热水供应系统的制作方法

本发明涉及一种热水供应系统，其具备可将热水供应至热水储存罐的热泵式加热部。

背景技术：

被人所熟知的传统的热水供应系统将热泵式加热部产生的热水储存在热水储存罐中，并可以通过燃气加热器对从热水储存罐供应至热水供应终端的热水进行进一步加热。例如，在专利文献1(特开2013-113495号公报)公开的热水供应系统中，当热水储存罐中的热水量不足时，通过热泵式加热部对热水储存罐中的热水进行加热，并通过所述燃气加热器进行加热运转。由此，在热水储存罐中的热水量不足时，也可以确保向热水供应终端供应热水。

技术实现要素：

发明所要解决的问题

此外，热泵式加热部通常根据外部空气温度以热泵能效比(cop)达到最大时的加热能力(频率)进行运转，而与所需热量无关。也就是说，不管是在仅通过热泵式加热部进行加热运转就能确保足够热量的情况下，还是在因为大量热水排出等导致热量不足，需通过燃气加热器进行加热的情况下，热泵式加热部都以cop达到最大时的加热能力(频率)进行运转。

一般情况下，将热泵式加热部的cop换算成一次能源效率，然后与燃气加热器等辅助加热部的一次能源效率进行比较时，热泵式加热部的效率往往更高。因此，在以上述加热能力通过热泵式加热部进行加热时出现热量不足的情况下，例如，在热水储存罐中的热水量不足的情况下，与辅助加热部联合加热的运转，有可能并不是包含有热泵式加热部和辅助加热部的系统的最佳综合能效。

本发明的目的是提供一种热水供应系统，其可以使包含有热泵式加热部和辅助加热部的系统的综合能效达到最佳。

用于解决问题的方法

本发明的热水供应系统具备：热水储存罐，其用于储存热水；热水出水部，其将热水储存罐中的热水供应至用户端；热泵式加热部，其对热水储存罐中的热水进行加热；以及辅助加热部，其可以加热从热水储存罐供应至热水出水部的热水。本发明的热水供应系统被构成为：可进行热泵单独运转，即通过热泵式加热部对热水储存罐中的热水进行加热；也可以进行辅助加热联合运转，即在仅通过热泵式加热部对热水储存罐中的热水进行加热时出现热量不足的情况下，在对热水储存罐中的热水进行加热的同时，利用辅助加热部对热水进行加热。热泵单独运转包括在加热能力不同的第1模式进行加热和第2模式下进行加热。在第1模式下进行加热的加热能力大于在第2模式下进行加热的加热能力，而且在第1模式下进行加热的热泵能效比低于在第2模式下进行加热的热泵能效比。另外，在由于预测将放出大量热水或正在放出大量的热水，以所述第2模式进行加热容易出现热量不足的规定条件下，以第1模式进行加热。

根据这种构造，可以减少辅助加热部的加热量在整个系统的加热量中所占的比例，因此，能够使整个热水供应系统的综合能效达到最佳。

在上述热水供应系统中，在第1模式下进行加热的加热能力大于在此时的外部空气温度下cop达到最大时的加热能力，而且在第1模式下进行加热的一次能源效率可以大于或等于单独运转辅助加热部时的一次能源效率。

根据这种构造，能够抑制热泵式加热部的一次能源效率低于辅助加热部的一次能源效率，也可以抑制整个热水供应系统的能源效率降低。

上述热水供应系统还具备热水存储量检测部，其用于检测热水储存罐的热水存储量，可将其构成为当热水存储量检测部检测出的热水存储量小于第1热水存储量时，开始在第2模式下进行加热，而当其变为小于第1热水存储量的第2热水存储量时，由在第2模式下进行加热转变为在第1模式下进行加热。

根据这种构造，可以抑制因热水储存罐中的热水量减少，辅助加热部开始运转，从而能够使热水供应系统的综合能效达到最佳。

上述热水供应系统还具备由热水出水部供应热水的浴缸10a，可将其构成为当收到将目标温度的热水供应到浴缸10a的热水注入指令时，在第1模式下进行加热。

根据这种构造，可以抑制由于蓄热水导致大量热水被放出，热水储存罐中的热水量减少，辅助加热部开始运转，因此，能够使热水供应系统的综合能效达到最佳。

上述热水供应系统还可以具备：热水出水量检测部，用于检测从热水储存罐供应至热水出水部的热水出水量；履历信息存储部，用于存储由热水出水量检测部检测出的热水出水量和热水出水时间的履历信息；以及热水出水预测部，其根据履历信息存储部中存储的履历信息预测热水预定出水量和热水预定出水时间。在这种情况下，可将其构成为：操作热泵式加热部，在到达热水预定出水时间之前，将热水出水预测部预测到的热水预定出水量的热水储存在热水储存罐中，有热水出水预测部没有预测出的热水排出时，则在所述第1模式下进行加热。

