(57)【要約】  運転計画による運転の開始後、所定日の給湯負荷の実績に基づいて、所定日のその後の給湯負荷を予測し、予測し直した給湯負荷及び貯湯タンクの貯湯残量に基づいて、運転計画立案部で生成した所定日におけるその後の運転計画を変更する運転計画補正部とを有する。
2014002131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに貯留される水を加熱する加熱源である沸き上げ部と、
前記貯湯タンクに貯留される水を加温するために、前記沸き上げ部で生成する熱量を時間帯ごとに決定する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
少なくとも前記貯湯タンクに流入する水の水温と、前記貯湯タンクから流出する水の水温及び流量とにより生成された給湯負荷データを複数の日数分記憶する給湯負荷データ記憶部と、
前記給湯負荷データ記憶部に記憶された複数の日数分の給湯負荷データを分析する給湯負荷データ分析部と、
前記給湯負荷データ記憶部に記憶された複数の日より先の所定日の給湯負荷を、前記給湯負荷データ分析部の分析に基づいて予測し、その予測結果に基づいて前記所定日の前記沸き上げ部の運転計画を生成する運転計画立案部と、
前記運転計画による運転の開始後、前記所定日の給湯負荷の実績に基づいて、前記所定日のその後の給湯負荷を予測し、予測し直した給湯負荷及び前記貯湯タンクの貯湯残量に基づいて、前記運転計画立案部で生成した前記所定日におけるその後の前記運転計画を変更する運転計画補正部と、
を有する
ことを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記運転計画補正部は、
前記所定日の給湯負荷の実績が予め予測した前記運転計画よりも下回った場合に、
予め予測した前記運転計画における時間帯ごとの前記沸き上げ部で生成する熱量を減少させ、
前記所定日の給湯負荷の実績が予め予測した前記運転計画よりも上回った場合に、
予め予測した前記運転計画における時間帯ごとの前記沸き上げ部で生成する熱量を増加させる
ことを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
前記給湯負荷データ分析部は、
前記給湯負荷データ記憶部に記憶された複数の日数分の給湯負荷データを複数のグループに分類し、
前記運転計画立案部は、
この分類した複数のグループのうち、所定の確率より発生頻度の高い給湯負荷データに基づいて前記沸き上げ部の運転計画を生成し、
前記運転計画補正部は、
前記運転計画による運転の開始後の前記所定日の給湯負荷の実績との誤差が小さい前記給湯負荷データを選択し、その選択した前記給湯負荷データに基づいて、前記所定日のその後の運転計画を生成する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯システム。
【請求項４】
連続する複数の時間帯から構成される時間帯を分析時間帯とし、
前記分析時間帯を構成する複数の時間帯の各々における給湯負荷を分析時間帯内給湯負荷データとしたとき、
前記給湯負荷データ記憶部は、
前記分析時間帯内給湯負荷データを複数の日数分記憶し、
前記給湯負荷データ分析部は、
前記給湯負荷データ記憶部に記憶された複数の日数分の前記分析時間帯内給湯負荷データを、時間帯ごとの給湯負荷の大きさに基づいて複数のグループに分類し、
前記運転計画立案部は、
前記複数のグループの中から前記分析時間帯内給湯負荷データの発生頻度に基づいて選択されるグループに対して前記所定日の分析時間帯内の給湯負荷を予測し、その予測結果に基づいて前記所定日の分析時間帯内における運転計画を生成し、
前記運転計画補正部は、
前記運転計画による運転の開始後、前記所定日の前記分析時間帯内の少なくとも１つの時間帯における給湯負荷の実績に基づいて、前記所定日の前記分析対象期間内のその後の他の時間帯における運転計画を生成する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の給湯システム。
【請求項５】
前記給湯負荷データ分析部は、
前記給湯負荷データ記憶部が記憶する複数の日数分の分析時間帯内給湯負荷データを、各分析時間帯内給湯負荷データの給湯負荷が最大となる時間帯に基づいて、複数のグループに分類する
ことを特徴とする請求項４に記載の給湯システム。
【請求項６】
前記給湯負荷データ分析部は、
前記給湯負荷データ記憶部が記憶する複数の日数分の分析時間帯内給湯負荷データを、各分析時間帯内給湯負荷データの給湯負荷が最大となる時間帯及び２番目に給湯負荷が大きい時間帯に基づいて、複数のグループに分類する
ことを特徴とする請求項４に記載の給湯システム。
【請求項７】
前記運転計画補正部は、
前記所定日の給湯実績との２乗誤差と前記グループの重みとに基づいて、前記給湯負荷データ分析部が分析した複数のグループの中から重みつき二乗誤差の少ないグループを選択し、当該選択されたグループの給湯負荷に基づいて、前記所定日のその後の給湯負荷を変更する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の給湯システム。
【請求項８】
前記給湯負荷データ記憶部は、
前記給湯負荷データとして記憶する前記所定日を平日とし、
前記給湯負荷データ分析部、前記運転計画立案部及び前記運転計画補正部は、
この平日の前記給湯負荷データに基づいて演算する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の給湯システム。
【請求項９】
前記給湯負荷データ記憶部は、
前記給湯負荷データとして記憶する前記所定日を休日とし、
前記給湯負荷データ分析部、前記運転計画立案部及び前記運転計画補正部は、
この休日の前記給湯負荷データに基づいて演算する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の給湯システム。
【請求項１０】
前記制御装置は、
１日を複数の前記分析時間帯に分割し、各分析時間帯ごとに給湯負荷データの分析、運転計画立案を行う
ことを特徴とする請求項４〜９に記載の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
給湯システムは、ヒートポンプやボイラなどの熱源機と、温水を貯留する貯湯タンクとを有し、熱源機によって加温した熱媒体の熱を利用して貯湯タンクに温水を蓄えることが可能なものである。貯湯タンクに蓄えられた温水は、シャワーや風呂あるいは台所などの給湯用途に使用される。【０００３】
貯湯タンクに蓄える温水の生成方法としては、熱源機により加熱された温水を直接貯湯タンクに蓄える直接加熱方式と、熱源機により加熱された冷媒や熱媒体と貯湯タンク内の温水との間で熱交換を行う間接加熱方式とがある。
そして、直接加熱方式の給湯システムには、エネルギー効率の高いヒートポンプを熱源機とし、大容量の貯湯タンクを備え、電気料金単価が低額である深夜に大量の温水を沸き上げる給湯システムがある。【０００４】
また、間接加熱方式の給湯システムには、一次側回路を流れる冷媒と、二次側回路を流れる水とを熱交換させる水熱交換器を有し、熱源機により加熱された冷媒の温熱を水熱交換器を介して二次側回路を流れる水に伝達させて温水を生成させるものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の技術は、貯湯タンク内の熱量が不足したときに水に熱量を追い焚きを実施するものであるが、その追い焚きにあたり、過去７日分の実績負荷をもとに当日の給湯負荷を予測し、さらに、制御当日、実績負荷が４時間後の予測負荷よりも大きくなったときに、実績負荷と現在時刻の予測負荷との差を追加蓄熱量として追い焚きを行う。これにより、給湯負荷発生時間帯が、予測した時間帯よりも前の時間帯であったときに、追い焚き量を適正にできるため、不必要な追い焚き運転を抑制し、給湯システムの省エネ性を向上させることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３２２１２号公報（たとえば、図１〜図５参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、過去の実績負荷から予測した１日に必要な総熱量の全てあるいは大半を、深夜に沸き上げることを前提としている。そして、湯切れリスクを低減するために、多くの場合、深夜沸き上げの時点で過剰に沸き上げが行われている可能性が高い。このため、制御当日の給湯負荷の実績が給湯負荷の予測を下回った場合、省エネルギー性が損なわれてしまうという課題があった。【０００７】
