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JP5207873B2 - 貯湯式給湯装置、運転計画装置及び運転計画方法 - Google Patents

貯湯式給湯装置、運転計画装置及び運転計画方法 Download PDF

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Description

本発明は、例えば、ＣＯ2ヒートポンプ給湯器や電気温水器などの給湯部を設けた貯湯式給湯装置、その運転計画装置及び運転計画方法に関するものである。
貯湯式給湯装置は、需要家に設置され、電力などを使用して熱を発生させ、その熱を蓄熱することで需要家の給湯負荷を賄う。特に、ＣＯ2ヒートポンプ給湯器は、単位電力を使用した場合に蓄熱される熱量であるエネルギー効率が高く、少ない電力で多くの熱を蓄熱することができ、省エネ機器として普及が期待されている。
貯湯式給湯装置で使用する電力料金は時間帯により大きく変わり、特に深夜料金帯が安くなっている。そこで、料金を安くするためには深夜料金帯でなるべく多くの熱を貯める必要がある。
また、貯湯式給湯装置は一般的には瞬間湯沸かし器と比較して時間当たりに蓄熱できる量が少ない。給湯で使用された熱量である給湯負荷が、深夜料金帯で蓄熱した熱量では不足するような場合には湯切れを起こしてしまうため、湯切れがないよう蓄熱する必要がある。
そこで、将来の給湯負荷を予測して、給湯負荷に対してどのような運転が湯切れなく蓄熱できるかを計算するようなシステムが求められている。
このようなシステムとして例えば特許文献１に示すものがある。
特許文献１の発明では、過去の需要家での給湯負荷の使用実績を元に、学習制御によって不足する給湯量を予測し、不足分の給湯量を沸き上げて貯湯する。つまり、過去に需要家に給湯された多くの給湯負荷の実績から、将来に当該需要家に給湯される最適な給湯負荷を予測する。この処理により、湯切れが発生する可能性が低い運転を行うことが可能となる。
特開２００７−２８５６０７号公報
しかしながら、上記のような学習制御を用いた従来技術によれば、計算量が多いとともに、過去の使用実績の蓄積がなければ、将来の給湯負荷を予測することができないという課題がある。
すなわち、将来の給湯負荷の予測は、過去に当該需要家に給湯された多くの給湯負荷の実績から算出される。つまり、１日の予測を行うには、過去の多くの実績から、２４時間分の給湯量を算出して予測する必要がある。そして、毎日繰り返し同様の計算を行う必要があり、計算量が多くなる。また、将来の給湯負荷を予測するには、過去の当該需要家での給湯量の使用実績が必要である。このため、過去の使用実績の蓄積がなければ、将来の給湯負荷を予測することができない。
そこで、本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、少ない計算量で、需要家の過去の使用実績の蓄積がなくても、需要家の将来の負荷に合わせた湯切れが発生する可能性の低い運転を行うことができる貯湯式給湯装置、その運転計画装置及び運転計画方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る貯湯式給湯装置は、沸かした湯を貯湯タンクに貯めて需要家に給湯する貯湯式給湯装置であって、前記需要家とは異なる他の需要家に給湯された際の各時刻での給湯負荷である実負荷から算出される、１日の給湯負荷の積算値が予め定められた値である模擬積算負荷になるような各時刻での給湯負荷を模擬負荷とし、予め定められた運転方法で湯が前記貯湯タンクに貯められて、前記模擬負荷に応じて湯が給湯されることで、給湯される湯が不足する状態を湯切れとし、前記模擬積算負荷ごとの湯切れが発生する確率を模擬運転結果とし、前記貯湯式給湯装置は、前記運転方法と、前記模擬運転結果が予め定められた閾値以上になる最も小さい前記模擬積算負荷である下限積算負荷とが対応付けられる運転方法選択テーブルを生成する運転方法選択テーブル生成部と、前記生成された運転方法選択テーブルを参照することで、前記需要家に給湯された際の給湯負荷の１日の積算値の実績から、予測対象の予測日での前記需要家に給湯するための運転方法を取得する運転方法取得部と、前記取得された運転方法に従って、前記需要家に給湯するために前記貯湯タンクに湯を貯めるように、湯を沸き上げる沸き上げ指令を行う運転指令部と、前記貯湯タンクを備え、前記沸き上げ指令に従って前記貯湯タンクに蓄熱を行うとともに、前記需要家の指示に従って前記需要家に給湯する給湯部とを備える。
この構成によれば、運転方法選択テーブルが一度生成されれば、以降は生成された運転方法選択テーブルを繰り返し使用することができる。このため、毎日多くの計算を繰り返し行う必要がなく、計算量が少なくなる。また、給湯したい需要家とは異なる需要家の過去の実績から、予め定められた運転方法での湯切れが発生する確率を算出し、当該運転方法選択テーブルを生成する。このため、給湯したい需要家の過去の使用実績の蓄積がなくても、湯切れが発生する確率が低い運転方法を選択することで、最適な運転方法を取得することができる。このように、少ない計算量で、需要家の過去の使用実績の蓄積がなくても、湯切れが発生する可能性が低い運転を行うことが可能になる。
また、本発明は、このような貯湯式給湯装置として実現できるだけでなく、その装置の最適な運転方法を決定する運転計画装置、その最適な運転方法を選択するためのテーブルを生成する運転方法選択テーブル生成装置、またはそれらの装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したりすることができる。さらに、本発明は、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。
本発明は、少ない計算量で、需要家の過去の使用実績の蓄積がなくても、湯切れが発生する可能性が低い運転を行うことができる貯湯式給湯装置、その運転計画装置及び運転計画方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
図１は、本実施の形態の貯湯式給湯装置１０の模式図である。
同図の貯湯式給湯装置１０は、需要家に給湯する装置であり、運転計画装置１００と給湯部２００とを備えている。
運転計画装置１００は、需要家が必要な量の湯を当該需要家に給湯するために、貯湯式給湯装置１０の最適な運転方法を決定する装置である。また、運転計画装置１００は、決定した運転方法に従って需要家に給湯するように、給湯部２００に運転指令を行う。
給湯部２００は、運転計画装置１００からの運転指令に従って、供給された水を湯に沸き上げて、需要家に給湯する装置である。この給湯部２００は、貯湯タンク２０１とヒートポンプ２０２とを備えている。
貯湯タンク２０１は、水が供給されるとともに、ヒートポンプ２０２で沸き上げられた湯を貯湯し、需要家に給湯する。ここで、貯湯タンク２０１の下部には、配管２０３および配管２０４が備えられ、貯湯タンク２０１の上部には、配管２０５および配管２０６が備えられている。
つまり、貯湯タンク２０１は、貯湯タンク２０１の下部の配管２０３から水を取得し、下部の配管２０４からヒートポンプ２０２に水を供給する。そして、貯湯タンク２０１は、貯湯タンク２０１の上部の配管２０５からヒートポンプ２０２によって沸き上げられた湯を取得し、上部の配管２０６から需要家の給湯水栓等へ給湯を行う。
