JP6683660B2 - 空調給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、空調給湯システムに関する。

一般的に太陽熱冷暖房システムでは、集熱器を利用して太陽熱により蓄熱槽内の熱媒を昇温させ、負荷要求に応じて高温の熱媒を蓄熱槽から取り出し、温水焚吸収冷凍機等に供給して冷暖房空調するようになっている。また、必要に応じて蓄熱槽内の高温の熱媒を貯湯槽内の湯水の加熱に用いて給湯負荷にも対応する太陽熱給湯システムを組み合わせることも行われている。

また、上記のような太陽熱冷暖房システムと太陽熱給湯システムとを組み合わせた空調給湯システムについても提案されている（例えば特許文献１参照）。この空調給湯システムでは、太陽熱を利用して貯湯槽内の湯水を加熱する第１の状態と、太陽熱を地中に蓄熱する第２の状態と、地中熱でヒートポンプを駆動する第３の状態とで切替可能となっている。

特開２００５−２１４５９１号公報

ここで、特許文献１に記載されるような空調給湯システムにおいては、太陽熱冷暖房システムを優先的に利用したい（すなわち空調を優先的に運転したい）という要求がある。さらに、上記システムは、太陽熱冷暖房システムと太陽熱給湯システムとを上手く組み合わせて制御しないと太陽熱利用が活かされず一次エネルギーの消費量の削減効果が小さくなってしまう。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、空調利用を妨げ難く、一次エネルギーの消費量削減効果の向上を図ることが可能な空調給湯システムを提供することにある。

本発明の空調給湯システムは、太陽熱を利用して蓄熱を行う蓄熱槽と、需要者に供給する湯水を貯湯する貯湯槽と、前記蓄熱槽に蓄えられた熱を利用して空調機器に冷房及び暖房の少なくとも一方を行わせる空調給湯システムであって、前記蓄熱槽に蓄えられた熱を利用して前記貯湯槽内の湯水を加熱させる熱移送手段と、設定された熱移送開始時に前記熱移送手段による熱移送を開始させ、設定された給湯開始時に前記熱移送手段による熱移送を終了させる熱移送制御手段と、を備えることを特徴とする。

この空調給湯システムによれば、設定された熱移送開始時に熱移送を開始し、給湯開始時に熱移送を終了するため、熱移送を行う時間を限定することとなり、空調利用を妨げないように蓄熱槽の熱を貯湯槽に移送して貯湯槽内の湯水を昇温させることができる。さらに、設定された給湯開始時に熱移送を終了することから、次回の熱移送開始時に備えて貯湯槽内の湯水を低温化させて熱利用効率を高めることとなる。従って、空調利用を妨げ難く、一次エネルギーの消費量削減効果の向上を図ることができる。

さらに、空調給湯システムにおいて、前記空調機器にて消費された熱量の学習結果に基づいて今後の空調負荷を推定する推定手段と、前記推定手段により推定された空調負荷に基づいて前記熱移送手段による熱移送開始時を算出して設定する算出設定手段と、をさらに備え、前記熱移送制御手段は、前記算出設定手段により設定された熱移送開始時に前記熱移送手段による熱移送を開始させ、設定された給湯開始時に前記熱移送手段による熱移送を終了させることを特徴とする。

さらに、この空調給湯システムによれば、今後の空調負荷を推定し、推定した空調負荷に応じて熱移送開始時を算出して設定するため、空調負荷が小さい場合には熱移送開始時が早まり、空調負荷が大きい場合には熱移送開始時が遅くなる。よって、より正確に空調利用を妨げないように蓄熱槽の熱を貯湯槽に移送して貯湯槽内の湯水を昇温させることができる。従って、より一層空調利用を妨げ難く、一次エネルギーの消費量削減効果の向上を図ることができる。

また、空調給湯システムにおいて、現在が冷房又は暖房を行う冷暖房期を除く中間期であるかを判断する期間判断手段をさらに備え、前記熱移送制御手段は、前記期間判断手段により中間期であると判断された場合に、前記熱移送開始時及び前記給湯開始時によらず、前記熱移送手段による熱移送を行わせることが好ましい。