また、貯湯タンクの容量が小さい給湯システムや、熱源機の能力が低く高温での貯湯ができないような給湯システムの場合には、１日に必要な総熱量の全てあるいは大半を、一度に沸き上げることは困難であり、１日に何度も沸き上げ又は追い焚きを行う必要があり、その分省エネルギー性が損なわれてしまうという課題があった。【０００８】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、省エネルギー性を向上させることを実現した給湯システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る給湯システムは、水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクに貯留される水を加熱する加熱源である沸き上げ部と、貯湯タンクに貯留される水を加温するために、沸き上げ部で生成する熱量を時間帯ごとに決定する制御装置とを備え、制御装置は、少なくとも貯湯タンクに流入する水の水温と、貯湯タンクから流出する水の水温及び流量とにより生成された給湯負荷データを複数の日数分記憶する給湯負荷データ記憶部と、給湯負荷データ記憶部に記憶された複数の日数分の給湯負荷データを分析する給湯負荷データ分析部と、給湯負荷データ記憶部に記憶された複数の日より先の所定日の給湯負荷を、給湯負荷データ分析部の分析に基づいて予測し、その予測結果に基づいて所定日の沸き上げ部の運転計画を生成する運転計画立案部と、運転計画による運転の開始後、所定日の給湯負荷の実績に基づいて、所定日のその後の給湯負荷を予測し、予測し直した給湯負荷及び貯湯タンクの貯湯残量に基づいて、運転計画立案部で生成した所定日におけるその後の運転計画を変更する運転計画補正部と、を有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る給湯システムによれば、予測し直した給湯負荷及び貯湯タンクの貯湯残量に基づいて、運転計画立案部で生成した所定日におけるその後の運転計画を変更するので、省エネルギー性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る給湯システムの構成図である。
【図２】図１に示す制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す給湯負荷データ分析部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】時間毎の給湯負荷のシミュレーション結果の一例である。
【図５】給湯負荷データの集計の例である。
【図６】クラスタリングのシミュレーション結果の一例である。
【図７】運転計画立案部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】運転計画のイメージ図である。
【図９】運転計画補正部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】クラスタ見直し方法の例である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る給湯システムの変形例である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る給湯システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る給湯システム１００の構成図である。図１を参照して、給湯システム１００の構成について説明する。
本実施の形態１に係る給湯システム１００は、制御当日の給湯負荷の実績が給湯負荷の予測を下回った場合、貯湯タンクの容量が小さい給湯システムの場合、熱源機の能力が低く高温での貯湯ができない場合などにおいても、給湯システム１００の省エネルギー性を向上させることを可能とする改良が加えられている。
【００１３】
［構成説明］
給湯システム１００は、図１に示すように、水を貯留可能な貯湯タンク１、温水を生成する沸き上げ部２、供給される水同士を熱交換させる熱交換部８と、水を搬送するための一次側ポンプ２０Ａ及び二次側ポンプ２０Ｂと、水の流量や給湯温度などを制御する制御装置９９とを有している。
この給湯システム１００は、熱源側の回路であり、沸き上げ部２、熱交換部８及び一次側ポンプ２０Ａが接続されて構成される一次側回路Ａと、利用側の回路であり、貯湯タンク１、熱交換部８、及び二次側ポンプ２０Ｂが接続されて構成される二次側回路Ｂとを有している。なお、以下の説明においては、一次側回路Ａに水を流すものとして説明するが、冷媒、ブライン、熱媒体などであってもよい。
【００１４】
（貯湯タンク１）
貯湯タンク１は、熱交換部８で加温された水を貯留可能なものであり、二次側ポンプ２０Ｂの水流入側及び熱交換部８の水流出側に接続されている。
また、貯湯タンク１は、図１の矢印Ｃに示すように、水道水が貯湯タンク１内に供給されるようになっている。さらに、貯湯タンク１は、図１の矢印Ｄに示すように、貯湯タンク１内に貯留された水をシャワーや台所などに供給可能となっている。なお、図１の矢印Ｅに示すように、貯湯タンク１から流出する水の温度は、低温の水道水と混合され、ユーザーが必要とする温度に調節可能となっている。
【００１５】
（沸き上げ部２）
沸き上げ部２は、たとえば、ヒートポンプやボイラなどで構成される熱源機である。この沸き上げ部２は、熱交換部８から戻ってくる低温の一次側戻り水を加温し、一次側温水として熱交換部８に供給する。
【００１６】
（熱交換部８）
熱交換部８は、沸き上げ部２から供給された一次側回路Ａの水と、貯湯タンク１から供給された二次側回路Ｂの温水（以下、貯湯温水とも称する）との間で熱交換をさせるものである。熱交換部８は、たとえば一次側回路Ａを流れる水と二次側回路Ｂを流れる水との間で熱交換ができるような二重管熱交換器で構成するとよい。
【００１７】
（一次側ポンプ２０Ａ及び二次側ポンプ２０Ｂ）
一次側ポンプ２０Ａは、一次側回路Ａ内の水を搬送するものである。すなわち、一次側ポンプ２０Ａは、熱交換部８から流出し、熱交換部８で熱交換して温度の低下した水（一次側戻り水）を、沸き上げ部２に搬送する。
二次側ポンプ２０Ｂは、二次側回路Ｂ内の水を搬送するものである。すなわち、二次側ポンプ２０Ｂは、貯湯タンク１から流出し、熱交換部８で熱交換して温度の上昇した水を、沸き上げ部２に搬送する。
なお、一次側ポンプ２０Ａを設ける位置は、一次側戻り水が流れる配管に限定されるものではなく、一次側温水の流れる配管としてもよい。すなわち、一次側ポンプ２０Ａを設ける位置は、熱交換部８の下流側であって熱交換部８の上流側でもよい。また、二次側ポンプ２０Ｂを設ける位置は、貯湯タンク１から流出する水が流れる配管に限定されるものではない。すなわち、二次側ポンプ２０Ｂを設ける位置は、熱交換部８の下流側であって貯湯タンク１の上流側でもよい。
【００１８】
（制御装置９９）
制御装置９９は、図１に示す矢印Ｄの水温及び流量と、矢印Ｃの水温とに基づいて沸き上げ部２、一次側ポンプ２０Ａ及び二次側ポンプ２０Ｂの運転計画を生成するものである。そして、制御装置９９は、この生成した運転計画に基づいて沸き上げ部２、一次側ポンプ２０Ａ及び二次側ポンプ２０Ｂを制御する。