ヒートポンプ２０２は、運転計画装置１００から取得した運転指令に従って、貯湯タンク２０１から取得した水を沸き上げる。
図２は、本実施の形態の運転計画装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。
この運転計画装置１００は、需要家に給湯するために、貯湯式給湯装置１０の最適な運転方法を決定する等の処理を行なうコンピュータである。この運転計画装置１００は、演算制御部１０１、表示部１０２、入力部１０３、メモリ部１０４、プログラム格納部１０５及びデータベース部１０７を備えている。
演算制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や数値プロセッサ等であり、オペレータからの指示等に従って、プログラム格納部１０５からメモリ部１０４に必要なプログラムをロードして実行し、その実行結果に従って、各構成要素１０２〜１０７を制御する。
表示部１０２はＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等であり、入力部１０３はボタンやタッチパネル等であり、これらは、演算制御部１０１による制御の下で、運転計画装置１００とオペレータとが対話する等のために用いられる。
プログラム格納部１０５は、運転計画装置１００の機能を実現する各種プログラムを記憶している不揮発性メモリ等である。
データベース部１０７は、この運転計画装置１００による運転方法の決定処理等に用いられるデータ等を記憶する不揮発性メモリ等である。
図３は、データベース部１０７とプログラム格納部１０５とを詳細に説明する図である。
データベース部１０７は、実負荷データ１０７ａ、模擬負荷データ１０７ｂ、運転方法データ１０７ｃ、模擬運転結果データ１０７ｄ、および運転方法選択テーブル１０７ｅ等を記憶している。
図４〜図８は、それぞれ、実負荷データ１０７ａ、模擬負荷データ１０７ｂ、運転方法データ１０７ｃ、模擬運転結果データ１０７ｄ、および運転方法選択テーブル１０７ｅの一例を示す図である。
図４は、実負荷データ１０７ａの一例を示す図である。
実負荷データ１０７ａは、給湯される需要家とは異なる他の需要家での過去の給湯実績を示す情報の集まりであり、予め作成されているデータである。ここで、他の需要家には、給湯される需要家と給湯実績が似ている需要家が選定される。この実負荷データ１０７ａは、「日付」、「時刻」、「実水温」、「実積算負荷」および「実負荷」などからなる。
「日付」および「時刻」は、１年間の日付およびその日付での時刻である。具体的には、「日付」は、１月１日から１２月３１日までの１日単位での日付であり、「時刻」は、日付ごとの２３時から翌日の２２時までの１時間単位での時刻である。なお、本実施の形態では、当日の２３時から翌日の２３時までを１日とみなす。
「実水温」は、「日付」における他の需要家の貯湯タンクに給水された水の水温の実績値である。具体的には、「実水温」は、水温の実績値の１日の平均値である。なお、「実水温」は、水温の実績値のうち１日の最低温度であってもよく、また、予め定められた時刻での水温の実績値であってもよい。
「実積算負荷」は、「日付」における他の需要家に給湯された際の１日単位の給湯負荷の実績値である。ここで、給湯負荷とは、貯湯式給湯装置１０の給湯部２００から需要家に給湯されることによって、当該給湯部２００にかかる負荷をいう。
「実負荷」は、「日付」およびその「時刻」における他の需要家に給湯された際の１時間単位の給湯負荷の実績値である。
図５は、模擬負荷データ１０７ｂの一例を示す図である。
模擬負荷データ１０７ｂは、需要家に給湯される際の給湯負荷を模擬的に示す情報の集まりであり、後述する模擬負荷算出部１０５ｂによって作成される。具体的には、模擬負荷データ１０７ｂは、実負荷データ１０７ａから算出される、模擬的に運転を行うための中間的なデータである。この模擬負荷データ１０７ｂは、「日付」、「時刻」、「模擬水温」、「模擬積算負荷」および「模擬負荷」などからなる。
「日付」は、１年間のうち、模擬負荷を示す日として抽出された日付である。
「時刻」は、「日付」における時刻である。具体的には、「時刻」は、日付ごとの２３時から翌日の２２時までの１時間単位での時刻である。なお、本実施の形態では、当日の２３時から翌日の２３時までを１日とみなす。
「模擬水温」は、「日付」における需要家の貯湯タンクに給水される水の水温の模擬的な値である。具体的には、「模擬水温」は、０〜１０℃や１０〜２０℃など、予め定められた値である。
「模擬積算負荷」は、「日付」における需要家に給湯される際の１日単位の給湯負荷の模擬的な値である。
「模擬負荷」は、「日付」およびその「時刻」における需要家に給湯される際の１時間単位の給湯負荷の模擬的な値である。
図６は、運転方法データ１０７ｃの一例を示す図である。
運転方法データ１０７ｃは、需要家に給湯するための運転方法の情報の集まりであり、予め作成されているデータである。つまり、運転方法データ１０７ｃは、１日の予め定められた時刻に予め定められた温度で予め定められた量の湯を貯湯タンク２０１に貯める運転方法で運転を行うための情報の集まりである。具体的には、運転方法データ１０７ｃは、時間帯ごとに、その時間帯に入った時に沸き上げるお湯の温度である沸き上げ温度と、沸き上げ温度で貯湯タンク２０１内に貯める湯量である沸き上げ量などで構成されている。
より具体的には、この運転方法データ１０７ｃは、「運転方法」、「沸き上げ温度」、「深夜時間帯沸き上げ量」、「昼間時間帯沸き上げ量」および「夜間時間帯沸き上げ量」などからなる。
「運転方法」は、運転方法の名称である。具体的には、「運転方法」は、１から１０までの番号である。
「沸き上げ温度」は、給湯部２００の貯湯タンク２０１内の水を湯に沸き上げる温度である。
「深夜時間帯沸き上げ量」は、深夜の時間帯に沸き上げる湯の量である。なお、深夜の時間帯とは、例えば、電気料金が安価な２３時から翌日の７時までの時間帯である。そして、この場合、「深夜時間帯沸き上げ量」が２００Ｌであれば、２３時から翌日の７時までの間に２００Ｌの湯を沸き上げる。
「昼間時間帯沸き上げ量」および「夜間時間帯沸き上げ量」は、昼間および夜間の時間帯に沸き上げる湯の量である。なお、沸き上げ方法は、「深夜時間帯沸き上げ量」と同様である。
ここで、「沸き上げ温度」、「深夜時間帯沸き上げ量」、「昼間時間帯沸き上げ量」および「夜間時間帯沸き上げ量」は、ともに「運転方法」の番号が大きくなるほど値が増えるように設定されている。つまり、「運転方法」は、値が大きいほど多くのお湯を沸かす順序になっている。
図７は、模擬運転結果データ１０７ｄの一例を示す図である。
模擬運転結果データ１０７ｄは、湯切れが発生する確率を示す情報である「模擬運転結果」の集まりであり、後述する模擬運転結果算出部１０５ｃによって作成される。具体的には、模擬運転結果データ１０７ｄは、「模擬水温」ごとでの、「模擬積算負荷」に対して、「運転方法」での運転方法で湯が貯湯タンク２０１に貯められて給湯される場合に、給湯される湯が不足する湯切れが発生する確率である「模擬運転結果」の集まりである。
「模擬水温」および「模擬積算負荷」は、模擬負荷データ１０７ｂの「模擬水温」および「模擬積算負荷」である。
