜D3の具体例を用いて式(2)、式(3)から熱効率が算出されるとすると、上記条件1〜条件4の各条件(但し、X5がX2に等しいとする)における第二排出量は、0.221[kg/kWh](条件1)、0.226[kg/kWh](条件2)、0.221[kg/kWh](条件3)、0.221[kg/kWh](条件4)となる。なお、本実施形態では、第二算出部52は、成績係数の更新と同時に第二排出量を更新するように構成されている。ここで、各条件1〜4における上述した第一排出量及び第二排出量の具体例をまとめると、以下の表2のようになる。
そして、制御装置50は、算出された第一排出量に対して算出された第二排出量が大きい場合にヒートポンプ優先作動モードを選択し、小さい場合にバーナ優先作動モードを選択するように構成されている。本実施形態では、上記のように、第一排出量及び第二排出量のそれぞれは、単位負荷当たりの二酸化炭素排出量であり、制御装置50は、単位負荷当たりの二酸化炭素排出量に基づいて、ヒートポンプ優先作動モードやバーナ優先作動モードを選択する。
The
なお、上記のように、第一算出部51は、逐次成績係数を算出し、第二算出部52は、逐次熱効率を算出するように構成されている。そして、第一算出部51は、少なくとも最後に算出した成績係数及び第一排出量を保持するように構成されている。よって、制御装置50は、少なくとも最後に算出された成績係数に基づく第一排出量を取得することができる。同様に、第二算出部52は、少なくとも最後に算出した熱効率及び第二排出量を保持するように構成されている。よって、制御装置50は、少なくとも最後に算出された熱効率に基づく第二排出量を取得することができる。
As described above, the
そして、本実施形態では、制御装置50がヒートポンプ優先作動モードとバーナ優先作動モードとの間で選択を行う際には、最後に算出された成績係数に基づく第一排出量と、最後に算出された熱効率に基づく第二排出量と、に基づきいずれの作動モードを選択するかの判断を行うように構成されている。なお、第一算出部51が成績係数を算出する頻度と、第二算出部52が熱効率を算出する頻度とは、同一であっても互いに異なるものであっても良く、同一である場合においても、同じタイミング或いは互いに異なるタイミングで算出が行われる構成とすることができる。なお、成績係数の算出頻度や熱効率の算出頻度は、例えば、分単位の数値(1分、5分等)や時間単位の数値(1時間、2時間等)とすることができる。
In the present embodiment, when the
また、制御装置50は、給湯部80や熱消費部81に熱(温水)を供給する必要が生じた場合や、給湯部80や熱消費部81に熱(温水)を供給している際における所定のタイミングで、ヒートポンプ優先作動モードとバーナ優先作動モードとの間で選択を行う。なお、所定のタイミングとしては、第一排出量や第二排出量の更新のタイミング(本例では、成績係数や熱効率の更新のタイミングと同一)と同期させても良いし、或いは、第一排出量や第二排出量の更新のタイミングとは無関係に定めても良い。例えば、制御装置50がヒートポンプ優先作動モードとバーナ優先作動モードとの間で選択を行う頻度を、第一排出量や第二排出量の更新の頻度よりも低くすることができる。なお、給湯部80や熱消費部81に熱(温水)を供給している際にヒートポンプ優先作動モードとバーナ優先作動モードとの間での選択が行われ、現在選択されている作動モードと同一の作動モードが選択された場合には、当該作動モードで引き続き熱(温水)の供給が行われる。
In addition, the
ここで、上記の各条件1〜4について、第一排出量及び第二排出量の値が上述した具体例のようなものとなる場合について考えると、条件1では、上記の表2に示すように、第一排出量は0.171[kg/kWh]となり、第二排出量は0.221[kg/kWh]となり、第一排出量に対して第二排出量が大きくなる。よって、制御装置50は、ヒートポンプ優先作動モードを選択して実行する。
Here, regarding each of the above conditions 1 to 4, considering the case where the values of the first emission amount and the second emission amount are as in the above-described specific example, the condition 1 is as shown in Table 2 above. In addition, the first discharge amount is 0.171 [kg / kWh], the second discharge amount is 0.221 [kg / kWh], and the second discharge amount is larger than the first discharge amount. Therefore, the
条件2では、上記の表2に示すように、第一排出量は0.258[kg/kWh]となり、第二排出量は0.226[kg/kWh]となり、第一排出量に対して第二排出量が小さくなる。よって、制御装置50は、バーナ優先作動モードを選択して実行する。なお、条件1と条件2とでは、外気温度の検出値X1が同一の温度とされているが、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度の検出値が互いに異なるため、第一排出量と第二排出量との大小関係が、条件1と条件2とで逆の関係となっている。すなわち、条件2では、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度(本例では、貯湯タンク30の下部の水温)が条件1に比べて高いため、ヒートポンプ式加熱装置10よりも燃焼式加熱装置20を使用する方が、二酸化炭素排出量を低減するという観点から好ましい状態となっている。