なお、制御装置９９の生成する運転計画は、制御装置９９が、過去の給湯負荷のデータを分析し、ユーザーにとって典型的な給湯負荷パターンを算出することで得られるようになっている。そして、この制御装置９９は、この生成された運転計画を、所定の規則に基づいて変更する機能を有しているものである。なお、制御装置９９の詳しい構成については、図２で述べるものとする。
【００１９】
なお、制御装置９９は、貯湯タンク１が常に満水を維持するようにタンクへ補給水（低温水道水）を供給してもよいし、貯湯タンク１の水位が所定の水位にまで低下した後に補給水（低温水道水）を供給してもよい。後者の場合には、貯湯タンク１への水道水配管に流量調節弁などを設置し、制御装置９９から貯湯タンク１の水位制御を行う。以下の説明では、特に断りのない限り、貯湯タンク１は常に満水を維持しているものとして説明する。
【００２０】
図２は、図１に示す制御装置９９の機能構成を示すブロック図である。図２を参照して制御装置９９の詳しい構成について説明する。
制御装置９９は、水温などを計測するデータ計測部９と、後述の給湯負荷データ記憶部３に記憶されたデータに基づいて所定の計算をする給湯負荷データ計算部１０と、データ計測部９や給湯負荷データ計算部１０などの計算結果などを記憶する給湯負荷データ記憶部３とを有している。
また、制御装置９９は、給湯負荷データ計算部１０の計算結果に対して時間帯に基づいた分析を行う給湯負荷データ分析部６と、給湯負荷データ分析部６の分析結果に基づいて、沸き上げ部２の運転計画を生成する運転計画立案部４と、運転計画立案部４の生成した運転計画の見直しをする運転計画補正部５と、運転計画補正部５で見直された運転計画に基づいて沸き上げ部２の量を調整する沸き上げ運転部７とを有している。
【００２１】
（データ計測部９）
データ計測部９は、水温及び流量を計測するセンサーである。より詳細には、データ計測部９は、給湯負荷データ計算部１０において給湯負荷データを計算するために必要なデータとして、貯湯タンク１から流出した水であって水道水と合流する前の水（図１の矢印Ｄの水温）の供給温水温度Ｔ１及び温水流量Ｗ１を、所定の周期で計測する。また、データ計測部９は、貯湯タンク１に供給する水道水の水温Ｔ２（図１の矢印Ｃの水温）を所定の周期で計測する。
ここで、データ計測部９は、たとえば貯湯タンク水位を計測することで、温水流量Ｗ１を計測するように構成される。また、供給温水温度Ｔ１、温水流量Ｗ１及び水温Ｔ２の計測周期は、たとえば１０秒や１分など、給湯負荷データ計算部１０において給湯負荷データを計算する時間刻みよりも短い周期とする。
【００２２】
なお、制御装置９９が貯湯タンク１の水量を常に満水となるように制御する場合には、温水流量Ｗ１の計測の代わりに、貯湯タンク１に供給する水道水の流量を計測し、給湯負荷データを計算するデータとして採用してもよい。この場合には、貯湯タンク１に供給する水量と貯湯タンク１から流出する水量とが同じ流量となるからである。
また、水道水の水温Ｔ２をセンサーにより計測しない構成としてもよい。この場合には、各時刻の水温の推定値（時刻により変動しない固定値としてもよい）をユーザーがあらかじめ設定できるようにしてもよいし、たとえば外気温などの制御装置９９が収集するその他の計測データをもとに自動計算できるようにしてもよい。
さらに、データ計測部９は、貯湯タンク１の内部の貯湯水温を複数箇所で計測したり、図１に示した二次側温水が配管を流れる流量や熱交換部８における加熱前後の水温を計測したりすることにより、後述する給湯負荷データ計算部１０における給湯負荷データの計算を、さらに精度よい計算式で計算できるように構成してもよい。
【００２３】
（給湯負荷データ計算部１０）
給湯負荷データ計算部１０は、データ計測部９で計測したデータを基に、貯湯タンク１から給湯へ供給する熱量を計算するものである。なお、以下の説明において、この計算結果は、給湯負荷データとも称する。
給湯負荷データ計算部１０は、所定の時間刻みに、貯湯タンク１から給湯へ供給する熱量を計算している。この所定の時間刻みは、給湯負荷データ分析部６における給湯負荷分析に必要な時間刻みに応じて決定すればよい。給湯負荷分析で行う時間刻みと同じとしてもよいが、より短くすることが望ましい。また、この所定の時間刻みは、本給湯システム１００に入力手段を設けることにより、設定変更できるようにしてもよい。
【００２４】
以下に一例として、所定の時間刻みの値が３０分である場合を例として、貯湯タンク１から給湯へ供給する熱量を計算し、給湯負荷データを得る方法について説明する。
貯湯タンク１から給湯へ供給する熱量（後述の供給熱量Ｑ）の具体的な計算方法としては、貯湯タンク１から給湯への供給温水温度Ｔ１と温水流量Ｗ１と、貯湯タンク１に供給する水道水の水温Ｔ２を用いて、以下の式で計算することができる。
Ｑ＝（Ｔ１−Ｔ２）×Ｗ１
なお、上式において、単位変換や定数倍については記載を省略した。また、データ計測部９において供給温水温度Ｔ１、温水流量Ｗ１及び水温Ｔ２以外のデータを計測している場合には、これら計測データを用いて、別の計算式により給湯負荷データを計算してもよい。
【００２５】
データ計測部９における計測周期が１分で、所定の時間刻みが３０分の場合は、計測データを用いて計算した１分周期の値を３０分積算すればよい。すなわち、１分周期の供給熱量の値を３０分積算した給湯負荷の総和が、給湯負荷データとして計算されることになる。
【００２６】
（給湯負荷データ記憶部３）
給湯負荷データ記憶部３は、データ計測部９、給湯負荷データ計算部１０、給湯負荷データ分析部６、運転計画立案部４及び運転計画補正部５で計算された給湯負荷データを記憶するものである。たとえば、給湯負荷データ計算部１０において、給湯負荷データ記憶部３は、給湯負荷データ計算部１０で計算した所定期間分（たとえば、１日分）の給湯負荷データを、複数の所定期間分（複数の日数分、たとえば１００日分）記憶する。
なお、本実施の形態では、給湯負荷データ記憶部３が複数の日数分の給湯負荷データを記憶しているものとして説明する。また、給湯負荷データ記憶部３は、データ計測部９で計測した計測データも合わせて記憶してもよい。
【００２７】
（給湯負荷データ分析部６）
給湯負荷データ分析部６は、給湯負荷データ記憶部３に記憶された複数の日数分の給湯負荷データを、給湯負荷が最大となる時間帯に基づいて複数のグループに分類する。給湯負荷データ分析部６の分析結果は、給湯負荷データ記憶部３に記憶される。なお、以下の説明において、この分類されたグループのことをクラスタとも称する。給湯負荷データ分析部６のクラスタの生成方法については後述の図３で説明する。
【００２８】
（運転計画立案部４）
運転計画立案部４では、給湯負荷データ分析部６における分析結果に基づいて、１日１回、翌日の給湯負荷を予測し、その予測結果に基づいて沸き上げ部２の運転計画を生成するものである。より詳細には、運転計画立案部４は、何時から何分間ずつ、どのような指令値（たとえばヒートポンプ周波数や出力など）で、沸き上げ部２の沸き上げを行うかを２４時間分計画する。なお、運転計画立案部４は、便宜上、翌日の給湯負荷を予測するものとして説明したがそれに限定されるものではない。たとえば、沸き上げ部２の制御実行当日の３時から翌日３時までの２４時間分の予測と計画を、当日の深夜１時や２時などに行ってもよい。運転計画立案部４で生成された運転計画は、給湯負荷データ記憶部３に記憶される。
【００２９】
（運転計画補正部５）
運転計画補正部５は、給湯負荷の実績に基づいて、運転計画立案部４が生成した運転計画の見直しを行うものである。より詳細には、運転計画補正部５は、給湯負荷の実績に基づき、所定時間ごとに運転計画立案部４が生成した運転計画の見直しを行う。なお、本実施の形態では、この所定時間が３時間である場合を例に説明するが、それに限定されるものではない。運転計画補正部５で見直した運転計画は、給湯負荷データ記憶部３に記憶される。