「運転方法」は、運転方法データ１０７ｃの運転方法を示す名称である。
図８は、運転方法選択テーブル１０７ｅの一例を示す図である。
運転方法選択テーブル１０７ｅは、運転方法を取得するための情報である「下限積算負荷」の集まりであり、後述する運転方法選択テーブル生成部１０５ｄによって生成される。ここで、「下限積算負荷」とは、「模擬水温」ごとに、「運転方法」での運転方法で湯が貯湯タンク２０１に貯められて給湯される場合に、模擬運転結果データ１０７ｄの「模擬運転結果」が予め定められた閾値以上になる最も小さい「模擬積算負荷」である。
「模擬水温」および「模擬積算負荷」は、模擬負荷データ１０７ｂの「模擬水温」および「模擬積算負荷」である。
「運転方法」は、運転方法データ１０７ｃの運転方法を示す名称である。
図３に戻り、プログラム格納部１０５に記憶されているプログラムは、貯湯式給湯装置１０の最適な運転方法を決定する等のプログラムであり、機能的に（演算制御部１０１によって実行された場合に機能する処理部として）、実負荷抽出部１０５ａと、模擬負荷算出部１０５ｂと、模擬運転結果算出部１０５ｃと、運転方法選択テーブル生成部１０５ｄと、予測負荷算出部１０５ｅと、予測水温算出部１０５ｆと、運転方法取得部１０５ｇと、運転指令部１０５ｈとを備えている。
実負荷抽出部１０５ａは、図４に示された実負荷データ１０７ａから、図５に示された模擬負荷データ１０７ｂを作成するためのデータを抽出する。具体的には、実負荷抽出部１０５ａは、実負荷データ１０７ａから、予め定められた範囲内にある「実水温」での、予め定められた範囲内にある「実負荷」を抽出する。さらに具体的には、実負荷抽出部１０５ａは、実負荷データ１０７ａから、「実水温」が予め定められた水温である「模擬水温」から定められる第一の範囲内の値であり、かつ、「実積算負荷」が予め定められた値である「模擬積算負荷」から定められる第二の範囲内の値である「実負荷」を１日単位で抽出する。
模擬負荷算出部１０５ｂは、実負荷抽出部１０５ａが抽出したデータから、模擬的に運転を行うための模擬負荷データ１０７ｂを作成するためのデータを算出する。具体的には、模擬負荷算出部１０５ｂは、実負荷抽出部１０５ａが抽出した日付における「実水温」での「実負荷」から、「模擬水温」での「模擬負荷」を算出する。さらに具体的には、模擬負荷算出部１０５ｂは、「実積算負荷」が「模擬積算負荷」と同じ値になるように、「実負荷」から「模擬負荷」を算出する。
つまり、模擬負荷算出部１０５ｂは、実負荷抽出部１０５ａが抽出した「実負荷」での「実積算負荷」で「模擬積算負荷」を除した値を負荷倍率とした場合、抽出された各時刻での「実負荷」に、負荷倍率を乗じて各時刻での「模擬負荷」を１日単位で算出する。
そして、模擬負荷算出部１０５ｂは、模擬負荷データ１０７ｂの「日付」、「時刻」、「模擬水温」、「模擬積算負荷」および「模擬負荷」として、算出結果である「日付」、「時刻」、「模擬水温」、「模擬積算負荷」および「模擬負荷」を書き込み、模擬負荷データ１０７ｂを作成する。
模擬運転結果算出部１０５ｃは、「模擬水温」ごとに、「模擬積算負荷」ごとの湯切れが発生する確率である「模擬運転結果」を算出する。ここで、湯切れとは、予め定められた「運転方法」で湯が前記貯湯タンクに貯められて、「模擬負荷」に応じて湯が給湯されることで、給湯される湯が不足する状態をいう。また、湯切れが発生する確率とは、「模擬負荷」が算出された日数に対して、給湯される湯が不足する時刻がある日数の割合をいう。
本実施の形態では、模擬運転結果算出部１０５ｃは、模擬負荷データ１０７ｂから「模擬水温」での「模擬積算負荷」に対する「模擬負荷」を、図６に示された運転方法データ１０７ｃから模擬運転を行う際の「運転方法」運転方法を取得する。そして、模擬運転結果算出部１０５ｃは、図７に示された模擬運転結果データ１０７ｄの「運転模擬結果」として、算出した「運転模擬結果」を書き込み、模擬運転結果データ１０７ｄを作成する。
運転方法選択テーブル生成部１０５ｄは、模擬運転結果データ１０７ｄから、図８に示された運転方法選択テーブル１０７ｅを生成する。本実施の形態では、まず、運転方法選択テーブル生成部１０５ｄは、模擬運転結果データ１０７ｄから、「模擬運転結果」を取得する。そして、運転方法選択テーブル生成部１０５ｄは、「模擬水温」での「運転方法」ごとの「模擬運転結果」が予め定められた閾値以上になる最も小さい「模擬積算負荷」である「下限積算負荷」を算出し、運転方法選択テーブル１０７ｅを生成する。
予測負荷算出部１０５ｅは、予め定められた期間での需要家に給湯された際の給湯負荷の１日の積算値の実績値から、予測対象の予測日での１日の給湯負荷の積算値の予測値である予測積算負荷を算出する。
予測水温算出部１０５ｆは、予め定められた期間での需要家の貯湯タンク２０１に供給された水の水温の実績値から、予測対象の予測日での水温の予測値である予測水温を算出する。
運転方法取得部１０５ｇは、初回に生成された運転方法選択テーブル１０７ｅを参照し、需要家での運転実績から、予測対象の予測日での需要家に給湯するための運転方法を取得する。本実施の形態では、まず、運転方法取得部１０５ｇは、予測負荷算出部１０５ｅから予測積算負荷を取得し、予測水温算出部１０５ｆから予測水温を取得する。そして、運転方法取得部１０５ｇは、運転方法選択テーブル１０７ｅの「運転方法」と「模擬水温」と「下限積算負荷」とを参照することで、「予測水温」が「模擬水温」から定められる第一の範囲内の値である場合に、「模擬水温」での「下限積算負荷」が、「予測積算負荷」以上であるうちの最小の値である「下限積算負荷」での「運転方法」を、予測対象の予測日での「運転方法」として取得する。
運転指令部１０５ｈは、給湯部２００に運転の指令を行う。具体的には、運転指令部１０５ｈは、貯湯タンク２０１に貯湯されている湯の量と温度とから、運転方法取得部１０５ｇが取得した「運転方法」に従って、ヒートポンプ２０２で湯を沸き上げる温度の指令と沸き上げる運転の開始もしくは停止の指令を給湯部２００に行う。
以下、貯湯式給湯装置１０における動作の一例についてフローチャートを用いて説明する。
前提として、貯湯式給湯装置１０は、設置された直後であり、運転方法選択テーブル１０７ｅは作成されていない。また、予測負荷算出部１０５ｅおよび予測水温算出部１０５ｆには、貯湯式給湯装置１０が設置された需要家の設置前過去７日分の給湯負荷および水温が記憶されている。また、本実施の形態では、２３時を１日の始まりとみなし、時刻が２３時になると同時に、当日の２３時から翌日の２３時までの１日分の運転方法での運転が行われる。
図９〜図１１は、本実施の形態における貯湯式給湯装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
図９に示すように、まず、貯湯式給湯装置１０が設置された後の最初の２３時に、貯湯式給湯装置１０の運転計画装置１００により運転計画処理の開始指示が出される。
次に、運転計画装置１００は、図８に示された運転方法選択テーブル１０７ｅが生成済みか判定を行う（Ｓ１０２）。そして、運転計画装置１００は、貯湯式給湯装置１０が設置された直後であれば運転方法選択テーブル１０７ｅが生成されていないので、運転方法選択テーブル１０７ｅが生成されていないと判定する（Ｓ１０２でＮＯ）。