この空調給湯システムによれば、中間期であると判断された場合に熱移送開始時及び給湯開始時によらず熱移送を行うため、空調利用が殆ど無いような中間期においては積極的に蓄熱槽内の熱で貯湯槽内の湯水を昇温させることができ、一次エネルギーの消費量削減効果の一層の向上を図ることができる。

また、空調給湯システムにおいて、前記熱移送手段とは異なる熱を利用して前記貯湯槽内の湯水を加熱する加熱源と、設定された前記加熱源による加熱開始時から前記給湯開始時までの加熱時間帯において前記貯湯槽内の湯水の温度が所定温度以上となっていないと判断した場合に、前記加熱源による加熱を行わせる加熱源制御手段と、をさらに備えることが好ましい。

この空調給湯システムによれば、設定された加熱時間帯において貯湯槽内の湯水の温度が所定温度以上となっていないと判断した場合に加熱源による加熱を行うため、湯水の温度に基づいて給湯負荷に対応できない程度の熱量しかないと予測される場合には、加熱源による加熱を行って給湯負荷に対応できるようにすることができる。さらに加熱源による加熱は給湯開始時に終了するため、次回の熱移送開始時に備えて貯湯槽内の湯水を低温化させて熱利用効率を高めることができる。

なお、上記において湯水とは、その温度が限定されるものではなく、温水、冷水、及び常温水のいずれの温度帯であってもよい概念のものである。

本発明によれば、空調利用を妨げ難く、一次エネルギーの消費量削減効果の向上を図ることが可能な空調給湯システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る空調給湯システムを示す構成図である。 図１に示した制御装置の詳細を示すブロック図である。 本実施形態に係る制御装置による動作を示すフローチャートである。 冷房期における空調負荷を示す図である。 暖房期における空調負荷を示す図である。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係る空調給湯システムを示す構成図である。図１に示すように、空調給湯システム１は、太陽熱空調システム１００と、給湯システム２００と、地中熱空調システム３００と、これらを制御する制御装置４００と、室内機（空調機器）ＩＵとを備えて構成されている。

太陽熱空調システム１００は、概略的に太陽熱集熱器１１０と、蓄熱槽１２０と、温水焚吸収式冷凍機１３０と、熱交換器１４０と、各種配管Ｒ１〜Ｒ１２と、各種ポンプＰ１〜Ｐ５と、第１及び第２三方弁Ｖ１，Ｖ２とを備えている。

太陽熱集熱器１１０は、日当たりの良い住宅やビル等の屋根などに設置され太陽光を利用して熱媒を暖めるものである。太陽熱集熱器１１０と蓄熱槽１２０とは第１熱媒往き配管Ｒ１及び第１熱媒還り配管Ｒ２で接続されている。第１熱媒往き配管Ｒ１及び第１熱媒還り配管Ｒ２は、太陽熱集熱器１１０と蓄熱槽１２０とを接続するものであり内部に熱媒が流れる構成となっている。熱媒は第１熱媒往き配管Ｒ１及び第１熱媒還り配管Ｒ２を介して太陽熱集熱器１１０と蓄熱槽１２０とを循環する。

蓄熱槽１２０は、太陽熱集熱器１１０によって加熱された熱媒を貯湯しておくことで蓄熱を行うものである。集熱ポンプＰ１は、蓄熱槽１２０の熱媒を太陽熱集熱器１１０に送り込む動力となるものであって、第１熱媒往き配管Ｒ１上に設けられている。この集熱ポンプＰ１が作動することで熱媒は太陽熱集熱器１１０と蓄熱槽１２０とを循環する。なお、蓄熱槽１２０には、内部の熱媒温度を検出するための第１温度センサＴ１が設けられている。第１温度センサＴ１からの温度信号は制御装置４００に送信される。

蓄熱槽１２０と温水焚吸収式冷凍機１３０とは第２熱媒往き配管Ｒ３及び第２熱媒還り配管Ｒ４で接続されている。第２熱媒往き配管Ｒ３及び第２熱媒還り配管Ｒ４は、蓄熱槽１２０と温水焚吸収式冷凍機１３０とを接続するものであり内部に熱媒が流れる構成となっている。熱媒ポンプＰ２は、第２熱媒往き配管Ｒ３上に設けられており、蓄熱槽１２０の熱媒を温水焚吸収式冷凍機１３０に送り込む動力となるものである。この熱媒ポンプＰ２が作動することで熱媒は蓄熱槽１２０と温水焚吸収式冷凍機１３０とを循環する。