ここで、すでに運転計画補正部５が見直しを実施していたとき、その既に見直しした運転計画を補正計画と称するものとする。運転計画補正部５は、この補正計画がある場合には、補正計画の実施を維持するのではなく、あらためてその補正計画の内容の見直しを行う。
【００３０】
（沸き上げ運転部７）
沸き上げ運転部７は、運転計画補正部５が生成した補正計画に基づき、沸き上げ部２における沸き上げ量を制御するものである。沸き上げ運転部７が３時間で沸き上げる熱量は、当該３時間の予測給湯負荷分である。したがって、沸き上げ運転部７が沸き上げ途中に給湯負荷が発生したような場合などのように、運転計画や補正計画において計画した沸き上げ時間と、制御時に実際に行われる沸き上げの時間とは異なる結果となることもある。
【００３１】
また、たとえば貯湯タンク１の貯湯温水の温度と沸き上げ部２からの一次側温水の温度が近づいてきた場合には、熱交換部８による熱交換がほとんどなくなる。このような場合には、たとえ補正計画が運転であったとしても、沸き上げ部２の運転は停止させる。
この沸き上げ運転部７の停止に伴い、当該３時間で沸き上げ予定であったが沸き上げられなかった熱量分の沸き上げは、所定以上の効率で熱交換が可能となった段階で再開してもよい。
また、貯湯残量が所定の下限に達した場合には、たとえ補正計画が停止であったとしても、沸き上げ部２の運転を再開させるようにするとよい。一般に、貯湯タンク１の湯切れを回避するために、配管部や貯湯タンク１内にバックアップ用のヒータを設置していることが多い。貯湯残量の所定の下限の設定としては、バックアップ用のヒータの起動条件を考慮して設定と、省エネルギー性を向上させることができる。
【００３２】
［給湯負荷データ分析部６の動作］
図３は、図２に示す給湯負荷データ分析部６の処理の流れを示すフローチャートである。図４は、時間毎の給湯負荷のシミュレーション結果の一例である。図５は、給湯負荷データの集計の例である。図６は、クラスタリングのシミュレーション結果の一例である。
なお、図５（ａ）は給湯負荷データの集計結果を示し、図５（ｂ）はその集計結果を後述するクラスタリングした結果である。また、図６（ａ）は第１ピーク（Ｃ）で第２ピーク（Ｂ）のクラスタにおけるシュミレーション結果であり、図６（ｂ）は、図８の第１ピーク（Ｂ）で第２ピーク（Ｃ）のクラスタにおけるシュミレーション結果である。
図３〜図６を参照して、給湯負荷データ分析部６の動作などについて説明する。
【００３３】
（ステップＳ１）
給湯負荷データ分析部６は、給湯負荷データ記憶部３に記憶された複数の日数分の給湯負荷データを読み込む。
【００３４】
（ステップＳ２）
給湯負荷データ分析部６は、ステップＳ１で読み込んだ各日の給湯負荷データを、２つの時間帯に分割する。
【００３５】
本実施の形態では、分割する時刻として、一般家庭では通常給湯負荷がほとんど発生しないと考えられる深夜３時と、その１２時間後であり１日のうちで比較的給湯負荷が小さいと考えられる１５時とした場合について説明する。
すなわち、給湯負荷データ分析部６は、各日の給湯負荷データを、３時〜１５時の給湯負荷と、１５時〜翌日３時の給湯負荷とに分割する。このため、図３では、「３時〜１５時のデータ（１００日分）」と「１５時〜翌日３時のデータ（１００日分）」と記載している。
なお、図４は、所定の条件における１００日分の給湯負荷のシミュレーション結果の一例である。この結果からも３時〜１５時の給湯負荷と、１５時〜翌日３時の給湯負荷とに分割することが好ましいことが示されているが、それに限定されるものではなく、給湯システム１００を導入する家庭の実態などに応じて、別の時刻を設定してもよい。
【００３６】
このように、給湯負荷データ分析部６は、給湯負荷データを分割し、分割したデータそれぞれに対して分析を行う。以下の説明では、「３時〜１５時の給湯負荷」の分析の説明については省略し、「１５時〜翌日３時の給湯負荷」の分析の説明についてするものとする。
【００３７】
（ステップＳ３−１）
給湯負荷データ分析部６は、ステップＳ２で分割した各日の１５時〜翌日３時のデータを、所定の分析時間刻みで集計する。以下の説明では、一例として、この所定の分析時間刻みは３時間に設定されているものとして説明する。
まず、給湯負荷データ分析部６は、給湯負荷データ計算部１０によって３０分単位で計測された３時間分の給湯負荷データを積算する。なお、給湯負荷データ分析部６は、所定の分析時間刻みが３時間であることから、１５時〜翌日３時の１２時間は、４つの時間帯（Ａ）１５〜１８時、（Ｂ）１８〜２１時、（Ｃ）２１〜２４時、（Ｄ）２４〜３時に分割する。すなわち、給湯負荷データ分析部６は、給湯負荷データ計算部１０によって３０分単位で計測された３時間分の湯負荷データを、（Ａ）〜（Ｄ）の４つの時間帯で積算す（図５（ａ）の状態）。
【００３８】
（ステップＳ３−２）
３時間単位でみたときの最大給湯負荷を第１ピーク、その時間帯を第１ピーク時間帯、２番目に大きい給湯負荷を第２ピーク、その時間帯を第２ピーク時間帯と称するものとする。たとえば、ある日の給湯負荷が（Ａ）〜（Ｄ）の各時間帯において「（Ａ）５ｋＷｈ、（Ｂ）１０ｋＷｈ、（Ｃ）２０ｋＷｈ、（Ｄ）３ｋＷｈ」とすると、第１ピーク時間帯は（Ｃ）で、第２ピーク時間帯は（Ｂ）であり、「（Ａ）５ｋＷｈ、（Ｂ）２０ｋＷｈ、（Ｃ）１０ｋＷｈ、（Ｄ）３ｋＷｈ」とすると、第１ピーク時間帯は（Ｂ）で、第２ピーク時間帯は（Ｃ）である。
本ステップＳ３−２において、給湯負荷データ分析部６は、ステップＳ３−１で集計したデータを、第１ピーク時間帯と第２ピーク時間帯が同じもの同士でグループ分け（クラスタリング）を行う。なお、ステップＳ３−１で集計したデータは、（Ａ）〜（Ｄ）の各時間帯における３０分ごとのものである。
【００３９】
たとえば、１００日分の午後の給湯負荷は、以下のようにグループ分けされる。
クラスタ１：第１ピーク（Ｃ）、第２ピーク（Ｂ）、発生頻度５０％（１００日中５０）。
クラスタ２：第１ピーク（Ｂ）、第２ピーク（Ｄ）、発生頻度３０％（１００日中３０）。
クラスタ３：第１ピーク（Ｂ）、第２ピーク（Ｄ）、発生頻度１０％（１００日中１０）。
クラスタ４：第１ピーク（Ｃ）、第２ピーク（Ｄ）、発生頻度８％（１００日中８日）。
クラスタ５：第１ピーク（Ａ）、第２ピーク（Ｂ）、発生頻度２％（１００日中２日）
【００４０】
また、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、クラスタ１とクラスタ２に分類される給湯負荷データ（シミュレーション結果）を一例として示しておく。
図６（ａ）の給湯負荷データは、給湯負荷データ分析部６に分析されることによって、第１ピーク（Ｃ）で第２ピーク（Ｂ）のクラスタにグループ分けされるシュミレーション結果である。
また、図６（ｂ）は給湯負荷データ分析部６に分析されることによって、第１ピーク（Ｂ）で第２ピーク（Ｃ）のクラスタにグループ分けされるシュミレーション結果である。。
【００４１】
（ステップＳ３−３）
給湯負荷データ分析部６は、ステップＳ３−２の各クラスタについて、各時間帯（３時間）の給湯負荷の平均と標準偏差を求める。これらのデータは、運転計画立案部４と運転計画補正部５で用いる統計データである。
【００４２】
（ステップＳ４−１）〜（ステップＳ４−３）
ステップＳ３−１〜ステップＳ３−３においては、給湯負荷データ分析部６が、ステップＳ２で分割した各日の１５時〜翌日３時のデータに対して演算を実施した。
本ステップＳ４−１〜ステップＳ４−３では、給湯負荷データ分析部６が、ステップＳ２で分割した各日の３時〜１５時のデータに対して、ステップＳ３−１〜ステップＳ３−３と対応する演算を実施する。
【００４３】
（ステップＳ５）
給湯負荷データ分析部６は、ステップＳ１〜ステップＳ４−３までの分析結果などを給湯負荷データ記憶部３に記憶する。