次に、運転計画装置１００は、運転方法選択テーブル１０７ｅが生成されていないと判定すれば、運転方法選択テーブル１０７ｅを生成する（Ｓ１０４）。
また、翌日以降の２３時には、運転方法選択テーブル１０７ｅが生成済みと判定される（Ｓ１０２でＹＥＳ）。この場合、運転方法選択テーブル１０７ｅを生成する処理は行われない。
次に、予測負荷算出部１０５ｅは、翌日の給湯負荷を予測する（Ｓ１０６）。具体的には、予測負荷算出部１０５ｅは、予め定められた期間での需要家に給湯された際の給湯負荷の１日の積算値の実績値から、予測対象の予測日での１日の給湯負荷の積算値の予測値である予測積算負荷を算出する。
本実施の形態では、まず、予測負荷算出部１０５ｅは、給湯部２００から、図１に示される貯湯タンク２０１で計測された需要家の給湯負荷を取得する。そして、予測負荷算出部１０５ｅは、給湯部２００から取得した給湯負荷の１日積算値を記憶する。次に、予測負荷算出部１０５ｅは、予め定められた期間を７日として、記憶した給湯負荷の１日積算値の７日分の履歴の平均と標準偏差を算出し、翌日の予測積算負荷を以下の式１により算出する。
予測積算負荷＝（７日分の履歴の平均）＋３×（７日分の履歴の標準偏差） （式１）
式１により算出された予測積算負荷は、発生すると予測される給湯負荷の１日積算値の上限値を意味している。
次に、予測水温算出部１０５ｆは、翌日の水温を予測する（Ｓ１０８）。具体的には、予測水温算出部１０５ｆは、予め定められた期間での需要家の貯湯タンク２０１に供給された水の水温の実績値から、予測対象の予測日での水温の予測値である予測水温を算出する。
予測水温算出部１０５ｆは、給湯部２００から取得した水温の１日の最低値を記憶する。次に、予測水温算出部１０５ｆは、予め定められた期間を７日として、記憶した水温の７日分の履歴の平均を算出し、さらに、その値が属する０〜１０℃、１０〜２０℃、２０〜３０℃、３０℃以上のいずれかを算出し、予測水温とする。
次に、運転方法取得部１０５ｇは、翌日の運転方法を取得する（Ｓ１１０）。まず、運転方法取得部１０５ｇは、運転方法選択テーブル生成部１０５ｄから運転方法選択テーブル１０７ｅを取得し、予測負荷算出部１０５ｅから予測積算負荷を取得し、予測水温算出部１０５ｆから予測水温を取得する。次に、運転方法取得部１０５ｇは、運転方法選択テーブル１０７ｅの「運転方法」と「模擬水温」と「下限積算負荷」とを参照し、取得した予測水温と予測積算負荷とから、湯切れが起こる可能性の低い運転方法の中で最も値の小さい「運転方法」を選択する。
例えば、取得された予測水温が５℃で予測積算負荷が９５００ｋｃａｌであった場合、運転方法取得部１０５ｇは、図８に示された運転方法選択テーブル１０７ｅの「模擬水温」が０〜１０℃で、「下限積算負荷」が予測積算負荷の９５００ｋｃａｌ以上であるうちの最小の値である「下限積算負荷」での「運転方法」を取得する。つまり、運転方法取得部１０５ｇは、「下限積算負荷」が９５００ｋｃａｌ以上での「運転方法」ならば湯切れが起こる可能性が低いため、その中で最も値の小さい「下限積算負荷」が１００００ｋｃａｌでの「運転方法」である「運転方法」２を取得する。
このように、運転計画装置１００は、給湯負荷に対して湯切れする可能性が低い「運転方法」を定義したテーブルである運転方法選択テーブル１０７ｅを生成し、予測される将来の給湯負荷である予測積算負荷と将来の水温である予測水温とを算出し、将来の「運転方法」を取得し決定する。
以上の処理により、運転計画装置１００は運転計画処理を終了する。
そして、２３時以外の時刻で、運転指令部１０５ｈは、給湯部２００に運転指令を行う（Ｓ１１２）。運転指令部１０５ｈは、運転方法取得部１０５ｇから「運転方法」を取得し、給湯部２００から現在の湯量と現在の温度とを取得する。そして、運転指令部１０５ｈは、現在の時刻が「運転方法」で設定された時間帯となった場合には、「運転方法」で設定された「沸き上げ温度」と「沸き上げ量」とから、貯湯タンク２０１内に蓄熱されている「沸き上げ温度」と同じ温度の湯が「沸き上げ量」と等しい湯量になるまで、沸き上げの運転指令を行う。ここで、沸き上げの運転指令とは、湯を沸き上げる温度の指令と沸き上げる運転の開始または停止の指令とを給湯部２００に行うことである。
そして、給湯部２００は、運転指令部１０５ｈによる運転指令に基づき沸き上げを行い、需要家に給湯を行う（Ｓ１１４）。また、給湯部２００は、需要家の給湯負荷と貯湯タンク２０１に供給される水温を計測する。
次に、運転方法選択テーブル１０７ｅが生成される処理（Ｓ１０４）の詳細を説明する。
図１０は、運転方法選択テーブル１０７ｅが生成される処理の詳細を示すフローチャートである。
まず、全ての「模擬水温」のそれぞれについて、かつ、全ての「模擬積算負荷」のそれぞれについて、以下の処理が繰り返される（ループ１：Ｓ２０２、ループ２：Ｓ２０４）。なお、初期状態で「模擬水温」は０〜１０℃、「模擬積算負荷」は５０００ｋｃａｌに設定されている。
運転方法選択テーブル生成部１０５ｄは、図６に示された運転方法データ１０７ｃの「運転方法」を初期値に設定する（Ｓ２０６）。「運転方法」は１から１０までの値である。そして、「運転方法」は初期値が１となっており、この場合は「運転方法」として１が設定される。
次に、実負荷抽出部１０５ａおよび模擬負荷算出部１０５ｂは、図５に示された模擬負荷データ１０７ｂを作成する（Ｓ２０８）。
そして、全ての「運転方法」のそれぞれについて、以下の処理が繰り返される（ループ３：Ｓ２１０）。
模擬運転結果算出部１０５ｃは、「模擬運転結果」を算出する（Ｓ２１２）。まず、模擬運転結果算出部１０５ｃは、運転方法データ１０７ｃから「運転方法」を取得する。この場合、「運転方法」は１が取得される。
次に、模擬運転結果算出部１０５ｃは、作成された模擬負荷データ１０７ｂの「模擬水温」および「模擬積算負荷」での、最初の日の２３時から最後の日の２２時まで１時間単位の「模擬負荷」に対して、毎日を「運転方法」１で運転したと仮定する運転シミュレーションを行う。そして、模擬運転結果算出部１０５ｃは、この運転シミュレーションの結果、運転シミュレーションを行った「模擬負荷」の日数のうち何日が湯切れをしたかを算出する。
図１２は、運転シミュレーションの結果、湯切れが発生する場合を説明する図である。
同図に示すように、模擬運転結果算出部１０５ｃは、模擬負荷データ１０７ｂに設定された「模擬負荷」に対して、例えば、「運転方法」１で運転したと仮定する運転シミュレーションを行う。
ここで、同図の運転方法１は、「運転方法」１で運転したときに貯湯タンク２０１に貯湯される給湯負荷の１日の経時変化を示している。また、模擬負荷は、「模擬積算負荷」が５０００ｋｃａｌでの「模擬負荷」の１日の経時変化を示している。なお、同図では、１時間ごとでの給湯負荷である「模擬負荷」を曲線で示している。
そして、実線の貯湯量は、貯湯タンク２０１に貯湯されている貯湯量に応じた負荷量の１日の経時変化を示している。つまり、貯湯量は、運転方法１で貯湯タンク２０１に貯湯される給湯量から、模擬負荷に応じた湯が給湯されていったときの１日の経時的な負荷量である。具体的には、例えば１２時での貯湯量は、運転方法１の破線で示される給湯量に応じた負荷量の１２時での値から、破線で示される模擬負荷の２３時から１２時までの負荷量の積算値を差し引いた値である。