根据这种构造，可以抑制因热水储存罐中的热水量减少，辅助加热部开始运转，从而能够使热水供应系统的综合能效达到最佳。

上述热水供应系统还可以具备：热水存储量检测部，用于检测热水储存罐中的热水存储量；热水出水量检测部，用于检测从热水储存罐供应至热水出水部的热水出水量；履历信息存储部，用于存储由热水出水量检测部检测出的热水出水量和热水出水时间的履历信息；以及热水出水预测部，其根据履历信息存储部中存储的履历信息预测热水预定出水量和热水预定出水时间。在这种情况下，可将其构成为：如果热水预定出水量大于热水存储量检测部所检测到的热水存储量与以在所述第2模式下进行加热运转时，热水预定出水时间的预定热水存储量的总和，则在第1模式下进行加热。

根据这种构造，可以抑制因热水储存罐中的热水量减少，辅助加热部开始运转，从而能够使热水供应系统的综合能效达到最佳。

在上述热水供应系统中，热泵式加热部具有压缩机、散热器、膨胀机构、以及连接有蒸发器的、冷媒进行循环的冷媒回路；可将其构成为：外部空气温度相同时，在第1模式下进行加热的压缩机频率大于在第2模式下进行加热的压缩机频率。

根据这种构造，可以通过增加压缩机的频率，提供在第1模式下进行加热所必须的加热能力。

在上述热水供应系统中，热泵式加热部可具有压缩机、热源侧换热器、膨胀机构、以及连接有用户端换热器的、冷媒进行循环的冷媒回路、和向热源侧换热器送风以进行热交换的风机。在这种情况下，可将其构成为：外部空气温度相同时，在第1模式下进行加热的风机转速大于在第2模式下进行加热的风机转速。

根据这种构造，可以通过增大风机的转速，提供在第1模式下进行加热所必须的加热能力。

附图说明:

【图1】本发明的一实施方式的热水供应系统的构成图。

【图2】图1所示热水供应系统的控制部的构成图。

【图3】显示热泵部的加热能力变化时，cop的变化的图。

【图4】显示热泵部的加热能力变化时，一次能源效率的变化的图。

【图5】对图1所示热水供应系统的运行进行说明的流程图。

【图6】对图1所示热水供应系统的运行进行说明的时序图。

【图7】对变形例a的热水供应系统的运转进行说明的流程图。

【图8】对变形例b的热水供应系统的运转进行说明的流程图。

【图9】显示热泵部的加热能力变化时，单位能力使用费用的变化的图。

【图10】显示热泵部的加热能力变化时，单位能力碳排放量的变化的图。

具体实施方式

(1)热水供应系统1的构造

图1所示为本发明的一实施方式的热水供应系统1的构成图。热水供应系统1具有热泵部2(热泵式加热部)、带热水储存罐5的热水回路部3和燃气加热器6(辅助加热部的一个示例)。热泵部2生成存储在热水储存罐5中的热水。热水供应终端10(热水出水部的一个示例)将热水储存罐5中的热水排出。在排出热水储存罐5中的热水前，可根据需要由燃气加热器6对其进行进一步加热。

(1-1)热泵部2的构造

热泵部2具有冷媒循环回路41。冷媒循环回路41由通过冷媒配管40相互连接的压缩机11、室外换热器(热源侧换热器)12、膨胀阀(膨胀机构的一个示例)13、及热水供应用换热器(用户端换热器)16构成。风机15与室外换热器12面对设置。外部空气温度传感器21用于检测外部的空气温度。

如图1中的箭头r1所示，在将热水储存至热水储存罐5的加热运转中，从压缩机11排出的冷媒依次流向热水供应用换热器16、膨胀阀13和室外换热器12，流经室外换热器12以后冷媒返回至压缩机11以形成一加热循环。此时，热水供应用换热器16可作为冷凝器发挥作用，而室外换热器12可作为蒸发器发挥作用。在该加热运转中，在由热水供应用换热器16的压缩机11的排出侧流入的高温冷媒和待供应的热水之间进行热交换，以此来加热待供应的热水。

(1-2)热水回路部3的构造

热水回路部3与所述热水供给用换热器16连接。热水回路部3被构成为通过水管45将热水储存罐5、泵17和热水供应用换热器16相互连接，从而使热水循环。在该热水回路部3中，泵17的排出侧与热水供给用换热器16的热水流入口相连接，泵17的吸入侧与热水储存罐5的一端相连接。热水供应用换热器16的热水流出口连接至热水储存罐5的另一端。

在热水回路部3中，与流经热水供应用换热器16的冷媒进行热交换的热水是可循环的。具体来说，在进行加热运转时，从热水储存罐5流出的热水通过泵17被供应到热水供应用换热器16，并且在由热水供应用换热器16加热后返回热水储存罐5。

热水供应用换热器16的热水流出口附近设置有热水出水温度传感器22，其用于检测从热水供应用换热器16流出的热水的水温。热水储存罐5上设置有多个热水存储温度传感器5a～5d(热水存储量检测部)，根据由各个热水存储温度传感器5a～5d测得的水温检测热水的存储量。此外，上述外部空气温度传感器21、热水出水温度传感器22以及热水存储温度传感器5a～5d可以采用任何形式，只要能将检测到的温度输出到控制部30即可。