【００４４】
なお、ステップＳ３−２及びステップＳ４−２の分析方法では、第１ピークと第２ピークに着目してクラスタリングを行ったが、第１ピークのみに着目してクラスタリングをしてもよいし、第３ピークや第４ピークまでを着目してクラスタリングをしてもよい。
たとえば、日々の生活パターンがほとんど変わらない家庭では、毎日同じ時間帯に非常に大きい第１ピーク（給湯負荷）が発生し、第２ピークから第４ピークの給湯負荷量に大差がない、という結果になる。このような場合には、第２ピークは考慮する必要は特になく、第１ピークのみに着目してクラスタリングしてもよいといえる。
【００４５】
さらに、ステップＳ１〜ステップＳ４−３の分析方法では、給湯負荷データ記憶部３に記憶された複数の日数分のデータを特に日によって区別しない分析方法について説明したが、それに限定されるものではない。たとえば、平日と休日などのように、日について異なるグループに分けておいて分析してもよい。
このようにすることで、翌日が平日のときは過去の平日のデータのみで、翌日が休日のときは過去の休日のデータのみでデータ分析をすることができ、より適切なデータ分析を行うことができる。
【００４６】
また、給湯負荷データ分析部６は、一例として、この所定の分析時間刻みは３時間に設定されているものとして説明したがそれに限定されるものではない。たとえば、３時〜１５時が分析対象のとき、１２時間の分割を「（Ａ）３〜６時、（Ｂ）６〜１０時（４時間）、（Ｃ）１０〜１３時、（Ｄ）１３〜１５時（２時間）」などとしてもよい。
このようにすることで、昼食の準備と後片付けが発生する１２時の前後１時間は同じ時間帯（Ｃ）となり、運転計画立案部４にとって、より適切なクラスタリングを行える場合がある。１２時前後を同じ時間帯にするという視点では、１日を分割する時刻を３時と１５時ではなく、他の時刻にしてもよい。
いずれの場合も、給湯負荷データ分析部６と給湯負荷データ記憶部３の説明で例示した時間単位や時刻などを変更すれば対応可能である。これら各種設定項目の設定値については、給湯システム１００に入力手段を設けることにより、ユーザーや設置業者なども設定変更できるようにしてもよい。
【００４７】
［運転計画立案部４の動作］
図７は、運転計画立案部４の処理の流れを示すフローチャートである。図８は、運転計画のイメージ図である。図７及び図８を参照して、運転計画立案部４の動作などについて説明する。
上述した給湯負荷データ分析部６の動作は、「３時〜１５時（ステップＳ４−１〜ステップＳ４−３）」と「１５時〜翌日３時（ステップＳ３−１〜ステップＳ３−３）」とに大別されたが、運転計画立案部４の動作についても、「３時〜１５時（ステップＳ１２−１〜ステップＳ１２−３）」と「１５時〜翌日３時（ステップＳ１１−１〜ステップＳ１１−３）」とに大別される。
【００４８】
（ステップＳ１１−１）
運転計画立案部４は、給湯負荷データ分析部６で生成した複数のクラスタ（対象：１５時〜翌日３時）のうち１つを選択する。この選択の基準としては、発生頻度が最大のクラスタを選択してもよいし、第１ピークが最も早い時間帯のクラスタの中から発生頻度が最大のクラスタを選択してもよい。後者は、湯切れリスクが発生する可能性を減らすための選択方法である。給湯負荷データ分析部６の説明で述べたクラスタ１からクラスタ５の分類の例では、前者の選択方法ではクラスタ１を、後者の選択方法ではクラスタ２を選択することになる。
【００４９】
なお、発生頻度が低いクラスタについては、例外的な給湯負荷パターンであるとみなし、対象とするクラスタから除外してもよい。たとえば、給湯負荷データ分析部６の動作説明で述べたクラスタ１からクラスタ５に分けれた場合において、発生頻度５％以下であるクラスタ５は除外してもよいということである。
【００５０】
（ステップＳ１１−２）
運転計画立案部４は、ステップＳ１１−２で選択されたクラスタに対する、翌日３時間ごとの給湯負荷を予測する。なお、本実施の形態では、たとえば給湯負荷データ分析部６で計算した３時間ごとの平均と標準偏差を用いて、「給湯負荷予測＝平均＋標準偏差×調整係数」とすることで給湯負荷を予測する方法を採用している。ここで調整係数とは、湯切れリスクを回避するために導入する設定パラメータであり、たとえば１．０や１．５などと設定する。
【００５１】
（ステップＳ１１−３）
運転計画立案部４は、ステップＳ１１−２で予測した３時間ごとの予測給湯負荷を供給するように、沸き上げ部２の３時間ごとの運転計画を立案する。
たとえば、１５時〜翌日３時「（Ａ）１５〜１８時、（Ｂ）１８〜２１時、（Ｃ）２１〜２４時、（Ｄ）２４〜３時」の予測給湯負荷が「（Ａ）５ｋＷｈ、（Ｂ）１０ｋＷｈ、（Ｃ）２０ｋＷｈ、（Ｄ）３ｋＷｈ」であったとする（図８（ａ）参照）。このときの運転計画は、以下のようになる。なお、以下の（Ａ）〜（Ｄ）は、上記の時間帯に対応する運転計画を示している。
【００５２】
（Ａ）１５時に沸き上げを開始し、５ｋＷｈ熱供給した段階で沸き上げを停止する。
（Ｂ）１８時に沸き上げを開始し、１０ｋＷｈ熱供給した段階で沸き上げを停止する。
（Ｃ）２１時に沸き上げを開始し、２０ｋＷｈ熱供給した段階で沸き上げを停止する。
（Ｄ）２４時に沸き上げを開始し、３ｋＷｈ熱供給した段階で沸き上げを停止する。
【００５３】
ここで、何分間沸き上げが必要かは、事前に与える沸き上げ部２の特性により決まる。たとえば、給湯システム１００の沸き上げ部２が、１ｋＷｈの熱量を供給するのに５分間沸き上げが必要であるような熱源であるとすると、運転計画は以下のようになる。
（Ａ）１５時〜１５時２５分：運転（５ｋＷｈ熱供給）
１５時２５分〜１８時：停止
（Ｂ）１８時〜１８時５０分：運転（１０ｋＷｈ熱供給）
１８時５０分〜２１時：停止
（Ｃ）２１時〜２２時４０分：運転（２０ｋＷｈ熱供給）
２２時４０分〜２４時：停止
（Ｄ）２４時〜２４時１５分：運転（３ｋＷｈ熱供給）
２４時１５分〜３時：停止
【００５４】
なお、沸き上げ部２への指令値は、一定である必要はない。すなわち、沸き上げ部２で発生させる熱量については変動させるようにしてもよい。たとえば、上記の１８時〜１８時５０分における１０ｋＷｈ相当の熱量を供給するにあたり、沸き上げ部２の特性に応じて、指令値を変動させてもよい。
また、本ステップＳ１１−３において、運転計画立案部４は、放熱ロスをできる限り回避するよう、各時間帯（３時間ごと）の予測給湯負荷分は、その予測した時間帯に沸き上げを行うように計画する。たとえば、図８（ｂ）に示すように、（Ａ）の時間帯では、２５分沸き上げを実施するが、この沸き上げは（Ａ）の時間帯内で実施するように計画するということである。
さらに、本ステップＳ１１−３において、運転計画立案部４は、図８（ｂ）に示すように、湯切れをできる限り回避するよう、各時間帯の最初に沸き上げを行う。
【００５５】
（ステップＳ１２−１）〜（ステップＳ１２−３）
ステップＳ１１−１〜ステップＳ１１−３においては、運転計画立案部４が、翌日３時のデータに対して運転計画を作成した。
本ステップＳ１２−１〜ステップＳ１２−３では、運転計画立案部４が、３時〜１５時のデータに対して、ステップＳ１１−１〜ステップＳ１１−３と対応する処理をして、運転計画を作成する。
【００５６】
（ステップＳ１３）
運転計画立案部４は、ステップＳ１１−１〜ステップＳ１１−３及びステップＳ１２−２〜ステップＳ１２−３で作成した運転計画を、それぞれ給湯負荷データ記憶部３に記憶する。
【００５７】
［運転計画補正部５の動作］
図９は、運転計画補正部５の処理の流れを示すフローチャートである。図１０は、クラスタ見直し方法の例である。図９及び図１０を参照して、運転計画補正部５の動作などについて説明する。
【００５８】
（ステップＳ２１）
運転計画補正部５は、現在時刻が次の（１）〜（４）であるか否かを判定する。なお、（１）３時、（２）６時、９時又は１２時、（３）１５時、（４）１８時、２１時又は２４時とする。