温水焚吸収式冷凍機１３０は、蒸発器、吸収器、再生器、及び凝縮器の吸収冷凍サイクルを利用して冷水を得るものである。本実施形態に係る温水焚吸収式冷凍機１３０は、第２熱媒往き配管Ｒ３及び第２熱媒還り配管Ｒ４が再生器に接続されており、蓄熱槽１２０からの熱媒によって冷媒（例えば水）を吸収した吸収液（例えば臭化リチウム）から冷媒を沸騰分離させる。また、温水焚吸収式冷凍機１３０は、蒸発器に冷水往き配管Ｒ５及び冷水還り配管Ｒ６が接続されている。冷水往き配管Ｒ５及び冷水還り配管Ｒ６は温水焚吸収式冷凍機１３０により冷却される冷水が流れる構成となっており、室内機ＩＵ側に接続されている。室内機ＩＵは、温水焚吸収式冷凍機１３０からの冷水（すなわち蓄熱槽１２０に蓄えられた熱を利用して得られた冷水）を利用して冷房を行うこととなる。なお、本実施形態に係る空調給湯システム１は、特別養護老人ホームなどの多数の部屋を有する施設に用いられることを想定しており、室内機ＩＵは、多数個（複数個）設けられている。

また、温水焚吸収式冷凍機１３０は、冷却塔１３１に接続されている。冷却塔１３１は冷却水配管Ｒ７を通じて冷却水を温水焚吸収式冷凍機１３０の吸収器及び凝縮器に供給するように構成されている。冷却水配管Ｒ７には、冷却水を送り込む動力となる冷却水ポンプＰ３が設けられている。

なお、冷水還り配管Ｒ６には冷水を温水焚吸収式冷凍機１３０と室内機ＩＵとで循環させる循環ポンプＰ４が設けられている。また、温水焚吸収式冷凍機１３０と室内機ＩＵとの間には、往きヘッダーＨ１と還りヘッダーＨ２とが設けられている。往きヘッダーＨ１から室内機ＩＵを通じて還りヘッダーＨ２までは、室内側配管Ｒ８で接続されている。室内側配管Ｒ８には室内機ＩＵでの消費された熱量を計測するための熱量計Ｑが設けられている。熱量計Ｑによる計測信号は制御装置４００に送信される。さらに、室内側配管Ｒ８には往きヘッダーＨ１から室内機ＩＵを通じて還りヘッダーＨ２まで冷水を移送するための動力となる室内側ポンプＰ５も設けられている。

第２熱媒往き配管Ｒ３のうち熱媒ポンプＰ２と温水焚吸収式冷凍機１３０との間には、第１三方弁Ｖ１が設けられている。第１三方弁Ｖ１は、熱媒分岐配管Ｒ９の一端に接続されている。熱媒分岐配管Ｒ９の他端は熱交換器１４０の一次側１４１に接続されている。さらに、熱媒分岐配管Ｒ９を通じて熱交換器１４０の一次側１４１に供給された熱媒は、熱媒分岐配管Ｒ１０を通じて第２熱媒還り配管Ｒ４に戻されるように配管接続されている。このため、第１三方弁Ｖ１が制御されることにより、熱交換器１４０は、蓄熱槽１２０からの熱媒を一次側１４１に導入可能となっており、熱交換を行うことにより二次側１４２に流れる湯水を温水化する。

熱交換器１４０の二次側１４２には、温水往き配管Ｒ１１と温水還り配管Ｒ１２とが接続されている。また、冷水還り配管Ｒ６には、循環ポンプＰ４と温水焚吸収式冷凍機１３０との間に第２三方弁Ｖ２が設けられており、温水往き配管Ｒ１１は、第２三方弁Ｖ２と熱交換器１４０の二次側１４２とを接続している。さらに、温水還り配管Ｒ１２は熱交換器１４０の二次側１４２と冷水往き配管Ｒ５とを接続している。このような配管接続関係であるため、第２三方弁Ｖ２が制御されることで、温水を室内機ＩＵ側に供給可能となる。室内機ＩＵは、熱交換器１４０の二次側１４２からの温水（すなわち蓄熱槽１２０に蓄えられた熱を利用して得られた温水）を利用して暖房を行うこととなる。