(1-3)热水供应终端10及燃气加热器6的构造

可将其构成为热水储存罐5中的热水可以通过热水供应终端10排出。在热水储存罐5和热水供应终端10之间设置有燃气加热器6，其具有加热部6a。热水储存罐5、燃气加热器6和热水供应终端10通过水管47相互连接。燃气加热器6可以在来自热水储存罐5的热水被供应至热水供应终端10之前对其进行加热。热水供应终端10可将热水储存罐5中的热水供应给用户使用，也可以将其注入到浴缸10a中。

水管46上设置有流量传感器23(流量检测部)，用于检测由热水储存罐5供应至热水供应终端10的热水的流量。此外，流量传感器23也可以设置在除水管46以外的其他水管上，只要能够检测出由热水储存罐5供应的热水量即可。

如上所述，热水供应系统1具有：热泵部2(热泵式加热部)，其可以向热水储存罐5供应热水；和燃气加热器6(辅助加热部)，可用来加热从热水储存罐5供应到热水供应终端10的热水。热水供应系统1可进行加热运转，即通过热泵部2将热水存储在热水储存罐5中；此外还可以进行补充加热运转，即将热水储存罐5中的热水供应到热水供应终端10时，可根据需要通过燃气加热器6对从热水储存罐5供应来的热水进行加热。热水供应系统1的运转方式分为：仅进行加热运转的热泵单独运转方式、仅进行补充加热运转的辅助加热单独运转方式、以及同时进行加热运转和补充加热运转的辅助加热联合运转方式。

(1-4)热水供应系统1的控制部30的构造

热水供应系统1的控制部30由cpu、rom和ram(图中均未示出)等构成。如图2所示，热水供应系统1的控制部30具有热水量不足判断部31、cop曲线存储部32、cop曲线计算部33、效率计算部34a、能力导出部35、加热控制部36、热水出水控制部37、履历信息存储部38以及热水出水预测部39。控制部30的输入侧与安装在热水储存罐5侧面的热水存储温度传感器5a～5d、遥控器20、外部空气温度传感器21、热水出水温度传感器22和流量传感器23相连接。控制部30的输出侧与压缩机11、风机15、加热部6a、泵17等的致动器相连接。此外，通过遥控器20进行的输入分别被发送至热泵部2和热水回路部3。

热水量不足判断部31用于判断热水储存罐5中的热水存储量是否减少(热水储存罐5中热水的比例是否减少)，是否发生了热水量不足的现象(是否需要进行加热运转)。在本实施方式中，当安装在热水储存罐5侧面上的热水存储温度传感器5b检测到的温度比目标热水存储温度低规定温度以上时，热水量不足判断部31将做出如下判断：热水储存罐5中热水的比例有所减少，发生了热水量不足的现象(热水存储量小于或等于一规定值)，需要进行加热运转。用户通过操作遥控器20来输入热水的目标出水温度。

cop曲线存储部32用于存储多个cop曲线，其中，多个cop曲线分别与多种外部空气温度和热水目标出水温度相对应。如图3所示，cop曲线的横轴表示加热能力(压缩机频率)，纵轴表示cop，分别显示了热泵部2的加热能力和该加热能力下的cop。如图3所示，在加热能力到达a1时，热泵部2的cop达到最大值b。

在判定有必要进行加热运转时，cop曲线计算部33基于此时的外部空气温度和热水的目标出水温度对cop曲线进行计算。在本实施方式中，由于cop曲线存储部32中存储有多个cop曲线，因此cop曲线计算部33根据此时的外部空气温度和热水的目标出水温度，从cop曲线存储部32中存储的cop曲线中取得对应的cop曲线。外部空气温度是通过外部空气温度传感器21检测到的温度，而热水的目标出水温度是通过遥控器20输入的温度。

效率计算部34a基于cop曲线计算部33取得的cop曲线计算热泵部2的一次能源效率。在本实施方式中，效率计算部34a对各个cop曲线使用一次能源转换系数0.369，以此来计算一次能源效率。因此，如图4所示，基于cop曲线计算出的一次能源效率曲线的横轴表示加热能力，纵轴表示一次能源效率，分别显示了热泵部2的加热能力和该加热能力下的一次能源效率。如图4所示，在基于cop曲线计算出的一次能源效率曲线中，当加热能力达到a1时，一次能源效率达到最大值c。在图4中，以d来表示燃气加热器6的一次能源效率。

能力导出部35根据图3的cop曲线导出热泵部2的加热能力。在到达下述规定时间之前，能力导出部35根据可被加热的热水量、预测热水出水量或其他的运行状况，对加热运转的加热能力进行设置。在执行辅助加热联合运转时，燃气加热器6的加热能力，则先根据由热水储存罐5供应的热水的水温与从热水供应终端10排出时所要求的热水的水温之间的温差进行导出，然后基于对热泵部2的加热能力而言所不足部分的加热能力而将其导出。