運転計画補正部５は、（１）３時であると判定すると、時間で沸き上げる熱量を決定するステップＳ２２に進む。
運転計画補正部５は、（２）６時、９時又は１２時であると判定するとステップＳ２５に進む。
運転計画補正部５は、（３）１５時であると判定すると、３時間で沸き上げる熱量を決定するステップＳ２２に進む。
運転計画補正部５は、（４）１８時、２１時又は２４時であると判定すると、選択しているクラスタの見直しを行うステップＳ２７に進む。
【００５９】
（ステップＳ２２）
運転計画補正部５は、次の３時間で沸き上げる熱量Ｑを決定し、ステップＳ２３に進む。なお、運転計画補正部５は、次の３時間で沸き上げる熱量Ｑの決定方法は、次のように実施する。
Ｑ１、Ｑ０及びＱ＿ｂａｓｅを次のように定義する。
現在時刻が３時のときは、運転計画立案部４が計画した３時〜６時の熱量をＱ１とし、６時、９時又は１２時のときは後述するステップＳ２６で予測した次の３時間の給湯負荷予測をＱ１とし、１５時のときは運転計画立案部４が計画した１５時〜１８時の熱量をＱ１とし、１８時、２１時又は２４時のときは後述するステップＳ２８で予測した次の３時間の給湯負荷予測をＱ１と定義する。また、現在の貯湯残量をＱ０と定義する。さらに、湯切れリスクを低減するために、運転計画の見直しの実行時に貯湯タンク１に残っていることが望ましい熱量を、基準貯湯残量Ｑ＿ｂａｓｅと定義する。
このとき、次の３時間で沸き上げる熱量Ｑは、基準貯湯残量Ｑ＿ｂａｓｅを用いて次式で与える。
Ｑ＝（Ｑ＿ｂａｓｅ−Ｑ０）＋Ｑ１
なお、上式の計算の結果Ｑが負の値となれば、Ｑ＝０とする。
このように、ステップＳ２２において、運転計画補正部５は、次の３時間で沸き上げる熱量Ｑの決定する。
【００６０】
このように、ステップＳ２２では、補正を実行する時点の基準貯湯残量とＱ＿ｂａｓｅの差分を次の３時間の沸き上げ量に加えることで、直前３時間における給湯負荷の実績と予測の誤差を吸収することができる。
すなわち、給湯負荷の実績が予め予測した運転計画よりも下回っている場合には、予め予測した運転計画における時間帯ごとの沸き上げ部２で生成する熱量を減少させるように、制御装置９９によって沸き上げ部２が制御される。また、給湯負荷の実績が予め予測した運転計画を上回っている場合には、予め予測した運転計画における時間帯ごとの沸き上げ部２で生成する熱量を増加させるように、制御装置９９によって沸き上げ部２が制御される。
なお、次の３時間の給湯負荷の実績が予測と一致した場合には、３時間後の時点での貯湯残量が基準貯湯残量Ｑ＿ｂａｓｅと一致することになる。
【００６１】
（ステップＳ２３）
運転計画補正部５は、次の３時間で沸き上げる熱量Ｑに対する補正計画を生成し、ステップＳ２３に進む。なお、補正計画は、現在時刻に沸き上げを開始し、熱量Ｑの沸き上げが完了する時刻で沸き上げを停止する。
本ステップＳ２３では、ステップＳ２６又はステップＳ２８から移行しているときに、新たにクラスタが変更されている。
【００６２】
（ステップＳ２４）
運転計画補正部５は、ステップＳ２３で生成した補正計画を給湯負荷データ記憶部３に記憶する。
【００６３】
（ステップＳ２５）
運転計画補正部５は、選択しているクラスタの見直しを行う。ここで、本ステップＳ２５及び後述するステップＳ２６の説明にあたり、現在時刻が９時である場合を例として説明する。なお、６時及び１２時のときも考え方は同様である。
運転計画補正部５は、たとえば以下の手順により、新たに選択するクラスタを決定する。まず、運転計画補正部５は、３時から現在時刻（９時）までの給湯負荷実績を３時間ごとに集計する。次に、運転計画補正部５は、集計した負荷実績と、各クラスタにおける３時間ごとの平均給湯負荷との二乗誤差を計算する。そして、運転計画補正部５は、全クラスタの中で、二乗誤差の和が最小のクラスタを新たに選択する。本ステップＳ２５における新たに選択するクラスタの決定方法の具体例については、後述するステップＳ２７で説明する。
【００６４】
（ステップＳ２６）
運転計画補正部５は、新たに選択したクラスタに対する次の３時間（９時〜１２時）の給湯負荷を予測する。ここで、本ステップＳ２６及び後述するステップＳ２７の説明にあたり、現在時刻が２１時である場合を例として説明する。なお、１８時及び２４時のときも考え方は同様である。
本実施の形態では、運転計画補正部５の給湯負荷の予測方法は、運転計画立案部４における予測の方法と同一とする。すなわち、給湯負荷の３時間ごとの平均と標準偏差を用いて、「給湯負荷予測＝平均＋標準偏差×調整係数」とすることで給湯負荷を予測する。
【００６５】
（ステップＳ２７）
運転計画補正部５は、選択しているクラスタの見直しを行う。
運転計画補正部５は、たとえば、ステップＳ２５における手順と同様の手順により、新たに選択するクラスタを決定する。
まず、運転計画補正部５は、１５時から現在時刻（２１時）までの給湯負荷実績を３時間ごとに集計する。
次に、運転計画補正部５は、集計した負荷実績と、各クラスタにおける３時間ごとの平均給湯負荷との二乗誤差を計算する。
そして、運転計画補正部５は、全クラスタの中で、二乗誤差の和が最小のクラスタを新たに選択する。
【００６６】
ここで、図１０を参照して運転計画補正部５のクラスタの決定方法について具体的に説明する。
まず、運転計画補正部５は、現在時刻が２１時であることから、１５時〜１８時と、１８時〜２１時とにおける負荷実績を集計する。なお、１５時〜１８時の負荷実績は、「３」であり、１８時〜２１時の負荷実績は「１２」である。
次に、運転計画補正部５は、１５時〜１８時の負荷実績と、ステップＳ３−２で行ったクラスタリングによって生成したクラスタの１５時〜１８時における平均給湯負荷との二乗誤差を計算する。同様に、運転計画補正部５は、１８時〜２１時の負荷実績と、クラスタの１８時〜２１時における平均給湯負荷との二乗誤差を計算する。なお、この図１０の説明の例では、ステップＳ３−２のクラスタリングでクラスタ１〜３の計３つが生成された場合を例に説明している。
そして、運転計画補正部５は、クラスタ１〜３の中で、クラスタ１の二乗誤差の和が最小であるので、このクラスタ１を新たに選択する。
【００６７】
なお、本実施の形態では、運転計画補正部５は、ステップＳ２５及びＳ２７において、二乗誤差に基づいた処理をするものとして説明したが、それに限定されるものではなく、誤差の絶対値などを採用してもよい。
また、二乗誤差そのものではなく、クラスタごとに設定可能な重み係数をかけた二乗誤差を用いて、選択するクラスタを決定してもよい。たとえば、現在選択されているクラスタには最大の重みをかけて優先的に選択されるようにしてもよいし、各クラスタの発生頻度に応じた重み係数をかけてもよい。
さらに、直前の３時間が第１ピークであるクラスタであると予測している場合に、給湯負荷の実績が、予測したクラスタの平均±標準偏差程度の範囲にある場合には、クラスタの見直しを行わないなどとしてもよい。
【００６８】
（ステップＳ２８）
運転計画補正部５は、新たに選択したクラスタに対する次の３時間（９時〜１２時）の給湯負荷を予測する。
本実施の形態では、運転計画補正部５の給湯負荷の予測方法は、運転計画立案部４における予測の方法と同一とする。すなわち、給湯負荷の３時間ごとの平均と標準偏差を用いて、「給湯負荷予測＝平均＋標準偏差×調整係数」とすることで給湯負荷を予測する。
【００６９】
（その他）
なお、本実施の形態１では、１日を２つの分析時間帯に分離して、それぞれ個別に分析や計画・補正を行ったが（図４参照）、分離しないでもよい。
【００７０】
［変形例］
図１１は、実施の形態１に係る給湯システム１００の変形例である。この構成では、熱交換部８は、貯湯タンク１の内部に設置する。熱交換部８はたとえば伝熱コイルなどとなる。この図１１の構成の場合には、図１に示す構成とは異なり、二次側温水用の配管やポンプを設ける必要はない。図１１の構成であっても、図１に示す給湯システム１００と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