そして、貯湯量がマイナスの値となる時刻（図中のＡ〜Ｂの時刻）が、湯切れが発生した時刻である。そして、湯切れが発生した時刻がある日が、湯切れした日である。つまり、湯切れした日とは、「模擬水温」での「模擬積算負荷」に対して、「模擬負荷」に「運転方法」で給湯する場合に、給湯される湯が不足する時刻がある日のことをいう。
そして、この湯切れした日の日数の結果を用いて、「模擬運転結果」は以下の式２で算出される。つまり、「模擬運転結果」は、運転シミュレーションを行った「模擬負荷」の各日のうち、「運転方法」で湯切れが起こる日の確率を示す。
「模擬運転結果」＝（湯切れした日数）／（「模擬負荷」の日数）*１００ （式２）
ここで、初期状態で「模擬積算負荷」は５０００ｋｃａｌ、「模擬水温」は０〜１０℃に設定されているため、まず、「模擬積算負荷」が５０００ｋｃａｌで「模擬水温」は０〜１０℃の場合について、「模擬運転結果」が算出される。この場合、湯切れが「模擬負荷」の全ての日で起こらなければ、「模擬運転結果」は０となる。
図１０に戻り、模擬運転結果算出部１０５ｃは、図７に示された模擬運転結果データ１０７ｄに「模擬運転結果」を設定する（Ｓ２１４）。
模擬運転結果データ１０７ｄは、水温別に０〜１０℃、１０〜２０℃、２０〜３０℃、３０℃以上、の４つのテーブルに分かれており、各水温のテーブルは縦軸に「運転方法」、横軸に「模擬積算負荷」があり、「運転方法」と「模擬負荷量」が該当する箇所に「模擬運転結果」を書き込む。また、「運転方法」は１から１０まで１刻みで、「模擬積算負荷」は５０００ｋｃａｌから４００００ｋｃａｌまで１０００ｋｃａｌ刻みとなっている。この場合、「模擬水温」が０〜１０℃、「模擬積算負荷」が５０００ｋｃａｌ、「運転方法」が１であるため、模擬運転結果データ１０７ｄの該当する箇所に「模擬運転結果」の０が書き込まれ、図７に示すようになる。
そして、全ての「運転方法」が終了するまで、ループ３の処理（Ｓ２１０〜Ｓ２１６）が繰り返される。例えば、「運転方法」が１の次は、２が選択され、ループ３の処理（Ｓ２１０〜Ｓ２１６）が行われる。
次に、全ての「運転方法」が終了すれば、全ての「模擬積算負荷」が終了するまで、ループ２の処理（Ｓ２０４〜Ｓ２１８）が繰り返される。例えば、「模擬積算負荷」が５０００ｋｃａｌの次は、６０００ｋｃａｌが選択され、ループ２の処理（Ｓ２０４〜Ｓ２１８）が行われる。
次に、全ての「模擬積算負荷」が終了すれば、全ての「模擬水温」が終了するまで、ループ１の処理（Ｓ２０２〜Ｓ２２０）が繰り返される。例えば、「模擬水温」が０〜１０℃の次は、１０〜２０℃が選択され、ループ１の処理（Ｓ２０２〜Ｓ２２０）が行われる。
そして、全ての「模擬水温」が終了すれば、模擬運転結果データ１０７ｄに全ての「模擬運転結果」が設定され、模擬運転結果データ１０７ｄが作成される。
次に、運転方法選択テーブル生成部１０５ｄは、図８に示された運転方法選択テーブル１０７ｅを生成する（Ｓ２２２）。
つまり、運転方法選択テーブル生成部１０５ｄは、「模擬水温」での「運転方法」ごとの「模擬運転結果」が予め定められた閾値以上になる最も小さい「模擬積算負荷」である「下限積算負荷」を算出し、運転方法選択テーブル１０７ｅを生成する。
具体的には、運転方法選択テーブル生成部１０５ｄは、模擬運転結果データ１０７ｄの、各「模擬水温」で、各「運転方法」で「模擬積算負荷」の値の小さい方から調べ、最初に「模擬運転結果」が５以上になる「模擬積算負荷」を選択する。この選択された「模擬積算負荷」は、「運転方法」で湯切れが起きる日の確率が５％以上になる「模擬積算負荷」を意味している。この場合、予め定められた閾値が５％であり、この選択された「模擬積算負荷」が「下限積算負荷」である。次に、運転方法選択テーブル生成部１０５ｄは、この「下限積算負荷」を運転方法選択テーブル１０７ｅの該当する箇所に書き込む。
運転方法選択テーブル１０７ｅは縦軸に「運転方法」、横軸に「模擬水温」がある。つまり、運転方法選択テーブル１０７ｅは、各「模擬水温」で、各「運転方法」で湯切れが起こる可能性の低い給湯負荷の上限を意味している。例えば、図８に示された運転方法選択テーブル１０７ｅの「模擬水温」０〜１０℃では、１日の給湯負荷が８０００ｋｃａｌ未満ならば「運転方法」１で湯切れが起こる可能性が低いという意味になる。
このようにして、運転方法選択テーブル生成部１０５ｄは、全ての「運転方法」および「模擬水温」について、運転方法選択テーブル１０７ｅを生成する。
次に、模擬負荷データ１０７ｂが作成される処理（Ｓ２０８）の詳細を説明する。
図１１は、模擬負荷データ１０７ｂが作成される処理の詳細を示すフローチャートである。
実負荷抽出部１０５ａは、実負荷データ１０７ａから、「実水温」が予め定められた水温である「模擬水温」から定められる第一の範囲内の値であり、かつ、「実積算負荷」が予め定められた値である「模擬積算負荷」から定められる第二の範囲内の値である「実負荷」を１日単位で抽出する。
具体的には、実負荷抽出部１０５ａは、「模擬水温」と図４に示された実負荷データ１０７ａの「実水温」の一致日を抽出する（Ｓ３０２）。ここで、初期状態で「模擬水温」は０〜１０℃となっており、実負荷抽出部１０５ａはその値を取得する。また、実負荷データ１０７ａは予め作成されているデータであり、他の需要家の１年間の日毎の給湯負荷の１日積算値である「実積算負荷」と、水温である「実水温」と、１時間単位の給湯負荷である「実負荷」とが事前に設定されている。次に、実負荷抽出部１０５ａは、「模擬水温」と「実水温」が一致する日を水温一致日として抽出する。この場合、「模擬水温」が０〜１０℃のため、「実水温」が０℃以上１０℃未満となる日を水温一致日として抽出する。つまり、「模擬水温」から定められる第一の範囲内の値とは、「模擬水温」の範囲内の値であり、具体的には、例えば０〜１０℃である。
次に、実負荷抽出部１０５ａでは、「模擬積算負荷」と「実積算負荷」の類似日を抽出する（Ｓ３０４）。ここで、初期状態で「模擬積算負荷」は５０００ｋｃａｌとなっており、水温一致日である日の「実積算負荷」の中から、「模擬積算負荷」の１．５倍以下、「模擬積算負荷」の０．５倍以上である日を積算負荷一致日として抽出する。この場合、「模擬積算負荷」は５０００ｋｃａｌであるため、水温一致日である日の「実積算負荷」が７５００ｋｃａｌ以下、２５００ｋｃａｌ以上となる日を積算負荷一致日として抽出する。つまり、「模擬積算負荷」から定められる第二の範囲内の値とは、「模擬積算負荷」の０．５倍〜１．５倍の範囲内の値であり、具体的には、例えば２５００〜７５００ｋｃａｌである。
次に、模擬負荷算出部１０５ｂは、「模擬積算負荷」と「実積算負荷」とが一致するように「実負荷」を調整し、「模擬負荷」を算出する（Ｓ３０６）。
図１３Ａおよび図１３Ｂは、模擬負荷算出部１０５ｂが「模擬負荷」を算出する方法を説明する図である。
図１３Ａに示すように、実線の実負荷は、「実積算負荷」が３０００ｋｃａｌでの「実負荷」の１日の経時変化を示している。また、破線の模擬負荷は、「模擬積算負荷」が５０００ｋｃａｌでの「模擬負荷」の１日の経時変化を示している。なお、実負荷および模擬負荷ともに１時間ごとでの給湯負荷であるが、同図では説明の便宜のため、実負荷および模擬負荷ともに曲線で示している。