In condition 2, as shown in Table 2 above, the first discharge amount is 0.258 [kg / kWh], the second discharge amount is 0.226 [kg / kWh], and is equal to the first discharge amount. The second emission becomes smaller. Therefore, the
条件3では、上記の表2に示すように、第一排出量は0.244[kg/kWh]となり、第二排出量は0.221[kg/kWh]となり、第一排出量に対して第二排出量が小さくなる。よって、制御装置50は、バーナ優先作動モードを選択して実行する。
In condition 3, as shown in Table 2 above, the first discharge amount is 0.244 [kg / kWh], the second discharge amount is 0.221 [kg / kWh], and the first discharge amount is The second emission becomes smaller. Therefore, the
そして、条件4では、上記の表2に示すように、第一排出量は0.216[kg/kWh]となり、第二排出量は0.221[kg/kWh]となり、第一排出量に対して第二排出量が大きくなる。よって、制御装置50は、ヒートポンプ優先作動モードを選択して実行する。なお、条件3と条件4とでは、外気温度の検出値X1が同一の温度とされているが、外気湿度の検出値X4が互いに異なるため、第一排出量と第二排出量との大小関係が、条件3と条件4とで逆の関係となっている。
In condition 4, as shown in Table 2 above, the first discharge amount is 0.216 [kg / kWh], the second discharge amount is 0.221 [kg / kWh], and the first discharge amount is On the other hand, the second emission amount increases. Therefore, the
ところで、給湯部80に対して熱(温水)を供給する場合、及び熱消費部81に対して熱(温水)を供給する場合の双方において、ヒートポンプ優先作動モードとバーナ優先作動モードとで熱供給システム100が供給する熱の量(供給する水の水温)は同一であることが望ましい。
By the way, in both cases of supplying heat (warm water) to the hot
ここで、給湯部80に対して熱(温水)を供給する場合を考えると、ヒートポンプ優先作動モードにおいて第五水温センサT5或いは第六水温センサT6にて検出される水温と、バーナ優先作動モードにおいて第六水温センサT6にて検出される水温とが同一或いは略同一の値となるように、沸き上げ温度が設定されることが望ましい。以下、この点について説明する。
Here, considering the case where heat (hot water) is supplied to the hot
上記のように、ヒートポンプ優先作動モードでは、第二水温センサT2にて検出される水温が沸き上げ温度の設定値となるように制御が行われる。ここで、ヒートポンプ優先作動モードにおいて、ヒートポンプ式加熱装置10にて加熱された水が貯湯タンク30内において僅かな時間だけ貯められ、実質的にヒートポンプ式加熱装置10にて加熱された水がそのまま第五流路L5に供給されるとみなせるような簡素化したモデルで考えると、第五流路L5には、沸き上げ温度の設定値と同一或いは略同一の温度を有する水が供給される。すなわち、第五水温センサT5或いは第六水温センサT6にて検出される水温は、第二温度センサT2にて検出される水温と同一或いは略同一になり、沸き上げ温度の設定値に近い値となる。
As described above, in the heat pump priority operation mode, control is performed so that the water temperature detected by the second water temperature sensor T2 becomes the set value of the boiling temperature. Here, in the heat pump priority operation mode, the water heated by the heat
また、バーナ優先作動モードでは、第六水温センサT6にて検出される水温が沸き上げ温度の設定値となるように制御が行われるため、第六水温センサT6にて検出される水温も沸き上げ温度の設定値に近いものとなる。よって、給湯部80に熱(温水)を供給する場合には、ヒートポンプ優先作動モードとバーナ優先作動モードとで沸き上げ温度として同一の値を設定することで、ヒートポンプ優先作動モードにおいて第五水温センサT5或いは第六水温センサT6にて検出される水温と、バーナ優先作動モードにおいて第六水温センサT6にて検出される水温とが同一或いは略同一の値となる。上記の具体例は、このように、ヒートポンプ優先作動モードとバーナ優先作動モードとで沸き上げ温度として同一の値が設定されるとした場合の具体例である。