加热控制部36用于控制压缩机11的频率、泵17的转速以及风机15的转速。具体而言，在加热运转期间，加热控制部36根据能力导出部35导出的热泵部2的加热能力，控制压缩机11的频率和风机15的转速。加热控制部36使压缩机11的频率保持恒定，并控制泵17的转速以实现热水的目标出水温度。

如果在热水出水时执行了补充加热运转，那么热水出水控制部37根据能力导出部35导出的燃气加热器6的加热能力，控制燃气加热器6的加热部6a。

履历信息存储部38将流量传感器23检测到的单位时间内的热水出水量与测量时间相关联，并将其存储为履历信息。履历信息存储部38将例如一天(或一周中的每一天)中各个时间段的热水出水量的变化趋势以及总热水出水量作为履历信息进行存储。

热水出水预测部39根据上述履历信息存储部38中存储的履历信息，对使用者大量用水的时间段和热水出水量进行图形化分析。根据该热水出水图形来预测热水出水量和热水出水时间。控制部30以规定的时间间隔(例如，每10分钟)，将热水储存罐5的热水存储温度传感器5a～5d检测到的热水存储量，与热水出水预测部38预测到的从当前时间点开始规定时间(例如，2小时)以内热水的出水量进行比较。其中，预测热水出水量大于热水存储量时，控制部30下达指示进行加热运转。

(2)热水供应系统1的加热运转说明

如上所述，将热水供应系统1构成为可进行以下运转：热泵单独运转，即热泵部2单独执行热水储存罐5的加热运转；辅助加热单独运转，即仅通过燃气加热器6对由热水储存罐5供应至热水供应终端10的热水进行加热；辅助加热联合运转，即在通过热泵部2进行加热运转的同时，由燃气加热器6进行补充加热运转。

在热水储存罐5中的热水存储量减少时，或热水出水预测部39预测将排出大量热水时，执行加热运转。在加热运转中，热泵单独运转可包括在下述普通加热模式下进行运转(在第2模式下进行加热的一个示例)和在急速加热模式下进行运转(在第1模式下进行加热的一个示例)。当热水出水量大于热水储存罐5的热水存储量时，即使执行加热运转热量也不足以向用户提供所需温度的热水的情况下，将执行辅助加热联合运转。在这种情况下，在执行加热运转的同时，并行执行补充加热运转，即通过加热部6a对由热水储存罐5供应的热水进行进一步加热。由此，即使热水储存罐5中的热水存储量较少，也可以向用户提供所需温度的热水。

(2-1)关于普通加热模式(在第2模式下进行加热的一个示例)的说明

在本实施方式中，当热水储存罐5的热水存储量小于或等于规定值(例如相对于热水储存罐5的储存罐容量100l，其可为40l)时，或者在预计很长一段时间都不会有热水出水而且电费比较便宜的夜晚时段，以普通加热模式进行运转。此外，如果当前的热水存储量小于热水出水预测部38预测到的当前时间点开始2小时以内的热水出水量，则在普通加热模式下进行运转。

在普通加热模式下进行运转时，能力导出部35将热泵部2的加热能力导出为a1，从而获得在图3的cop曲线中cop达到最大时的加热能力。然后，加热控制部36根据加热能力a1对压缩机11的频率以及泵17的转速进行控制，直到热水出水温度传感器22所检测出的热水出水温度达到目标热水出水温度。在普通加热模式下进行运转时，热泵部以热泵能效比达到最大时的加热能力进行运转。

(2-2)关于急速加热模式(在第1模式下进行加热的一个示例)的说明

当需要迅速增加热水的存储量时，在急速加热模式下进行运转。在本实施方式中，当以普通加热模式进行运转无法确保足够的热水存储量时，在急速加热模式下进行运转。例如，当前的热水存储量小于当前时间点开始2小时以内的热水预定出水量时，设备开始在普通加热模式下进行运转，发生了热水出水预测部39没有预测到的热水排出时，在普通加热模式下进行运转将无法在规定时间内完成加热作业，因此，转为在急速加热模式下进行运转。

在急速加热模式下进行运转时，能力导出部35导出热泵部2的加热能力，以使热泵部2的一次能源效率与燃气加热器6的一次能源效率相同。因此，如图4所示，能力导出部35基于根据cop曲线计算出的一次能源效率曲线将热泵部2的加热能力导出为a2，以使热泵部2的一次能源效率与燃气加热器6的一次能源效率d相同。然后，加热控制部36根据加热能力a2对压缩机11的频率及泵17的转速进行控制，使得热水出水温度传感器22检测出的热水出水温度达到目标热水出水温度。

热水出水温度传感器22检测出的热水出水温度达到目标热水出水温度后，采用比以普通加热模式进行运转时的频率(基于加热能力a1的频率)更大的频率(基于加热能力a2的频率)对压缩机11进行控制，同时采用比以普通加热模式进行运转时泵17的转速更快的转速对泵17进行控制。通过这种方式，由于在急速加热模式下运转时以较高的转速对泵17进行驱动，因此在热水回路部3中循环的热水的流量有所增加，保持热水出水温度恒定的同时，与在普通加热模式下进行运转相比，也可以增加单位时间内储存在热水储存罐5中的热水的水量。