給湯システム２００は、概略的に貯湯槽２１０と、熱移送部（熱移送手段）２２０と、加熱源２３０と、給湯配管Ｒ１３と、給水ポンプＰ６とを備えている。

貯湯槽２１０は、施設内の需要者に供給する湯水を貯湯するものである。この貯湯槽２１０は水道管側に接続されており、外部からの水が供給可能とされている。熱移送部２２０は、蓄熱槽１２０に蓄えられた熱を利用して貯湯槽２１０内の湯水を加熱させるものである。この熱移送部２２０は、貯湯槽２１０内の湯水を導入して蓄熱槽１２０を経由のうえ再度貯湯槽２１０に戻すための熱移送管２２１と、熱移送管２２１を通じた湯水の流通を行うための熱移送ポンプ２２２とを備えている。加熱源２３０は、図外装置からの蒸気やガスによる加熱器などを利用して貯湯槽２１０内の湯水を加熱するものである。なお、加熱源２３０は、蒸気やガスによる加熱に限るものではなく、熱移送部２２０とは異なる熱を利用して貯湯槽２１０内の湯水を加熱するものであれば、電力等を利用するものであってもよい。

給湯配管Ｒ１３は、施設内のシャワー、浴槽及び蛇口等につながる配管である。給水ポンプＰ６は、貯湯槽２１０内の湯水を給湯配管Ｒ１３に流すための動力源となるものである。なお、貯湯槽２１０には、内部の湯水温度を検出するための第２温度センサＴ２が設けられている。第２温度センサＴ２からの温度信号は制御装置４００に送信される。

地中熱空調システム３００は、概略的に地中熱熱交換器３１０と、地中熱ヒートポンプ３２０と、各種配管Ｒ１４〜Ｒ１７と、ポンプＰ７，Ｐ８とを備えている。

地中熱熱交換器３１０は、例えば地中１００ｍなどの地中深くまで敷設される配管によって構成されている。地中深くにおいては季節によらず温度が一定化されており、例えば１２℃〜１８℃程度となっている。地中熱熱交換器３１０には、熱媒が供給され、熱媒温度を上記温度帯とするものである。このような地中熱熱交換器３１０と地中熱ヒートポンプ３２０の一次側３２１とは地中熱往き配管Ｒ１４及び地中熱還り配管Ｒ１５によって接続されている。また、地中熱還り配管Ｒ１５には、熱媒が地中熱熱交換器３１０と地中熱ヒートポンプ３２０の一次側３２１とを循環するための動力源となる地中熱ポンプＰ７が設けられている。

地中熱ヒートポンプ３２０の二次側３２２には、冷温水往き配管Ｒ１６と、冷温水還り配管Ｒ１７とが接続されている。冷温水往き配管Ｒ１６は往きヘッダーＨ１に接続され、冷温水還り配管Ｒ１７は還りヘッダーＨ２に接続されている。また、冷温水還り配管Ｒ１７には、冷温水ポンプＰ８が設けられている。冷温水ポンプＰ８は、地中熱ヒートポンプ３２０の二次側３２２と室内機ＩＵとで冷温水を循環させる動力源となるものである。室内機ＩＵは、地中熱ヒートポンプ３２０の二次側３２２から送られてくる冷温水によっても冷暖房を行う。

制御装置４００は、上記のような太陽熱空調システム１００、給湯システム２００、及び地中熱空調システム３００を含む空調給湯システム１の全体を制御するものである。図２は、図１に示した制御装置４００の詳細を示すブロック図である。

図２に示すように、制御装置４００は、期間判断部（期間判断手段）４１０と、熱移送制御部（熱移送制御手段）４２０と、推定部（推定手段）４３０と、算出設定部（算出設定手段）４４０と、加熱源制御部（加熱源制御手段）４５０とを備えている。