Further, in the burner priority operation mode, control is performed so that the water temperature detected by the sixth water temperature sensor T6 becomes the set value of the boiling temperature, so the water temperature detected by the sixth water temperature sensor T6 is also raised. It is close to the set temperature value. Therefore, when supplying heat (hot water) to the hot
一方、熱消費部81に対して熱(温水)を供給する場合を考えると、ヒートポンプ優先作動モードにおいて第三水温センサT3或いは第四水温センサT4にて検出される水温と、バーナ優先作動モードにおいて第四水温センサT4にて検出される水温とが同一或いは略同一の値となるように、沸き上げ温度が設定されることが望ましい。ただし、この様に設定した場合に、ヒートポンプ式加熱装置10の成績係数が極度に低下する場合には、上述したように、ヒートポンプ式加熱装置10を成績係数の高い状態で運転し、熱不足は、燃焼式加熱装置20で補うことが好ましい。
On the other hand, considering the case where heat (warm water) is supplied to the
上記のように、ヒートポンプ優先作動モードでは、第二水温センサT2にて検出される水温が沸き上げ温度の設定値となるように制御が行われる。ここで、ヒートポンプ優先作動モードにおいて、ヒートポンプ式加熱装置10にて加熱された水が貯湯タンク30内において僅かな時間だけ貯められ、実質的にヒートポンプ式加熱装置10にて加熱された水がそのまま第三流路L3に供給されるとみなせるような簡素化したモデルで考えると、第三流路L3には、沸き上げ温度の設定値と同一或いは略同一の温度を有する水が供給される。そして、第三水温センサT3或いは第四水温センサT4にて検出される水温は、熱交換器90にて加熱後の第八流路L8或いは第九流路L9における水温となるが、この水温は、一般的に、第三流路L3における水温よりも低くなる。すなわち、第三水温センサT3或いは第四水温センサT4にて検出される水温は、沸き上げ温度の設定値よりも低くなる。
As described above, in the heat pump priority operation mode, control is performed so that the water temperature detected by the second water temperature sensor T2 becomes the set value of the boiling temperature. Here, in the heat pump priority operation mode, the water heated by the heat
また、バーナ優先作動モードでは、第四水温センサT4にて検出される水温が沸き上げ温度の設定値となるように制御が行われるため、第四水温センサT4にて検出される水温は沸き上げ温度の設定値に近いものとなる。よって、熱消費部81に熱(温水)を供給する場合には、ヒートポンプ優先作動モードとバーナ優先作動モードとで沸き上げ温度として同一の値を設定した場合には、ヒートポンプ優先作動モードにおいて第三水温センサT3或いは第四水温センサT4にて検出される水温は、バーナ優先作動モードにおいて第四水温センサT4にて検出される水温よりも低くなる。この場合、ヒートポンプ優先作動モードにおいて第三水温センサT3或いは第四水温センサT4にて検出される水温が、バーナ優先作動モードにおいて第四水温センサT4にて検出される水温と同一或いは略同一となるように、ヒートポンプ式加熱装置10に対する沸き上げ温度の設定値を、燃焼式加熱装置20に対する沸き上げ温度の設定値よりも高くすることが望ましい。
Further, in the burner priority operation mode, control is performed so that the water temperature detected by the fourth water temperature sensor T4 becomes the set value of the boiling temperature, so the water temperature detected by the fourth water temperature sensor T4 is raised. It is close to the set temperature value. Therefore, when heat (warm water) is supplied to the
なお、ヒートポンプ優先作動モードにおいて、ヒートポンプ式加熱装置10にて加熱された水が貯湯タンク30内において僅かな時間だけ貯められるとみなせず、貯湯タンク30から第三流路L3或いは第五流路L5に水が供給される時刻と、当該水をヒートポンプ式加熱装置10にて加熱した時刻とが大きく離れている場合(例えば、mを1以上の整数としてm時間以上離れている場合等)には、制御装置50が、ヒートポンプ式加熱装置10が当該水を加熱した時刻における第一排出量を記憶しておき、当該第一排出量を用いて、ヒートポンプ優先作動モードとバーナ優先作動モードとの何れの作動モードを選択するかの判断を行う構成とすることができる。