(2-3)关于辅助加热联合运转的说明

在本实施方式中，当热水储存罐5的热水存储量不足，由热水储存罐5供应至热水供应终端10的热水的温度低于用户所要求的温度时，执行辅助加热联合运转。

在执行辅助加热联合运转时，能力导出部35先将热泵部2的加热能力导出为a1，从而获得在图3的cop曲线中cop达到最大时的加热能力。然后，加热控制部36根据加热能力a1对压缩机11的频率以及泵17的转速进行控制，以使热水出水温度传感器22所检测出的热水出水温度达到目标热水出水温度。在导出热泵部2的加热能力后，基于对热泵部2的加热能力而言所不足的加热能力导出燃气加热器6的加热能力，通过热水出水控制部37对燃气加热器6进行操作。在辅助加热联合运转中，与在普通加热模式下进行运转时相同，热泵部2以热泵能效比达到最大时的加热能力进行运转。

(3)利用流程图对热泵单独运转进行说明

结合图5，对本实施方式所述热水供应系统1的工作流程进行说明。图5所示流程图用于对控制部30单独运转热泵时的处理流程进行说明，s代表步骤，其后的数字代表步骤的序号。

在步骤s1中，根据设置在热水储存罐5侧面底部的热水存储温度传感器5d所检测出的温度，结合热水储存罐5的热水存储量，判断是否能够执行补充加热运转。当热水存储温度传感器5d检测出的温度低于x度(例如、60度)时，判断为可进行补充加热。

其次，在步骤s2中、将热水储存罐5的热水存储温度传感器5a～5d所检测到的当前热水存储量，与热水出水预测部39预测到的从当前时间点开始2小时以后的热水预定出水量进行比较。根据当前时刻的供水温度及用户通过遥控器20蓄热水设定的设定热水供应温度或设定蓄热水温度计算出热水预定出水量。其中，如果当前热水存储量小于2小时内热水预定出水量，则将从当前时间点开始2小时后的某时间点t及热水预定出水量存储在控制部30中(步骤s3)，并通过热泵部2开始在普通加热模式下进行运转(步骤s4)。能力导出部35将热泵部2的加热能力导出为a1，从而获得在cop曲线中cop达到最大时的加热能力。而加热控制部36对压缩机11的频率及泵17的转速进行控制，以便获得加热能力a1，并进行加热运转。另一方面，如果在步骤s2中当前热水存储量大于2小时内的热水预定出水量，考虑到当前的热水存储量完全足以供应当前时间点开始2小时以内热水预定出水量，则返回到步骤s1，继续判断是否能够执行补充加热运转。

如果在步骤s4中开始在普通加热模式下进行运转，那么在步骤s5中，将通过流量传感器23来确认是否有热水来自热水供应终端10。如果没有，则继续在普通加热模式下进行运转(步骤s6)，并结合热水储存罐5的热水存储量，判断是否能够执行补充加热运转。当热水存储温度传感器5d检测出的温度大于或等于60度，不能执行补充加热时，停止加热运转。当热水存储温度传感器5d检测出的温度低于60度，可以执行补充加热时，进入步骤s8，对2小时内热水预测出水量和当前的热水存储量进行比较。在步骤s8中，如果当前的热水存储量大于2小时内热水预定出水量，则停止加热运转。如果当前的热水存储量小于2小时内热水预定出水量，则返回到步骤s5，确认是否有热水来自热水供应终端。

如果在步骤s5中有热水来自热水供应终端，则进入步骤s9。在步骤s9中，确认在到达步骤s3所存储的时间点t之前，在普通加热模式下能否对预测热水出水量的热水进行加热。也就是说，计算出当前热水的短缺量，并将其与在普通加热模式下进行运转便可被加热的热水量进行比较。根据供水温度及用户通过遥控器20蓄热水设定的设定热水供应温度或设定蓄热水温度计算出热水的短缺量(到达时间点t之前的预测热水出水量)。如果当前的热水短缺量小于在普通加热模式下进行运转便可被加热的热水量，则进入步骤s6，继续在普通加热模式下进行加热运转，并进行上述步骤s7～s8的判断。另一方面，如果当前的热水短缺量大于在普通加热模式下进行运转便可被加热的热水量，由于预计在时间点t会出现热水存储量不足的现象，因此转变为在急速加热模式下进行加热运转(步骤s10)。在这种情况下，能力导出部35将热泵部2的加热能力确定为a2，加热控制部36对压缩机11的频率及泵17的转速进行控制以获得加热能力a2，并且执行加热运转。

在急速加热模式下开始运转后，根据热水存储温度传感器5d检测出的温度确认是否能够执行补充加热运转(步骤s11)。如果热水存储温度传感器5d检测出的温度大于或等于60度，则停止加热运转。如果热水存储温度传感器5d检测出的温度低于60度，则进入步骤s12，对2小时内热水预定出水量和当前的热水存储量进行比较。如果2小时内热水预定出水量小于当前的热水存储量，能够确保有足够的热水存储量，则停止加热运转。如果2小时内热水预定出水量大于当前的热水存储量，则返回至步骤s5，再次将当前的热水短缺量与在普通加热模式下进行运转便可被加热的热水量进行比较。