期間判断部４１０は、現在が冷房期か、暖房期か、中間期かを判断するものである。期間判断部４１０は、外部又は時計機能部からの日時情報に基づいて現時点（現在）を特定する。また、期間判断部４１０は、例えばカレンダー情報を記憶等しており、特定された現時点とカレンダー情報とに基づいて、現在が冷房期か、暖房期か、中間期かを判断する。なお、冷房期は冷房を行うべき期間であり、暖房期は暖房を行うべき期間である。中間期は冷房期及び暖房期を除く期間であり、通常冷房も暖房も行われない期間である。また、期間判断部４１０は、外気温に応じた信号を出力する外気温センサからの信号に基づいて、現在が冷房期か、暖房期か、中間期かを判断してもよい。

熱移送制御部４２０は、熱移送部２２０による熱移送を制御するものである。この熱移送制御部４２０は、第１温度センサＴ１及び第２温度センサＴ２からの信号に基づいて熱移送可能な状態であるかを判断する。この際、熱移送制御部４２０は、蓄熱槽１２０内の熱媒温度が第１設定温度（例えば６０℃）以上と判断でき、貯湯槽２１０内の湯水温度が第３設定温度（例えば５０℃）以下と判断できるときに、熱移送可能な状態であると判断する。すなわち、蓄熱槽１２０の熱媒温度が貯湯槽２１０の湯水温度よりも所定温度以上高い場合に、熱移送可能な状態であると判断する。

一方、熱移送制御部４２０は、熱移送可能な状態から、蓄熱槽１２０内の熱媒温度が第２設定温度（例えば５０℃）以下になったと判断した場合、又は、貯湯槽２１０内の湯水温度が第４設定温度（例えば５５℃）以上になったと判断した場合に、熱移送を行うべき状態でないと判断する。このように熱移送制御部４２０は、熱移送可能な状態を判断するにあたりヒステリシスを有した温度判断を行う。

更に、熱移送制御部４２０は、熱移送可能な状態であっても、以下の条件を満たす場合のみに、熱移送を行う。まず、熱移送制御部４２０は、期間判断部４１０により現在が中間期であるかを判断する。熱移送制御部４２０は、現在が中間期と判断された場合、熱移送部２２０による熱移送を行って（熱移送ポンプ２２２を駆動させて）、貯湯槽２１０内の湯水の加熱を行う。一方、熱移送制御部４２０は、現在が中間期でなく冷房期又は暖房期であると判断された場合、熱移送ポンプ２２２を駆動させる時間を制限する。この際、熱移送制御部４２０は、設定された熱移送開始時に熱移送部２２０による熱移送を開始し、設定された給湯開始時に熱移送を終了する。

ここで、熱移送開始時は、予め設定された時刻であってもよいし、算出されて設定された時刻であってもよい。なお、算出されて設定される場合には、推定部４３０及び算出設定部４４０が機能することとなる。また、本実施形態においては、特別養護老人ホームなどの集合住宅的施設を想定しているため、給湯負荷は風呂利用の頻度が高まる特定時刻（例えば午後６時）に高まる。給湯開始時は、このような特定時刻に予め設定されている。なお、熱移送開始時や給湯開始時は、都度利用者により設定される時刻であってもよい。また、給湯開始時についても算出されて設定される時刻であってもよい。

推定部４３０は、今後の空調負荷を推定するものである。この推定部４３０は、熱量計Ｑにより計測された熱量に基づいて空調負荷を学習するようになっており、学習結果を利用して今後の空調負荷を推定する。より詳細に説明すると、推定部４３０は、定められた期間（例えば数日〜１週間など）の空調負荷パターンと１日の空調負荷積算熱量とを熱量計Ｑに用いて計測し、これを記憶する。推定部４３０は、当日の現時点までの空調負荷パターンを記憶内容と照らし合わせることで、当日の現時点以降の空調負荷パターンを推定すると共に、現時点以降の空調負荷積算熱量を推定する。

算出設定部４４０は、熱移送開始時を算出のうえ設定するものである。具体的に算出設定部４４０は、推定部４３０により推定された空調負荷に基づいて、今後の空調負荷（空調負荷積算熱量）が所定負荷Ｑ１以下となる時点を熱移送開始時として算出し設定する。なお、熱移送開始時が１０分単位で設定可能となっている場合、所定負荷Ｑ１以下となる時点に最も近い１０分単位の時刻を熱移送開始時として算出して設定する。