In the heat pump priority operation mode, the water heated by the heat
3.その他の実施形態
(1)上記の実施形態では、ヒートポンプ式加熱装置10の作動中において、熱媒体が蒸発器15において外気(授熱側媒体の一例)から吸熱する場合を例として説明した。このような構成において、図2に示すように、熱供給システム100が、ヒートポンプ式加熱装置10の授熱側媒体に、バーナ21,22の燃焼排ガスを混合する混合機構40を備える構成とすることができる。このような構成とすれば、バーナ21,22の燃焼排ガスが有する熱により蒸発器15に供給される授熱側媒体の温度が上昇するため、ヒートポンプ式加熱装置10の成績係数を向上させ、結果、第一排出量を低減することができる。なお、このような構成では、外気温度センサT8(図1参照)が、燃焼排ガスの混合後の授熱側媒体の温度を検出する構成とすることで、第一排出量をより精度良く算出することができる。また、混合機構40は、例えば、バーナ21,22の燃焼排ガスを蒸発器15に導くダクトや、燃焼排ガスと外気とを混合する気体混合器等を備えて構成することができる。
3. Other Embodiments (1) In the above embodiment, the case where the heat medium absorbs heat from the outside air (an example of the heat transfer side medium) in the
(2)上記の実施形態では、ヒートポンプ優先作動モードにおいては燃焼式加熱装置20が非作動モードとされ、バーナ優先作動モードにおいてはヒートポンプ式加熱装置10が非作動モードとされる場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、ヒートポンプ優先作動モードにおいて、燃焼式加熱装置20も作動モードとされる構成や、バーナ優先作動モードにおいて、ヒートポンプ式加熱装置10も作動モードとされる構成とすることができる。このような構成では、例えば、ヒートポンプ式加熱装置10の出力が燃焼式加熱装置20の出力よりも大きくなるように制御される作動モードをヒートポンプ優先作動モードとし、ヒートポンプ式加熱装置10の出力が燃焼式加熱装置20の出力よりも小さくなるように制御される作動モードをバーナ優先作動モードとして、上記実施形態と同様に制御を行う構成とすることができる。このような構成においては、例えば、ヒートポンプ式加熱装置10及び燃焼式加熱装置20の何れか一方のみの作動を許容する作動モードと、ヒートポンプ式加熱装置10及び燃焼式加熱装置20の双方の作動を許容する作動モードとを比較して、その効果の差が大きい場合は、すなわち、何れか一方の加熱装置のみを作動モードとした場合の二酸化炭素排出量の、双方の加熱装置を作動モードとした場合の二酸化炭素排出量からの減少幅が大きい場合には、いずれか一方の加熱装置のみの作動が許容される作動モードを選択し、両者の差が小さい場合は、ヒートポンプ式加熱装置10を成績効率の低くならない状態で運転し、さらに、制御応答性のよい燃焼式加熱装置20をも運転する両者併用の作動モードとするのが好ましい。また、ヒートポンプ優先作動モードにおいて、ヒートポンプ式加熱装置10の出力では熱需要を満たせない場合、不足分を燃焼式加熱装置20で強制的に補う運転をすることが好ましい。
(2) In the above embodiment, the case where the
(3)上記の実施形態では、第一算出部51が、所定の関係式(第一関係式)から成績係数を算出する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、第一算出部51が、外気温度の検出値と、沸き上げ温度の設定値と、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度の検出値と、外気湿度の検出値と、に基づいて、制御装置50に記憶された成績係数のマップ等を参照して対応する成績係数を取得する構成とすることができる。
( 3 ) In the above embodiment, the case where the
(4)上記の実施形態では、第二算出部52が、逐次、沸き上げ温度の設定値と、燃焼式加熱装置20への入水温度の検出値と、に基づいて熱効率を所定の関係式(第二関係式)から算出する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、第二算出部52が、沸き上げ温度の設定値と、燃焼式加熱装置20への入水温度の検出値と、に基づいて、制御装置50に記憶された熱効率のマップ等を参照して対応する熱効率を取得する構成とすることができる。また、第二算出部52が、逐次熱効率を算出せずに、熱効率として固定値を用いて第二排出量を算出する構成とすることもできる。
( 4 ) In the above embodiment, the
(5)上記の実施形態では、ヒートポンプ式加熱装置10への入水温度が、貯湯タンク30の下部の水温とされている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、第一流路L1に水温センサが備えられ、当該水温センサの検出値がヒートポンプ式加熱装置10への入水温度とされる構成とすることもできる。