ここで、模擬負荷は、実負荷が全体的に増加したものである。つまり、模擬負荷算出部１０５ｂは、「実積算負荷」が３０００ｋｃａｌの「実負荷」を全体的に増加させて、「模擬積算負荷」が５０００ｋｃａｌの「模擬負荷」を算出する。
また、図１３Ｂに示すように、実線の実負荷は、「実積算負荷」が７０００ｋｃａｌでの「実負荷」の１日の経時変化を示している。また、破線の模擬負荷は、「模擬積算負荷」が５０００ｋｃａｌでの「模擬負荷」の１日の経時変化を示している。なお、実負荷および模擬負荷ともに１時間ごとでの給湯負荷であるが、同図では説明の便宜のため、実負荷および模擬負荷ともに曲線で示している。
ここで、模擬負荷は、実負荷が全体的に減少したものである。つまり、模擬負荷算出部１０５ｂは、「実積算負荷」が７０００ｋｃａｌの「実負荷」を全体的に減少させて、「模擬積算負荷」が５０００ｋｃａｌの「模擬負荷」を算出する。
具体的には、模擬負荷算出部１０５ｂは、積算負荷一致日である各日ごとに、１時間単位の給湯負荷である「実負荷」の各時刻の値に、以下の式３で算出される負荷倍率を乗算して、「模擬負荷」を算出する。
負荷倍率＝（「模擬積算負荷」／「実積算負荷」） （式３）
この処理により算出された、「模擬負荷」の各時刻の負荷を加算すると模擬積算負荷と一致する。模擬負荷算出部１０５ｂは、この処理を積算負荷一致日全てに対して行うことで、「模擬負荷」として、各時刻の給湯負荷の１日積算値が「模擬積算負荷」と一致する日の給湯負荷のみを算出する。なお、この各日の１日積算値である「模擬積算負荷」は一致するが、各時刻の給湯負荷である「模擬負荷」は、異なる日の「実負荷」から算出されているため、異なっている。
このようにして、模擬負荷算出部１０５ｂは、模擬負荷データ１０７ｂの「日付」、「時刻」、「模擬水温」、「模擬積算負荷」および「模擬負荷」として、算出結果である「日付」、「時刻」、「模擬水温」、「模擬積算負荷」および「模擬負荷」を書き込む。
以上の処理により、模擬負荷データ１０７ｂが作成される処理が終了する。
以下、本実施の形態における効果について説明する。
本実施の形態では、運転方法選択テーブル生成部１０５ｄは、最初の日に運転方法選択テーブル１０７ｅを生成し、それ以降は運転方法選択テーブル１０７ｅを生成せずとも良い。また、「運転方法」の選択は、運転方法選択テーブル１０７ｅを参照するのみで良い。このため、毎日多くの計算を繰り返し行う必要がなく、計算量が少なくなる。
また、給湯したい需要家とは異なる需要家の過去の実績から、予め定められた運転方法での湯切れが発生する確率を算出し、運転方法選択テーブル１０７ｅを生成する。このため、給湯したい需要家の過去の使用実績の蓄積がなくても、湯切れが発生する確率が低い「運転方法」を選択することで、最適な「運転方法」を取得することができる。
また、運転方法選択テーブル１０７ｅを生成する際に、実際の需要家の給湯実績を用いて、給湯負荷のパターンをそのままで負荷量を変化させた「模擬負荷」が作成されている。このため、同じ負荷量でも実際に記憶されている需要家の給湯実績より多くの給湯負荷パターンを得ることが可能となっている。
さらに、実負荷抽出部１０５ａは、模擬負荷データ１０７ｂを算出する日として、「実水温」が予め定められた範囲内であり、「実積算負荷」が予め定められた範囲内であるとして抽出された日のみを対象としている。ここで、水温が類似していると季節が類似しており、また、一般的に給湯負荷のパターンは季節により異なると考えられる。このことから、実負荷抽出部１０５ａは、水温が大きく異なる日の給湯負荷のパターンを混在しないように抽出し、類似した季節の給湯負荷のパターンを抽出する。また、積算負荷が類似していると家庭の給湯負荷が類似しており、一般的に家庭の給湯負荷が異なると、風呂に入る回数が異なったりするなどで給湯負荷のパターンが異なると考えられる。このことから、実負荷抽出部１０５ａは、給湯負荷が大きく異なる日の給湯負荷のパターンを混在しないように抽出し、類似した家庭の使用量の給湯負荷のパターンを抽出する。よって、実負荷抽出部１０５ａは、色々な給湯負荷のパターンから、実際には起こりにくい給湯負荷のパターンを除外し、実際に起きると考えられる給湯負荷のパターンを抽出し、「模擬負荷」が算出されている。
以上から、実際に起きると考えられる給湯負荷のパターンを多くの数作成することができ、さらに運転シミュレーションを行うことで、色々な需要家に対応可能な運転方法選択テーブル１０７ｅが生成される。この運転方法選択テーブル１０７ｅを使用することで、色々な需要家で湯切れしにくい「運転方法」を少ない計算量で選択することが可能である。
また、「運転方法」を消費電力と料金について考慮したものにすることで、消費電力と料金が少ない運転を行うことが可能である。
本発明のかかる構成によれば、少ない計算量で、需要家の過去の使用実績の蓄積がなくても、湯切れが発生する可能性が低く、消費電力量と料金も少ない運転を行うことが可能になる。
以上、本発明の貯湯式給湯装置１０について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
例えば、本実施の形態の構成においては、貯湯式給湯装置１０は、運転計画装置１００により運転方法選択テーブル１０７ｅを生成することとした。しかし、貯湯式給湯装置１０は、運転方法選択テーブル１０７ｅを生成せずに、事前に生成された運転方法選択テーブル１０７ｅを記憶しておくことで、当初から運転方法選択テーブル１０７ｅを備えていることにしてもよい。
また、本実施の形態では、実負荷データ１０７ａは、１の他の需要家での給湯実績であることとした。しかし、実負荷データ１０７ａは、複数の他の需要家での給湯実績であることにしてもよい。実負荷データ１０７ａのデータ数が多い方が、給湯される需要家での最適な運転方法をより正確に予測できる。
また、本実施の形態では、運転方法データ１０７ｃの「沸き上げ温度」、「深夜時間帯沸き上げ量」、「昼間時間帯沸き上げ量」および「夜間時間帯沸き上げ量」は、ともに「運転方法」の番号が大きくなるほど値が増えるように設定されていることとした。しかし、運転方法データ１０７ｃの「沸き上げ温度」、「深夜時間帯沸き上げ量」、「昼間時間帯沸き上げ量」および「夜間時間帯沸き上げ量」は、これに限定されるものではなく、「運転方法」の番号が大きくなっても同じ値に設定されていたり、減った値に設定されていてもよい。
また、本実施の形態では、貯湯式給湯装置１０は、生成された運転方法選択テーブル１０７ｅを繰り返し使用して、需要家に給湯することとした。しかし、貯湯式給湯装置１０は、例えば、月ごとに実負荷データ１０７ａや運転方法データ１０７ｃを更新することで、運転方法選択テーブル１０７ｅを生成し直し、需要家に給湯することにしてもよい。
また、本実施の形態では、貯湯式給湯装置１０は、２３時から１日単位で、取得した運転方法での運転指令を開始することとした。しかし、貯湯式給湯装置１０は、２３時から運転指令を開始するのではなく、運転指令を開始する時刻は０時や７時など任意の時刻でよい。また、貯湯式給湯装置１０は、１日単位で運転指令を行うのではなく、１２時間や４８時間など任意の期間ごとに運転指令を行うことにしてもよい。
また、実負荷抽出部１０５ａは、「模擬負荷」を算出する日として、異なる範囲の水温と給湯負荷の１日積算量が混在しないような日を抽出している。しかし、実負荷抽出部１０５ａは、給湯負荷の特性により、異なる範囲の外気温や１時間で使用される給湯負荷の量などが混在しないような日を抽出することで、実際に起きると考えられる給湯負荷のパターンを抽出してもよい。