加熱源制御部４５０は、加熱源２３０の駆動を制御するものである。この加熱源制御部４５０は、設定された加熱開始時から給湯開始時までの加熱時間帯において、貯湯槽２１０内の湯水の温度が所定温度以上となっていないと判断した場合に、加熱源２３０による加熱を行う。ここで、加熱開始時は予め設定された時刻であるが、これに限らず、都度利用者により設定される時刻であってもよいし、算出されて設定される時刻であってもよい。算出設定される場合には、空調負荷と同様に推定部４３０が給湯負荷を推定し、算出設定部４４０が給湯負荷相当の熱量が確保されるように加熱源２３０を駆動制御してもよい。

次に本実施形態に係る制御装置４００による制御フローを説明する。図３は、本実施形態に係る制御装置４００による動作を示すフローチャートである。なお、図３に示すフローチャートは、制御装置４００の電源がオフされるまで繰り返し実行される。

図３に示すように、まず、熱移送制御部４２０は、熱移送可能な状態であるかを判断する（Ｓ１）。熱移送可能な状態は、上記した温度条件に基づいて判断される。熱移送制可能でないと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、熱移送制御部４２０は、熱移送ポンプ２２２を停止状態とする（Ｓ５）。そして、処理はステップＳ１１に移行する。

熱移送制可能であると判断された場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、期間判断部４１０は、現在が中間期であるかを判断する（Ｓ２）。現在が中間期であると判断した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、制御装置４００は、夜間停止制御中であるかを判断する（Ｓ３）。本実施形態においては、例えば深夜に熱移送を行うより、朝方から熱移送を行った方が貯湯槽２１０や配管などの放熱量が小さくなるなど判断して、深夜０時〜９時までの時間など熱移送を禁止する夜間停止制御を行う。なお、翌日の集熱条件などを予測計算して、貯湯槽２１０へ早いうちに熱輸送した方がよいと判断できる場合は、夜間停止を行わない制御を加えてもよい。

夜間停止制御中でないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、熱移送制御部４２０は、熱移送ポンプ２２２を駆動させる（Ｓ４）。そして、処理はステップＳ１１に移行する。一方、夜間停止制御中であると判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、熱移送制御部４２０は、熱移送ポンプ２２２を停止状態とする（Ｓ５）。そして、処理はステップＳ１１に移行する。

また、現在が中間期でないと判断した場合（Ｓ２：ＮＯ）、期間判断部４１０は、現在が冷房期であるかを判断する（Ｓ６）。現在が冷房期でないと判断した場合（Ｓ６：ＮＯ）、すなわち現在が暖房期であると判断した場合、熱移送制御部４２０は、現在時刻が予め設定された熱移送開始時ｔ３から給湯開始時ｔ０までの間であるかを判断する（Ｓ７）。

熱移送開始時ｔ３から給湯開始時ｔ０までの間であると判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、熱移送制御部４２０は、熱移送ポンプ２２２を駆動させる（Ｓ４）。そして、処理はステップＳ１１に移行する。一方、熱移送開始時ｔ３から給湯開始時ｔ０までの間でないと判断した場合（Ｓ７：ＮＯ）、熱移送制御部４２０は、熱移送ポンプ２２２を停止状態とする（Ｓ５）。そして、処理はステップＳ１１に移行する。

ところで、現在が冷房期であると判断した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、推定部４３０は、今後の空調負荷を推定する（Ｓ８）。次いで、算出設定部４４０は、今後の空調負荷（空調負荷積算熱量）が所定負荷Ｑ１以下となる時点を熱移送開始時ｔ２として算出し設定する（Ｓ９）。そして、熱移送制御部４２０は、現在時刻が、ステップＳ９において設定された熱移送開始時ｔ２から給湯開始時ｔ０までの間であるかを判断する（Ｓ１０）。

熱移送開始時ｔ２から給湯開始時ｔ０までの間であると判断した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、熱移送制御部４２０は、熱移送ポンプ２２２を駆動させる（Ｓ４）。そして、処理はステップＳ１１に移行する。一方、熱移送開始時ｔ２から給湯開始時ｔ０までの間でないと判断した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、熱移送制御部４２０は、熱移送ポンプ２２２を停止状態とする（Ｓ５）。そして、処理はステップＳ１１に移行する。