(4)利用时序图对热泵单独运转进行说明

接下来将结合图6所示热水出水情况，对已参照图5的流程图进行说明后的热水供应系统1的工作流程进行进一步说明。图6表示了在一般情况下、一天之内热水出水量较大、加热运转极易发生的傍晚时段至深夜时段的热水出水情况和加热情况的一个示例，纵轴表示热水储存罐5中的热水存储量(左侧的纵轴)和热水出水量(右侧的纵轴)，横轴表示时间点。实线表示热水存储量的实际变化，虚线表示在时间点t0预测到的热水存储量的变化。

热水储存罐5总共可以储存100l的热水，热泵部2在普通加热模式下进行运转时可以以30l/h的制热水量对热水进行加热，在急速加热模式下进行运转时可以以45l/h的制热水量对热水进行加热。每10分钟确认一次热水出水量和热水存储量。在时间点t0(18点00分)，热水储存罐5中的热水存储量为50l。热水出水预测部39预测在时间点t4～t5(19点10分～19点30分)之间，热水的出水量为10l；在时间点t7(20点00分)以后，热水的出水量为97.5l(图中未示出)。在此之后被视为没有预测到热水出水的发生。

在图5的流程图中，到达时间点t0时，如步骤s1所述，判断热水储存罐5是否能够执行补充加热运转。在时间点t0，热水存储温度传感器5d检测到的温度低于60度，并且确定可以进行补充加热，因此进入步骤s2，将当前热水存储量(50l)与热水出水预测部39预测到的从当前时间点开始2小时以内热水预定出水量进行比较(步骤s2)。如上所述，预测在2小时以内即在20点(时间点t7)之前，将发生两次热水出水，热水出水量分别为10l和97.5l，总计107.5l。因此，由于当前的热水存储量小于到时间点t7为止热水预定出水量，所以保存时间点t7和热水预定出水量107.5l(步骤s3)，并开始在普通加热模式下进行运转(步骤s4)。

当开始在普通加热模式下进行运转时，通过流量传感器23确认是否有热水来自热水供应终端10(步骤s5)。由于在时间点t1以前没有热水来自热水供应终端，所以继续在普通加热模式下进行加热运转(步骤s6)，在时间点t0～t1之间，继续以普通加热模式进行运转的同时不断重复步骤s5～s8中的判断。

接着，在时间点t1(18点40分)确认有热水来自热水供应终端(步骤s5)。随后，进入步骤s9，确认如果在普通加热模式下进行加热运转是否能在时间点t7(20点)之前对预测热水出水量(107.5l)的热水进行加热。时间点t1的热水存储量为62.5l，热水的短缺量为45l。到达时间点t7之前，在普通加热模式下进行运转便可被加热的热水量为40l(30l/h×1小时20分)。也就是说因为当前热水的短缺量大于在普通加热模式下进行运转便可被加热的热水量，所以转变为在急速加热模式下进行运转(步骤s10)。

在急速加热模式下开始运转后，执行图5所示流程图中步骤s11、s12所记载的判断，但由于2小时内热水预定出水量(107.5l)大于当前的热水存储量(62.5l)，所以继续在急速加热模式下进行运转。在时间点t2～t5期间，同样重复步骤s9～s12并继续在急速加热模式下进行运转。

在时间点t6(19点50分)，步骤s9中的热水短缺量为5l，在时间点t7之前，在普通加热模式下进行运转便可被加热的热水量也为5l(30l/h×10分)。也就是说，当前热水的短缺量小于等于在普通加热模式下进行运转便可被加热的热水量。因此，由于预测在普通加热模式下进行运转便能确保足够的热水存储量，所以进入步骤s6，并由在急速加热模式下进行运转转变为在普通加热模式下进行运转。随后进入步骤s7及s8，继续在普通加热模式下进行运转。

到达时间点t7(20点00分)时，在步骤s5中依然没有确认有热水来自热水供应终端，因此继续在普通加热模式下进行运转(步骤s6)。虽然在步骤s7中确定了可以执行补充加热，但由于在步骤s8中，相对于2小时以内(22点00分之前)热水预定出水量97.5l(仅在20点00分进行了一次热水出水)热水存储量为97.5l，热水存储量大于或等于热水预定出水量，因此停止加热运转(在普通加热模式下进行的运转)。

如上所述，根据本实施方式的热水供应系统1，由于预测将放出大量热水，或正在放出大量的热水，以普通加热模式进行运转容易出现热量不足的现象，作为此指定条件的一个示例，在当前热水存储量小于通过热水出水预测部39预测到的从当前时间点开始规定时间以内的热水出水量，且普通加热运转无法确保足够的热水存储量这一条件下，执行急速加热运转。由此，可以通过在急速加热模式下进行急速加热来减少辅助加热联合运转所占的加热比例，进而提高整个热水供应系统1的综合能效。