( 5 ) In the above embodiment, the case where the temperature of water entering the heat
(6)上記の実施形態では、熱供給システム100が貯湯タンク30を備えている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、熱供給システム100が貯湯タンク30を備えない構成とすることも当然に可能である。この場合、第一流路L1に給水路が直接接続され、第二流路L2と、第三流路L3と、第五流路L5とが、三方弁等で接続される構成とすることができる。
( 6 ) In the above embodiment, the case where the
(7)上記の実施形態では、循環路62を通流する水を加熱するための熱交換器90が、貯湯タンク30の外部に設けられている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、循環路62を通流する水を加熱するための熱交換器90が、貯湯タンク30の内部に設けられている構成とすることもできる。
( 7 ) In the above embodiment, the case where the
(8)上記の実施形態では、給湯部80あるいは熱消費部81のいずれかに熱需要がある場合を例として説明したが、共に熱需要がない状態であって貯湯タンク30の水温が低下した状態にある時に、貯湯タンク30の蓄熱運転をするかどうかの判断をする場合、バーナ優先作動モードが選択された場合は蓄熱運転を行わず貯湯タンク30の水温をそのままに放置することは好ましい例である。
( 8 ) In the above embodiment, the case where there is a heat demand in either the hot
(9)上記の実施形態では、制御手段50が、算出された第一排出量及び第二排出量に基づいて、ヒートポンプ優先作動モードとバーナ優先作動モードとの何れかの作動モードを選択する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、制御手段50を、第一排出量及び第二排出量ではなく、エネルギー費用に基づいて作動モードを選択するように構成することも、本発明の好適な実施形態の一つである。このような構成では、第一算出部51は、ヒートポンプ式加熱装置10の成績係数に基づき、ヒートポンプ式加熱装置10を作動させた場合の電力費用である第一費用を算出する機能部として構成される。また、第二算出部52は、燃焼式加熱装置20の熱効率に基づき、燃焼式加熱装置20を作動させた場合の燃料費用である第二費用を算出する機能部して構成される。そして、制御装置20は、算出された第一費用に対して算出された第二費用が大きい場合にヒートポンプ優先作動モードを選択し、小さい場合にバーナ優先作動モードを選択するように構成される。その他の点については、上記実施形態と同様に構成することができる。
( 9 ) In the above embodiment, when the control means 50 selects one of the heat pump priority operation mode and the burner priority operation mode based on the calculated first discharge amount and second discharge amount. Was described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the
具体的には、第一算出部51は、成績係数の逆数に、ヒートポンプ式加熱装置10を作動させるための電気の単価(電気単価)[円/kWh]を乗算することにより、第一費用[円/kWh]を算出する。このように算出される第一費用[円/kWh]は、ヒートポンプ式加熱装置10の単位負荷(単位給湯負荷、単位熱出力)当たりの費用となる。また、第二算出部52は、熱効率の逆数に、燃焼式加熱装置20を作動させるためのガスの単価(ガス単価)[円/kWh]を乗算することにより、第二費用[円/kWh]を算出する。なお、ガス単価は、ガスの低位発熱量1[kWh]当たりの費用である。このように算出される第二費用[円/kWh]は、燃焼式加熱装置20の単位負荷(単位給湯負荷、単位熱出力)当たりの費用となる。
Specifically, the
例えば、上記の電気単価を18[円/kWh](電力会社から電力が供給される場合の一例)とし、上記のガス単価を7.1[円/kWh](ガスを天然ガスとした場合の一例)とし、上記実施形態の各条件1〜4における成績係数及び熱効率の具体例を用いると、各条件1〜4における第一費用及び第二費用は以下の表3(上記実施形態の表2に対応)に示すようになる。
本発明は、ヒートポンプ回路を流れる熱媒体により水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、バーナの燃焼により水を加熱する燃焼式加熱手段と、を備えた熱供給システムに好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used for a heat supply system that includes a heat pump heating unit that heats water using a heat medium that flows through a heat pump circuit, and a combustion heating unit that heats water by burning a burner.