また、予測負荷算出部１０５ｅは、過去７日間の給湯負荷の履歴から式１により予測積算負荷を算出することとした。しかし、予測負荷算出部１０５ｅが予測に用いる履歴の期間は７日に限定されず、例えば、１４日や２８日など任意の期間でもよい。また、予測負荷算出部１０５ｅは、予測積算負荷を、平均と標準偏差とを用いて算出することに限定されず、例えば、履歴の中で最大の値を予測積算負荷としたり、回帰分析などを用いて予測積算負荷を算出したりしてもよい。これは、予測水温算出部１０５ｆが予測水温を算出する場合も同様である。
また、本実施の形態では、運転計画装置１００は、貯湯式給湯装置１０の内部に備わっていることとした。しかし、運転計画装置１００は、本発明に係るプログラムをパーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータシステムが実行することによって実現され、給湯部２００と接続されていない状態で、スタンドアローンのシミュレータ（運転方法の決定ツール）として機能することにしてもよい。
また、本実施の形態では、運転方法選択テーブル１０７ｅは、運転計画装置１００の運転方法選択テーブル生成部１０５ｄにより生成されることとした。しかし、運転方法選択テーブル１０７ｅは、本発明に係るプログラムをパーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータシステムが実行することによって実現され、スタンドアローンの装置として機能する運転方法選択テーブル生成装置によって生成されることにしてもよい。
本発明は、貯湯タンクに蓄熱を行う貯湯式給湯装置として、例えば、ＣＯ2ヒートポンプ給湯器や電気温水器などの、電力による給湯部を設けた貯湯式給湯装置等に利用できる。
本実施の形態の貯湯式給湯装置の模式図である。 本実施の形態の運転計画装置の機能構成を示すブロック図である。 データベース部とプログラム格納部とを詳細に説明する図である。 実負荷データの一例を示す図である。 模擬負荷データの一例を示す図である。 運転方法データの一例を示す図である。 模擬運転結果データの一例を示す図である。 運転方法選択テーブルの一例を示す図である。 本実施の形態における貯湯式給湯装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本実施の形態における貯湯式給湯装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本実施の形態における貯湯式給湯装置の動作の一例を示すフローチャートである。 運転シミュレーションの結果、湯切れが発生する場合を説明する図である。 模擬負荷算出部が模擬負荷を算出する方法を説明する図である。 模擬負荷算出部が模擬負荷を算出する方法を説明する図である。
符号の説明
１０ 貯湯式給湯装置
１００ 運転計画装置
１０１ 演算制御部
１０２ 表示部
１０３ 入力部
１０４ メモリ部
１０５ プログラム格納部
１０５ａ 実負荷抽出部
１０５ｂ 模擬負荷算出部
１０５ｃ 模擬運転結果算出部
１０５ｄ 運転方法選択テーブル生成部
１０５ｅ 予測負荷算出部
１０５ｆ 予測水温算出部
１０５ｇ 運転方法取得部
１０５ｈ 運転指令部
１０７ データベース部
１０７ａ 実負荷データ
１０７ｂ 模擬負荷データ
１０７ｃ 運転方法データ
１０７ｄ 模擬運転結果データ
１０７ｅ 運転方法選択テーブル
２００ 給湯部
２０１ 貯湯タンク
２０２ ヒートポンプ
２０３、２０４、２０５、２０６ 配管

Claims (11)

  1. 沸かした湯を貯湯タンクに貯めて需要家に給湯する貯湯式給湯装置であって、
    前記需要家とは異なる他の需要家に給湯された際の各時刻での給湯負荷である実負荷から算出される、１日の給湯負荷の積算値が予め定められた値である模擬積算負荷になるような各時刻での給湯負荷を模擬負荷とし、
    予め定められた運転方法で湯が前記貯湯タンクに貯められて、前記模擬負荷に応じて湯が給湯されることで、給湯される湯が不足する状態を湯切れとし、
    前記模擬積算負荷ごとの湯切れが発生する確率を模擬運転結果とし、
    前記貯湯式給湯装置は、
    前記運転方法と、前記模擬運転結果が予め定められた閾値以上になる最も小さい前記模擬積算負荷である下限積算負荷とが対応付けられる運転方法選択テーブルを生成する運転方法選択テーブル生成部と、
    前記生成された運転方法選択テーブルを参照することで、前記需要家に給湯された際の給湯負荷の１日の積算値の実績から、予測対象の予測日での前記需要家に給湯するための運転方法を取得する運転方法取得部と、
    前記取得された運転方法に従って、前記需要家に給湯するために前記貯湯タンクに湯を貯めるように、湯を沸き上げる沸き上げ指令を行う運転指令部と、
    前記貯湯タンクを備え、前記沸き上げ指令に従って前記貯湯タンクに蓄熱を行うとともに、前記需要家の指示に従って前記需要家に給湯する給湯部と
    を備える貯湯式給湯装置。
  2. さらに、
    前記他の需要家の貯湯タンクに給水された水の水温である実水温での前記実負荷から、予め定められた水温である模擬水温での前記模擬負荷を算出する模擬負荷算出部と、
    前記模擬水温ごとに、前記模擬運転結果を算出する模擬運転結果算出部とを備え、
    前記運転方法選択テーブル生成部は、前記運転方法と前記下限積算負荷に、さらに、前記模擬水温が対応付けられる前記運転方法選択テーブルを生成する
    請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
  3. 前記実水温が前記模擬水温から定められる第一の範囲内の値であり、かつ、前記実負荷の１日の積算値である実積算負荷が前記模擬積算負荷から定められる第二の範囲内の値である実負荷を１日単位で抽出する実負荷抽出部を備え、
    前記模擬負荷算出部は、前記抽出された実負荷での実積算負荷で前記模擬積算負荷を除した値を負荷倍率とした場合、前記抽出された各時刻での実負荷に、前記負荷倍率を乗じて各時刻での模擬負荷を１日単位で算出する
    請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
  4. 前記運転方法は、１日の予め定められた時刻に予め定められた温度で予め定められた量の湯を前記貯湯タンクに貯める運転方法であり、
    前記模擬運転結果算出部は、前記運転方法で湯が前記貯湯タンクに貯められる場合に、前記模擬負荷が算出された日数に対して、給湯される湯が不足する時刻がある日数の割合を湯切れが発生する確率として模擬運転結果を算出する
    請求項３に記載の貯湯式給湯装置。
  5. 沸かした湯を貯湯タンクに貯めて需要家に給湯する貯湯式給湯装置であって、
    前記需要家とは異なる他の需要家に給湯された際の各時刻での給湯負荷である実負荷から算出される、１日の給湯負荷の積算値が予め定められた値である模擬積算負荷になるような各時刻での給湯負荷を模擬負荷とし、
    予め定められた運転方法で湯が前記貯湯タンクに貯められて、前記模擬負荷に応じて湯が給湯されることで、給湯される湯が不足する状態を湯切れとし、