(5)变形例

在下文中，将对多种变形例进行说明。需要说明的是，关于下述变形例的构成没有进行特别说明的部分均与上述实施方式相同，因此不再赘述，以下仅对与上述实施方式不同的部分进行说明。

(5-1)变形例a

在变形例a中，由于预测将放出大量热水，或正在放出大量的热水，以所述普通加热运转方式对水进行加热容易出现热量不足的现象的规定条件的一个示例，当热水储存罐5的热水存储量小于规定值且判断为热水量不足，即使已经开始在普通加热模式下进行加热运转，热水存储量依然进一步减少时，在急速加热模式下进行运转。根据安装在热水储存罐5侧面的热水存储温度传感器5a～5d检测出的温度来确认热水的存储量。根据此示例，由热水存储温度传感器5b检测出的温度比目标热水存储温度低规定温度以上，热水存储量小于或等于第1热水存储量(例如相对于热水储存罐5的储存罐容量100l，其可为40l)，开始在普通加热模式下进行运转以后，与热水存储温度传感器5b相比设置在热水储存罐5上部更高位置的热水存储温度传感器5a所检测到的温度比目标热水存储温度低规定温度以上，当热水的存储量变为小于第1热水存储量的第2热水存储量时(例如、20l)，在急速加热模式下进行运转。

图7为本变形例的流程图。在步骤s101中，判断由热水存储温度传感器5b检测出的温度是否低于y度(例如、60度)。当热水存储温度传感器5b检测出的温度低于y度时，热水存储量小于或等于规定值(第1规定值，例如40l)，判断为热水量不足并开始在普通加热模式下进行运转(步骤s102)。在普通加热模式下开始运转后，确认是否有热水来自热水供应终端10(步骤s103)。如果没有，则在重复步骤s103和步骤s105所述判断的同时以普通加热模式进行运转，直到热水存储温度传感器5b检测出的温度大于或等于y度。如果热水存储温度传感器5b检测出的温度大于等于y度，则确定热水储存罐5有足够的热水存储量，停止加热运转。

而如果在步骤s103中没有确认有热水出水，则进入步骤s104，在热水储存罐5中，判断设置在比热水存储温度传感器5b更高位置的热水存储温度传感器5a所检测出的温度是否低于z度(例如60度)。在此，判断热水存储量是否已经达到比用于确定热水量不足的第1规定值更低的第2规定值(例如20l)。如果检测出的温度大于等于z度，则进入步骤105，并且在重复步骤s103和步骤s105的判断的同时以普通加热模式进行运转，直到热水存储温度传感器5b检测出的温度大于或等于y度。

当检测出的温度低于z度时，由于热水存储量小于或等于第2规定值，因此可以确定在普通加热模式下进行运转热水存储量的增加不足，并开始在急速加热模式下进行运转(步骤s106)。在急速加热模式下开始运转以后，对热水存储温度传感器5a所检测出的温度进行测量(步骤s107)，持续在急速加热模式下进行运转直至检测出的温度大于或等于z度。如果检测出的温度大于或等于z度，则转变为普通加热模式下的运转(步骤s108)，并继续执行加热运转。然后通过热水存储温度传感器5b检测出的温度来确认热水量是否依然不足，当检测出的温度大于或等于y度而且热水量不足的状态已经解除时，停止加热运转。

通过这种构造，即使在刚接通电源不久履历信息存储部38中还没有存入多少履历信息，热水出水预测部39也无法对热水出水图形进行分析的情况下，依然能减少执行辅助加热联合运转的频率，并提高整个热水供应系统1的能效。此外，还可以根据设置在热水储存罐5上的热水存储温度传感器5a～5d所检测出的热水存储量，来预测是否执行辅助加热联合运转，因此，通过简单的控制就能提高整个热水供应系统1的能效。

(5-2)变形例b

在变形例b中，由于预测将放出大量热水，或正在放出大量的热水，以所述普通加热运转方式对水进行加热容易出现热量不足的现象的规定条件的一个示例，当使用者通过遥控器20下达将目标温度的热水供应到浴缸10a的蓄热水指令时，在急速加热模式下进行运转。

图8为本变形例的流程图。在步骤s201中，确认用户是否下达了蓄热水指令。如果用户下达了蓄热水指令，进入步骤s202，控制部30的计时器t1开始计时，在步骤s203中持续对计时器t1进行确认直至计时器t1所计测的时间达到α分钟(例如5分钟)。如果计时器t1所计测的时间达到α分钟，对计时器t1进行重置(步骤s204)，并确认是否继续进行蓄热水(步骤s205)。此时，如果用户没有继续下达蓄热水指令，则返回步骤s201，保持待机状态直至用户再次下达蓄热水指令。如果用户继续下达蓄热水指令，则开始在急速加热模式下进行加热运转(步骤s206)。通过该计时器t1，可以在接收到蓄热水指令以后保持规定的时间间隔再开始执行加热运转，以此来确保水已经被供应至热水储存罐5的下部。