10:ヒートポンプ式加熱装置(ヒートポンプ式加熱手段)
11:ヒートポンプ回路
20:燃焼式加熱装置(燃焼式加熱手段)
21,22:バーナ
30:貯湯タンク
40:混合機構
50:制御装置(制御手段)
51:第一算出部(第一算出手段)
52:第二算出部(第二算出手段)
53:沸き上げ温度設定器(沸き上げ温度設定手段)
100:熱供給システム
L1:第一流路(第一入水路)
L5:第五流路(第二入水路)
10: Heat pump type heating device (heat pump type heating means)
11: Heat pump circuit 20: Combustion heating device (combustion heating means)
21, 22: Burner 30: Hot water storage tank 40: Mixing mechanism 50: Control device (control means)
51: 1st calculation part (1st calculation means)
52: Second calculation unit (second calculation means)
53: Boiling temperature setting device (boiling temperature setting means)
100: Heat supply system L1: First flow path (first water inlet)
L5: Fifth channel (second waterway)
Claims (6)
前記ヒートポンプ式加熱手段を優先的に作動させるヒートポンプ優先作動モードと、前記燃焼式加熱手段を優先的に作動させるバーナ優先作動モードと、を選択可能な制御手段と、沸き上げ温度を設定する沸き上げ温度設定手段と、を備え、
前記ヒートポンプ式加熱手段を作動させた場合の二酸化炭素排出量を第一排出量とするとともに、前記燃焼式加熱手段を作動させた場合の二酸化炭素排出量を第二排出量とし、
前記制御手段は、外気温度の検出値と、前記沸き上げ温度の設定値と、前記ヒートポンプ式加熱手段への入水温度の検出値と、外気湿度の検出値と、に基づいて、逐次、前記ヒートポンプ式加熱手段の成績係数を算出し、当該成績係数に基づき前記第一排出量を算出する第一算出手段と、前記燃焼式加熱手段の熱効率に基づき前記第二排出量を算出する第二算出手段と、を備え、
前記制御手段は、算出された前記第一排出量に対して前記第二排出量が大きい場合に前記ヒートポンプ優先作動モードを選択し、小さい場合に前記バーナ優先作動モードを選択する熱供給システム。 A heat supply system comprising a heat pump heating means for heating water by a heat medium flowing through a heat pump circuit, and a combustion heating means for heating water by combustion of a burner,
Control means capable of selecting a heat pump priority operation mode for preferentially operating the heat pump type heating means and a burner priority operation mode for preferentially operating the combustion type heating means, and boiling for setting a boiling temperature Temperature setting means,
The carbon dioxide emission amount when the heat pump type heating means is operated as a first emission amount, and the carbon dioxide emission amount when the combustion type heating means is operated as a second emission amount,
The control means sequentially detects the heat pump based on the detected value of the outside air temperature, the set value of the boiling temperature, the detected value of the incoming water temperature to the heat pump heating means, and the detected value of the outside air humidity. A first calculation means for calculating a coefficient of performance of the equation heating means and calculating the first emission amount based on the coefficient of performance, and a second calculation means for calculating the second emission amount based on the thermal efficiency of the combustion heating means And comprising
The control means is a heat supply system that selects the heat pump priority operation mode when the second discharge amount is larger than the calculated first discharge amount, and selects the burner priority operation mode when the second discharge amount is small.