［実施の形態１に係る給湯システム１００の有する効果］
実施の形態１に係る給湯システム１００は、給湯負荷データ分析部６が過去の給湯負荷データを特徴分析によりクラスタリングし（ステップＳ３−２、ステップＳ４−２）、運転計画立案部４がユーザーにとって典型的な給湯負荷パターンからなる運転計画を生成し（ステップＳ１１−１〜ステップＳ１３）、運転計画補正部５がこの生成された運転計画を変更する（ステップＳ２２、Ｓ２３、Ｓ２５〜Ｓ２８）。
これにより、制御装置９９の制御当日の給湯負荷の実績が、選択したクラスタに分類されるような給湯負荷パターンのときには、予測精度が高い給湯負荷予測に基づく運転計画に従う運転により、省エネを実現することができる。
また、制御当日の給湯負荷の実績が、選択したクラスタに分類されるような給湯負荷パターンでなかったときでも、実際の給湯負荷パターンに合わせた補正計画に従う運転により、省エネを実現することができる。
【００７２】
実施の形態２．
本実施の形態２では、実施の形態１との相違点を中心に説明するものとする。実施の形態２では、入力手段を設け、ランニングコスト最小化を目的とした運転を選択できるようにしたものである。すなわち、本実施の形態２では、電気料金単価が時間帯別料金である場合に、電気料金単価を考慮した運転計画とその運転計画の変更を行い、ランニングコスト最小化を目的とした運転を選択できるようにしたものである。
【００７３】
運転計画の作成方法、すなわち［給湯負荷データ分析部６の動作］については、実施の形態１と同様である。
一方、３時間ごとの沸き上げ方法、すなわち［運転計画立案部４の動作］については、実施の形態１とは異なる。実施の形態２では、沸き上げ計画を以下の手順で修正する。
【００７４】
まず、３〜６時の計画はそのままとする。
【００７５】
次に、６〜９時の計画を変更する。
６〜９時の電気料金単価が３〜６時の電気料金単価よりも小さい場合、又は同じ場合には、計画を変更しない。
６〜９時の電気料金単価が３〜６時の電気料金単価よりも大きい場合には、もともと６〜９時に計画していた沸き上げ量を３〜６時に沸き上げるように計画を変更する。これにより、３〜６時に沸き上げ可能な最大量を超える場合には、３〜６時は沸き上げ可能な最大量とし、６〜９時はもともと６〜９時に計画していた沸き上げ量から３〜６時に変更した残りの分を沸き上げる。
【００７６】
次に、９〜１２時の計画を変更する。
９〜１２時の電気料金単価が３〜６時と６〜９時の電気料金単価のどちらよりも小さい場合、又は同じ場合には、計画を変更しない。
９〜１２時の電気料金単価が３〜６時の電気料金単価よりも小さく、６〜９時の電気料金単価も大きい場合には、もともと９〜１２時に計画していた沸き上げ量を６〜９時に沸き上げるように計画を変更する。これにより、６〜９時に沸き上げ可能な最大量を超える場合には、６〜９時は沸き上げ可能な最大量とし、９〜１２時はもともと９〜１２時に計画していた沸き上げ量から６〜９時に変更した残りの分を沸き上げる。
９〜１２時の電気料金単価が３〜６時の電気料金単価よりも大きく、６〜９時の電気料金単価も小さい場合には、もともと９〜１２時に計画していた沸き上げ量を３〜６時に沸き上げるように計画を変更する。これにより、３〜６時に沸き上げ可能な最大量を超える場合には、３〜６時は沸き上げ可能な最大量とし、９〜１２時はもともと９〜１２時に計画していた沸き上げ量から３〜６時に変更した残りの分を沸き上げる。
【００７７】
９〜１２時の電気料金単価が３〜６時と６〜９時の電気料金単価のどちらよりも大きい場合には、３〜６時と６〜９時の電気料金単価により計画の修正方法が異なる。
３〜６時の電気料金単価の方が小さい場合には、もともと９〜１２時に計画していた沸き上げ量を３〜６時に沸き上げるように計画を変更する。これにより、３〜６時に沸き上げ可能な最大量を超える場合には、３〜６時は沸き上げ可能な最大量とする。
【００７８】
９〜１２時はもともと９〜１２時に計画していた沸き上げ量から３〜６時に変更した残りの分を沸き上げる。さらに、上記により変更された９〜１２時の沸き上げ量を６〜９時に沸き上げるように変更する。これにより、６〜９時に沸き上げ可能な最大量を超える場合には、６〜９時は沸き上げ可能な最大量とする。
９〜１２時は上記により変更された９〜１２時の沸き上げ量から６〜９時に変更した残りの分を沸き上げる。
【００７９】
９〜１２時の電気料金単価の方が３〜６時と６〜９時の電気料金単価のどちらよりも小さい場合には、もともと９〜１２時に計画していた沸き上げ量を６〜９時に沸き上げるように変更する。これにより、６〜９時に沸き上げ可能な最大量を超える場合には、６〜９時は沸き上げ可能な最大量とする。
９〜１２時はもともと９〜１２時に計画していた沸き上げ量から６〜９時に変更した残りの分を沸き上げる。
さらに、上記により変更された９〜１２時の沸き上げ量を３〜６時に沸き上げるように変更する。これにより、３〜６時に沸き上げ可能な最大量を超える場合には、３〜６時は沸き上げ可能な最大量とする。９〜１２時は上記により変更された９〜１２時の沸き上げ量から３〜６時に変更した残りの分を沸き上げる。
【００８０】
１２時以降についても同様の手順で、３時間ごとの沸き上げを、実施の形態１の方法で計画した時刻よりも前の時刻の中で単価が小さい時間帯にシフトしていく。予測・計画・補正の時間帯設定を３時間ごとに固定せず、時間帯別の電気料金単価に応じた設定とするとよい。
【００８１】
なお、補正の方法、すなわち［運転計画補正部５の動作］についてであるが、実施の形態１で述べた補正方法により、クラスタの見直しを行う。さらに、実施の形態２で述べた電気料金単価を考慮した計画の修正方法と同じ考え方で、現在時刻以降の沸き上げ量を変更する。
【００８２】
［実施の形態２に係る給湯システムの有する効果］
実施の形態２に係る給湯システムは、実施の形態１に係る給湯システムの有する効果に加えて、電気料金単価を考慮した運転計画とその運転計画の変更をすることで、ランニングコストを低減することができる。
【００８３】
実施の形態３．
図１２は、実施の形態３に係る給湯暖房システム２００の構成図である。本実施の形態３では、実施の形態１、２との相違点を中心に説明するものとする。実施の形態１、２の給湯システム１００は給湯向けの温水供給に関するものであったが、実施の形態３では給湯暖房システム２００に関するものである。
この場合、任意の時刻に給湯側の温水供給をすることができるとは限らない。暖房側の要求（たとえば室温制御）と連動して、給湯側の運転計画立案や補正を行ってもよい。
なお、基本的には給湯運転と暖房運転のどちらを優先してもよいが、室温が非常に低下している場合などは暖房運転を優先して行わなければならない。このような場合には、実施の形態１、２で述べた方法に基づいた制御を実行中に、給湯運転が一時的に中断されることになる。しかし、中断されたとしても、３時間ごとの予測給湯負荷の分は、予測した３時間で沸き上げるように、沸き上げ運転部７で制御を行う。
【００８４】
［実施の形態３に係る給湯暖房システム２００の有する効果］
実施の形態３に係る給湯暖房システム２００は、沸き上げ部２で生成される熱を給湯でなく暖房に用いるように構成したものであるが、実施の形態１、２の給湯システム１００と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００８５】
１  貯湯タンク、２  沸き上げ部、３  給湯負荷データ記憶部、４  運転計画立案部、５  運転計画補正部、６  給湯負荷データ分析部、７  沸き上げ運転部、８  熱交換部、９  データ計測部、１０  給湯負荷データ計算部、２０Ａ  一次側ポンプ、２０Ｂ  二次側ポンプ、９９  制御装置、１００  給湯システム、２００  給湯暖房システム、Ａ  一次側回路、Ｂ  二次側回路。
【図１】