    前記模擬積算負荷ごとの湯切れが発生する確率を模擬運転結果とし、
    前記貯湯式給湯装置は、
    前記運転方法と、前記模擬運転結果が予め定められた閾値以上になる最も小さい前記模擬積算負荷である下限積算負荷とが対応付けられる運転方法選択テーブルと、
    前記生成された運転方法選択テーブルを参照することで、前記需要家に給湯された際の給湯負荷の１日の積算値の実績から、予測対象の予測日での前記需要家に給湯するための運転方法を取得する運転方法取得部と、
    前記取得された運転方法に従って、前記需要家に給湯するために前記貯湯タンクに湯を貯めるように、湯を沸き上げる沸き上げ指令を行う運転指令部と、
    前記貯湯タンクを備え、前記沸き上げ指令に従って前記貯湯タンクに蓄熱を行うとともに、前記需要家の指示に従って前記需要家に給湯する給湯部と
    を備える貯湯式給湯装置。
  6. さらに、
    予め定められた期間での前記需要家の貯湯タンクに給水された水の水温の実績から、前記予測日での水温の予測値である予測水温を算出する予測水温算出部と、
    予め定められた期間での前記需要家に給湯された際の給湯負荷の１日の積算値の実績から、前記予測日での給湯負荷の１日の積算値の予測値である予測積算負荷を算出する予測負荷算出部とを備え、
    前記運転方法取得部は、前記運転方法選択テーブルの運転方法と模擬水温と下限積算負荷とを参照することで、前記予測水温が前記模擬水温から定められる第一の範囲内の値である場合に、前記模擬水温での下限積算負荷が、前記予測積算負荷以上であるうちの最小の値である下限積算負荷での運転方法を、前記予測日での運転方法として取得する
    請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。
  7. 前記運転指令部は、前記貯湯タンクに貯湯されている湯の量と温度とから、前記運転方法に従って、湯を沸き上げる温度の指令と沸き上げる運転の開始または停止の指令とを前記給湯部に行う
    請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。
  8. 沸かした湯を貯湯タンクに貯めて需要家に給湯する貯湯式給湯装置の最適な運転方法を決定する運転計画装置であって、
    前記需要家とは異なる他の需要家に給湯された際の各時刻での給湯負荷である実負荷から算出される、１日の給湯負荷の積算値が予め定められた値である模擬積算負荷になるような各時刻での給湯負荷を模擬負荷とし、
    予め定められた運転方法で湯が前記貯湯タンクに貯められて、前記模擬負荷に応じて湯が給湯されることで、給湯される湯が不足する状態を湯切れとし、
    前記模擬積算負荷ごとの湯切れが発生する確率を模擬運転結果とし、
    前記運転計画装置は、
    前記運転方法と、前記模擬運転結果が予め定められた閾値以上になる最も小さい前記模擬積算負荷である下限積算負荷とが対応付けられる運転方法選択テーブルを生成する運転方法選択テーブル生成部と、
    前記生成された運転方法選択テーブルを参照することで、前記需要家に給湯された際の給湯負荷の１日の積算値の実績から、予測対象の予測日での前記需要家に給湯するための運転方法を取得する運転方法取得部と、
    前記取得された運転方法に従って、前記需要家に給湯するために前記貯湯タンクに湯を貯めるように、湯を沸き上げる沸き上げ指令を行う運転指令部と
    を備える運転計画装置。
  9. 沸かした湯を貯湯タンクに貯めて需要家に給湯する貯湯式給湯装置の、最適な運転方法を選択するためのテーブルを生成する運転方法選択テーブル生成装置であって、
    前記需要家とは異なる他の需要家に給湯された際の各時刻での給湯負荷である実負荷から算出される、１日の給湯負荷の積算値が予め定められた値である模擬積算負荷になるような各時刻での給湯負荷を模擬負荷とし、
    予め定められた運転方法で湯が前記貯湯タンクに貯められて、前記模擬負荷に応じて湯が給湯されることで、給湯される湯が不足する状態を湯切れとし、
    前記模擬積算負荷ごとの湯切れが発生する確率を模擬運転結果とし、
    前記運転方法選択テーブル生成装置は、
    前記運転方法と、前記模擬運転結果が予め定められた閾値以上になる最も小さい前記模擬積算負荷である下限積算負荷とが対応付けられる運転方法選択テーブルを生成する運転方法選択テーブル生成部を備える
    運転方法選択テーブル生成装置。
  10. 沸かした湯を貯湯タンクに貯めて需要家に給湯する貯湯式給湯装置の最適な運転方法を決定する運転計画方法であって、
    前記需要家とは異なる他の需要家に給湯された際の各時刻での給湯負荷である実負荷から算出される、１日の給湯負荷の積算値が予め定められた値である模擬積算負荷になるような各時刻での給湯負荷を模擬負荷とし、
    予め定められた運転方法で湯が前記貯湯タンクに貯められて、前記模擬負荷に応じて湯が給湯が使用されることで、給湯される湯が不足する状態を湯切れとし、
    前記模擬積算負荷ごとの湯切れが発生する確率を模擬運転結果とし、
    前記運転計画方法は、
    前記運転方法と、前記模擬運転結果が予め定められた閾値以上になる最も小さい前記模擬積算負荷である下限積算負荷とが対応付けられる運転方法選択テーブルを生成する運転方法選択テーブル生成ステップと、
    前記生成された運転方法選択テーブルを参照することで、前記需要家に給湯された際の給湯負荷の１日の積算値の実績から、予測対象の予測日での前記需要家に給湯するための運転方法を取得する運転方法取得ステップと、
    前記取得された運転方法に従って、前記需要家に給湯するために前記貯湯タンクに湯を貯めるように、湯を沸き上げる沸き上げ指令を行う運転指令ステップと
    を含む運転計画方法。
  11. 沸かした湯を貯湯タンクに貯めて需要家に給湯する貯湯式給湯装置の最適な運転方法を決定するためのプログラムであって、
    前記需要家とは異なる他の需要家に給湯された際の各時刻での給湯負荷である実負荷から算出される、１日の給湯負荷の積算値が予め定められた値である模擬積算負荷になるような各時刻での給湯負荷を模擬負荷とし、
    予め定められた運転方法で湯が前記貯湯タンクに貯められて、前記模擬負荷に応じて湯が給湯されることで、給湯される湯が不足する状態を湯切れとし、
    前記模擬積算負荷ごとの湯切れが発生する確率を模擬運転結果とし、
    前記運転方法と、前記模擬運転結果が予め定められた閾値以上になる最も小さい前記模擬積算負荷である下限積算負荷とが対応付けられる運転方法選択テーブルを生成する運転方法選択テーブル生成ステップと、
    前記生成された運転方法選択テーブルを参照することで、前記需要家に給湯された際の給湯負荷の１日の積算値の実績から、予測対象の予測日での前記需要家に給湯するための運転方法を取得する運転方法取得ステップと、
    前記取得された運転方法に従って、前記需要家に給湯するために前記貯湯タンクに湯を貯めるように、湯を沸き上げる沸き上げ指令を行う運転指令ステップと
    をコンピュータに実行させるプログラム。
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