ここで、上記に示すフローチャートでは、推定部４３０及び算出設定部４４０が冷房期のみに機能するようになっている。これは、以下の理由による。図４は、冷房期における空調負荷を示す図であり、図５は、暖房期における空調負荷を示す図である。

図４に示すように、冷房期においては日中に気温が高まることから、日中に冷房負荷が高騰し夕方を経て夜間に移行するに連れて低下する傾向にある。推定部４３０は、記憶内容に基づいて図４に示すような冷房負荷を推定する。算出設定部４４０は、推定部４３０によって推定された冷房負荷に基づいて、例えば所定負荷Ｑ１以下となる時刻ｔ２を熱移送開始時として算出する。なお、時刻ｔ２は時刻ｔ３よりも遅い時刻とする。

一方、図５に示すように、近年ではパッシブ建築や高断熱及び高気密の建築が採用されつつあり、暖房負荷については低下する傾向にある。このような建築では図５に示すように、暖かくなる日中における暖房負荷が例えば略ゼロとなり、夕方から夜間を通じて朝方までの期間で多少の暖房負荷が発生する。このように暖房負荷が小さく、例えば１日の空調負荷は所定負荷Ｑ１以下となっていることから、推定部４３０及び算出設定部４４０は機能しないこととなる。このとき、熱移送開始時は設計によって決まる時刻ｔ３とされ、最も熱移送する時間が長くなるようにされる。

再度図３を参照する。ステップＳ１１において加熱源制御部４５０は、現在時刻が設定された加熱開始時ｔ１から給湯開始時ｔ０までの加熱時間帯であるかを判断する（Ｓ１１）。加熱時間帯であると判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、加熱源制御部４５０は、貯湯槽２１０内の湯水温度が所定温度以上であるかを判断する（Ｓ１２）。所定温度以上でないと判断した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、加熱源制御部４５０は、加熱源２３０による加熱を行う（Ｓ１３）。その後、図３に示す処理は終了する。一方、加熱時間帯でないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、又は所定温度以上であると判断した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、加熱源制御部４５０は加熱源２３０を駆動せず加熱を行わない（Ｓ１４）。その後、図３に示す処理は終了する。

このようにして、本実施形態に係る空調給湯システム１によれば、設定された熱移送開始時ｔ２，ｔ３に熱移送を開始し、給湯開始時ｔ０に熱移送を終了するため、熱移送を行う時間を限定することとなり、空調利用を妨げないように蓄熱槽１２０の熱を貯湯槽２１０に移送して貯湯槽２１０内の湯水を昇温させることができる。さらに、設定された給湯開始時ｔ０に熱移送を終了することから、次回の熱移送開始時ｔ２，ｔ３に備えて貯湯槽２１０内の湯水を低温化させて熱利用効率を高めることとなる。従って、空調利用を妨げ難く、一次エネルギーの消費量削減効果の向上を図ることができる。

さらには、設定された給湯開始時ｔ０に熱移送を終了することから、蓄熱槽１２０内に熱が余る場合には、これを翌日等の空調利用に確保することができる。

また、今後の空調負荷を推定し、推定した空調負荷に応じて熱移送開始時ｔ２を算出して設定するため、空調負荷が小さい場合には熱移送開始時ｔ２が早まり、空調負荷が大きい場合には熱移送開始時ｔ２が遅くなる。よって、より正確に空調利用を妨げないように蓄熱槽１２０の熱を貯湯槽２１０に移送して貯湯槽２１０内の湯水を昇温させることができる。従って、より一層空調利用を妨げ難く、一次エネルギーの消費量削減効果の向上を図ることができる。

また、中間期であると判断された場合に熱移送開始時ｔ２，ｔ３及び給湯開始時ｔ０によらず熱移送を行うため、空調利用が殆ど無いような中間期においては積極的に蓄熱槽１２０内の熱で貯湯槽２１０内の湯水を昇温させることができ、一次エネルギーの消費量削減効果の一層の向上を図ることができる。