2014002131.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年10月31日(2014.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る給湯システムは、水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクに貯留される水を加熱する加熱源である沸き上げ部と、貯湯タンクに貯留される水を加温するために、沸き上げ部で生成する熱量を時間帯ごとに決定する制御装置とを備え、制御装置は、少なくとも貯湯タンクに流入する水の水温と、貯湯タンクから流出する水の水温及び流量とにより生成された給湯負荷データを複数の日数分記憶する給湯負荷データ記憶部と、給湯負荷データ記憶部に記憶された複数の日数分の給湯負荷データを分析する給湯負荷データ分析部と、給湯負荷データ記憶部に記憶された複数の日より先の所定日の給湯負荷を、給湯負荷データ分析部の分析に基づいて予測し、その予測結果に基づいて所定日の沸き上げ部の運転計画を生成する運転計画立案部と、運転計画による運転の開始後、所定日の給湯負荷の実績に基づいて、所定日のその後の給湯負荷を予測し、予測し直した給湯負荷及び貯湯タンクの貯湯残量に基づいて、運転計画立案部で生成した所定日におけるその後の運転計画を変更する運転計画補正部と、を有し、給湯負荷データ分析部は、給湯負荷データ記憶部に記憶された複数の日数分の給湯負荷データを複数のグループに分類し、運転計画立案部は、この分類した複数のグループのうち、所定の確率より発生頻度の高いグループの１つを選択し、その選択したグループの給湯負荷データに基づいて沸き上げ部の運転計画を生成し、運転計画補正部は、運転計画による運転の開始後の所定日の給湯負荷の実績との誤差が小さいグループを選択し、その選択したグループの給湯負荷データに基づいて、所定日のその後の運転計画を生成するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに貯留される水を加熱する加熱源である沸き上げ部と、
前記貯湯タンクに貯留される水を加温するために、前記沸き上げ部で生成する熱量を時間帯ごとに決定する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
少なくとも前記貯湯タンクに流入する水の水温と、前記貯湯タンクから流出する水の水温及び流量とにより生成された給湯負荷データを複数の日数分記憶する給湯負荷データ記憶部と、
前記給湯負荷データ記憶部に記憶された複数の日数分の給湯負荷データを分析する給湯負荷データ分析部と、
前記給湯負荷データ記憶部に記憶された複数の日より先の所定日の給湯負荷を、前記給湯負荷データ分析部の分析に基づいて予測し、その予測結果に基づいて前記所定日の前記沸き上げ部の運転計画を生成する運転計画立案部と、
前記運転計画による運転の開始後、前記所定日の給湯負荷の実績に基づいて、前記所定日のその後の給湯負荷を予測し、予測し直した給湯負荷及び前記貯湯タンクの貯湯残量に基づいて、前記運転計画立案部で生成した前記所定日におけるその後の前記運転計画を変更する運転計画補正部と、
を有し、
前記給湯負荷データ分析部は、
前記給湯負荷データ記憶部に記憶された複数の日数分の給湯負荷データを複数のグループに分類し、
前記運転計画立案部は、
この分類した複数のグループのうち、所定の確率より発生頻度の高いグループの１つを選択し、その選択したグループの給湯負荷データに基づいて前記沸き上げ部の運転計画を生成し、
前記運転計画補正部は、
前記運転計画による運転の開始後の前記所定日の給湯負荷の実績との誤差が小さいグループを選択し、その選択したグループの前記給湯負荷データに基づいて、前記所定日のその後の運転計画を生成する
ことを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記運転計画補正部は、
前記所定日の給湯負荷の実績が予め予測した前記運転計画よりも下回った場合に、
予め予測した前記運転計画における時間帯ごとの前記沸き上げ部で生成する熱量を減少させ、
前記所定日の給湯負荷の実績が予め予測した前記運転計画よりも上回った場合に、
予め予測した前記運転計画における時間帯ごとの前記沸き上げ部で生成する熱量を増加させる
ことを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
連続する複数の時間帯から構成される時間帯を分析時間帯とし、
前記分析時間帯を構成する複数の時間帯の各々における給湯負荷を分析時間帯内給湯負荷データとしたとき、
前記給湯負荷データ記憶部は、
前記分析時間帯内給湯負荷データを複数の日数分記憶し、
前記給湯負荷データ分析部は、
前記給湯負荷データ記憶部に記憶された複数の日数分の前記分析時間帯内給湯負荷データを、時間帯ごとの給湯負荷の大きさに基づいて複数のグループに分類し、
前記運転計画立案部は、
前記複数のグループの中から前記分析時間帯内給湯負荷データの発生頻度に基づいて選択されるグループに対して前記所定日の分析時間帯内の給湯負荷を予測し、その予測結果に基づいて前記所定日の分析時間帯内における運転計画を生成し、
前記運転計画補正部は、
前記運転計画による運転の開始後、前記所定日の前記分析時間帯内の少なくとも１つの時間帯における給湯負荷の実績に基づいて、前記所定日の前記分析時間帯内のその後の他の時間帯における運転計画を生成する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯システム。
【請求項４】
前記給湯負荷データ分析部は、
前記給湯負荷データ記憶部が記憶する複数の日数分の分析時間帯内給湯負荷データを、各分析時間帯内給湯負荷データの給湯負荷が最大となる時間帯に基づいて、複数のグループに分類する
ことを特徴とする請求項３に記載の給湯システム。
【請求項５】
前記給湯負荷データ分析部は、
前記給湯負荷データ記憶部が記憶する複数の日数分の分析時間帯内給湯負荷データを、各分析時間帯内給湯負荷データの給湯負荷が最大となる時間帯及び２番目に給湯負荷が大きい時間帯に基づいて、複数のグループに分類する
ことを特徴とする請求項３に記載の給湯システム。
【請求項６】
前記運転計画補正部は、
前記所定日の給湯実績との２乗誤差と前記グループの重みとに基づいて、前記給湯負荷データ分析部が分析した複数のグループの中から重みつき二乗誤差の少ないグループを選択し、当該選択されたグループの給湯負荷に基づいて、前記所定日のその後の給湯負荷を変更する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の給湯システム。
【請求項７】
前記給湯負荷データ記憶部は、
平日の前記給湯負荷データを記憶し、
前記給湯負荷データ分析部、前記運転計画立案部及び前記運転計画補正部は、
この平日の前記給湯負荷データに基づいて演算する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の給湯システム。
【請求項８】
前記給湯負荷データ記憶部は、
休日の前記給湯負荷データを記憶し、
前記給湯負荷データ分析部、前記運転計画立案部及び前記運転計画補正部は、
この休日の前記給湯負荷データに基づいて演算する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の給湯システム。
【請求項９】
前記制御装置は、
１日を複数の前記分析時間帯に分割し、各分析時間帯ごとに給湯負荷データの分析、運転計画立案を行う
ことを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載の給湯システム。
【国際調査報告】
2014002131.tif 000015
2014002131.tif 000016
2014002131.tif 000017
2014002131.tif 000018