前記ヒートポンプ式加熱手段を優先的に作動させるヒートポンプ優先作動モードと、前記燃焼式加熱手段を優先的に作動させるバーナ優先作動モードと、を選択可能な制御手段と、沸き上げ温度を設定する沸き上げ温度設定手段と、を備え、
前記ヒートポンプ式加熱手段を作動させた場合の電力費用を第一費用とするとともに、前記燃焼式加熱手段を作動させた場合の燃料費用を第二費用とし、
前記制御手段は、外気温度の検出値と、前記沸き上げ温度の設定値と、前記ヒートポンプ式加熱手段への入水温度の検出値と、外気湿度の検出値とをパラメータとする所定の関係式から前記ヒートポンプ式加熱手段の成績係数を算出するものであって、
前記所定の関係式が、前記成績係数=C0+C1・X1−C2・X2−C3・X3+C4・X4の関係を満たすものであり、C0〜C4は正数でC1>C2>C3>C4の関係を満たすと共に、前記ヒートポンプ式加熱手段を構成する各部品の特性に応じて決まるものであり、X1は前記外気温度の検出値、X2は前記入水温度の検出値、X3は前記沸き上げ温度の設定値、X4は前記外気湿度の検出値であり、
前記成績係数に基づき前記第一費用を算出する第一算出手段と、前記燃焼式加熱手段の熱効率に基づき前記第二費用を算出する第二算出手段と、を備え、
前記制御手段は、算出された前記第一費用に対して前記第二費用が大きい場合に前記ヒートポンプ優先作動モードを選択し、小さい場合に前記バーナ優先作動モードを選択する熱供給システム。 A heat supply system comprising a heat pump heating means for heating water by a heat medium flowing through a heat pump circuit, and a combustion heating means for heating water by combustion of a burner,
Control means capable of selecting a heat pump priority operation mode for preferentially operating the heat pump type heating means and a burner priority operation mode for preferentially operating the combustion type heating means, and boiling for setting a boiling temperature Temperature setting means,
The power cost when operating the heat pump heating means is the first cost, and the fuel cost when operating the combustion heating means is the second cost,
The control means is based on a predetermined relational expression using the detected value of the outside air temperature, the set value of the boiling temperature, the detected value of the water temperature entering the heat pump heating means, and the detected value of the outside air humidity as parameters. Calculating the coefficient of performance of the heat pump heating means,
The predetermined relational expression satisfies the relationship of the coefficient of performance = C0 + C1, X1-C2, X2-C3, X3 + C4, X4, and C0 to C4 are positive numbers and satisfy the relationship of C1>C2>C3> C4. And X1 is a detected value of the outside air temperature, X2 is a detected value of the incoming water temperature, and X3 is a set value of the boiling temperature. , X4 is a detected value of the outside air humidity,
Includes a first calculating means for calculating said first cost based on the coefficient of performance, a second calculating means for calculating said second cost based on the thermal efficiency of the combustion type heating means, and
The said control means is a heat supply system which selects the said heat pump priority operation mode when the said 2nd expense is large with respect to the calculated said 1st expense, and selects the said burner priority operation mode when it is small.
前記貯湯タンクから前記ヒートポンプ式加熱手段へ入水する第一入水路が、前記貯湯タンクの下部に接続され、
前記貯湯タンクから前記燃焼式加熱手段へ入水する第二入水路が、前記貯湯タンクの上下中間部より上側に接続され、
前記ヒートポンプ式加熱手段への入水温度は、前記貯湯タンクの下部の水温とされている請求項1から5の何れか一項記載の熱供給システム。 It further comprises a hot water storage tank for storing water heated by the heat pump heating means,
A first water inlet for entering the heat pump heating means from the hot water storage tank is connected to the lower part of the hot water storage tank,
A second water intake channel for entering the combustion heating means from the hot water storage tank is connected to an upper side from an upper and lower intermediate portion of the hot water storage tank;
The heat supply system according to any one of claims 1 to 5, wherein a temperature of water entering the heat pump heating means is a water temperature at a lower portion of the hot water storage tank.
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