また、設定された加熱時間帯において貯湯槽２１０内の湯水の温度が所定温度以上となっていないと判断した場合に加熱源２３０による加熱を行うため、湯水の温度に基づいて給湯負荷に対応できない程度の熱量しかないと予測される場合には、加熱源２３０による加熱を行って給湯負荷に対応できるようにすることができる。さらに加熱源２３０による加熱は給湯開始時ｔ０に終了するため、次回の熱移送開始時ｔ２，ｔ３に備えて貯湯槽２１０内の湯水を低温化させて熱利用効率を高めることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で適宜他の技術を組み合わせてもよい。さらに、可能な範囲で公知又は周知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、図４に示すフローチャートにおいて暖房期には推定部４３０及び算出設定部４４０が機能しない構成となっているが、パッシブ建築等でない場合や寒い地方などでは、暖房期においても推定部４３０及び算出設定部４４０を機能させるようにしてもよい。さらに、冷房期に推定部４３０及び算出設定部４４０が機能しない構成としてもよい。

さらに、上記実施形態では、暖房期に、設計によって決まる時刻ｔ３を熱移送開始時としているが、これに限らず、冷房期においても設計によって決まる時刻ｔ３を熱移送開始時としてもよい。

また、本実施形態において室内機ＩＵは冷房及び暖房の双方を行うことができるものであるが、これに限らず、冷房及び暖房の一方のみを行うものであってもよい。さらに、室内機ＩＵが例えば冷房のみなどの一方の空調のみを行う構成である場合、暖房期のような他方の空調を行う期間においては、蓄熱槽１２０の熱を空調利用する機会がないことから、中間期と同様の熱移送を行うようにしてもよい。

１ ：空調給湯システム
１００ ：太陽熱空調システム
１２０ ：蓄熱槽
２００ ：給湯システム
２１０ ：貯湯槽
２２０ ：熱移送部（熱移送手段）
２３０ ：加熱源
４００ ：制御装置
４１０ ：期間判断部（期間判断手段）
４２０ ：熱移送制御部（熱移送制御手段）
４３０ ：推定部（推定手段）
４４０ ：算出設定部（算出設定手段）
４５０ ：加熱源制御部（加熱源制御手段）
ＩＵ ：室内機（空調機器）
ｔ０ ：給湯開始時
ｔ１ ：加熱開始時
ｔ２，ｔ３：熱移送開始時

Claims (3)

1. 太陽熱を利用して蓄熱を行う蓄熱槽と、需要者に供給する湯水を貯湯する貯湯槽と、前記蓄熱槽に蓄えられた熱を利用して空調機器に冷房及び暖房の少なくとも一方を行わせる空調給湯システムであって、
   前記蓄熱槽に蓄えられた熱を利用して前記貯湯槽内の湯水を加熱させる熱移送手段と、
   設定された熱移送開始時に前記熱移送手段による熱移送を開始させ、設定された給湯開始時に前記熱移送手段による熱移送を終了させる熱移送制御手段と、
   前記空調機器にて消費された熱量の学習結果に基づいて今後の空調負荷を推定する推定手段と、
   前記推定手段により推定された空調負荷に基づいて前記熱移送手段による熱移送開始時を算出して設定する算出設定手段と、を備え、
   前記熱移送制御手段は、前記算出設定手段により設定された熱移送開始時に前記熱移送手段による熱移送を開始させ、設定された給湯開始時に前記熱移送手段による熱移送を終了させる
   ことを特徴とする空調給湯システム。
2. 現在が冷房又は暖房を行う冷暖房期を除く中間期であるかを判断する期間判断手段をさらに備え、
   前記熱移送制御手段は、前記期間判断手段により中間期であると判断された場合に、前記熱移送開始時及び前記給湯開始時によらず、前記熱移送手段による熱移送を行わせる
   ことを特徴とする請求項１に記載の空調給湯システム。
3. 前記熱移送手段とは異なる熱を利用して前記貯湯槽内の湯水を加熱する加熱源と、
   設定された前記加熱源による加熱開始時から前記給湯開始時までの加熱時間帯において前記貯湯槽内の湯水の温度が所定温度以上となっていないと判断した場合に、前記加熱源による加熱を行わせる加熱源制御手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の空調給湯システム。

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