开始在急速加热模式下进行运转时，要确认是否已完成蓄热水工作(步骤s207)。这里需要说明的是，根据供应到浴缸10a中的热水水量是否达到设定蓄热水量，或根据来自遥控器20的终止指令来判断是否已完成蓄热水工作。如果在步骤s207中确认蓄热水工作已完成，则计时器t2开始计时(步骤s208)。在重复步骤s209和步骤s210的判断的同时，继续在急速加热模式下进行运转，直到设置在热水储存罐5的侧面底部的热水存储温度传感器5d检测出的温度大于或等于x度(例如60度)(步骤s209)，或者计时器t2所计测的时间达到β分钟(例如20分钟)(步骤s210)。当热水存储温度传感器5d检测出的温度大于等于x度，或已经经过了β分钟时，对计时器t2进行重置(步骤s211)并停止加热运转。

通过这种构造，即使在刚接通电源不久履历信息存储部38中还没有存入多少履历信息，热水出水预测部39也无法对热水出水图形进行分析的情况下，依然能减少执行辅助加热联合运转的频率，并提高整个热水供应系统1的能效。此外，特别是在热水储存罐5的容量较小的情况下，由于在浴缸中蓄热水导致热水储存罐5中的热水量不足，因此很有可能需要启动燃气加热器(辅助加热部)6。所以，通过在接收到蓄热水指令时以急速加热模式开始运转，可以更早地开始执行急速加热，因此可以减少执行辅助加热联合运转的频率，并提高整个热水供应系统1的能效。蓄热水完成后，预测用户将进行沐浴，淋浴将会导致大量热水出水。继续以急速加热模式进行运转，这样即使是在蓄热水完成后预测会有大量热水出水发生的情况下，依然可以减少执行辅助加热联合运转的频率，并提高整个热水供应系统1的能效。

需要特别注意的是，虽然在本变形例中从接收到蓄热水指令开始α分钟后，才开始以急速加热模式进行运转，但是也可以一接收到蓄热水指令立刻在急速加热模式下进行运转。如果一接收到蓄热水指令就立刻在急速加热模式下进行运转，就可以对更多的热水进行加热，进而可以减少执行辅助加热联合运转的频率。

(5-3)变形例c

在本实施方式中，如果以普通加热模式进行运转时有热水放出，则需要确认以普通加热模式进行运转能否在时间点t前对预测热水出水量的热水进行加热。然而，在本变形例中并没有确认是否有热水出水，而是当外部空气温度传感器21检测到的外部空气温度小于等于规定温度或降低规定温度以上时，确认以普通加热模式进行运转是否能将热水加热。这样，即使以普通加热模式进行运转时外部空气温度有所下降，在普通加热模式下进行运转便可被加热的热水量变少，依然可以减少执行辅助加热联合运转的频率，并提高整个热水供应系统1的能效。

此外，在本变形例中并没有确认是否有热水出水，而是当热水储存罐5中的热水被供应到热水供应终端10时，如果混合水的水温(供水温度)小于等于规定温度或降低规定温度以上，则确认以普通加热模式进行运转是否能将热水加热。当用户设定的设定热水供应温度或设定蓄热水温度大于等于规定温度或上升规定温度以上时，确认以普通加热模式进行运转是否能将热水加热。这样，在普通加热模式下进行运转时，即使在规定时间点t前所需预测热水出水量有所增加，依然可以减少执行辅助加热联合运转的频率，并提高整个热水供应系统1的能效。

(5-4)变形例d

在上述实施方式中，效率计算部34a基于cop曲线计算部33取得的cop曲线导出热泵部2的一次能源效率，并通过与燃气加热器6的一次能源效率进行比较，计算出在急速加热模式下进行运转的加热能力。但是也可以根据cop曲线计算部33取得的cop曲线，计算出热泵部2的使用费用，并通过与燃气加热器6的使用费用进行比较，来导出在急速加热模式下进行运转的加热能力。

图9表示了热泵部2以及燃气加热器6的加热能力(横轴)和单位加热能力的使用费用(纵轴)之间的关系。在变形例e中，控制部30具有使用费用计算部34b，使用费用计算部34b根据cop曲线计算部33取得的cop曲线，计算出单位加热能力的使用费用。通过将单位时间内的消耗量乘以使用费用的单价，便可计算出各自的使用费用。如图9所示，因为热泵部2的电力消耗量是通过加热能力除以cop计算得到的，因此单位加热能力的使用费用根据加热能力而变化，加热能力为a1时达到最小值e。而燃气加热器6的单位加热能力的使用费用与加热能力无关，是一恒定的使用费用f。

在普通加热模式下进行运转时，能力导出部35将热泵部2的加热能力导出为a1，从而获得在图3的cop曲线中cop达到最大时的加热能力。然后，加热控制部36根据加热能力a1，对压缩机11的频率以及泵17的转速进行控制，直到热水出水温度传感器22所检测出的热水出水温度达到目标热水出水温度。也就是说，在普通加热模式下进行运转时，热泵部2以热泵能效比达到最大时的加热能力进行运转。

另一方面，在急速加热模式下进行运转时，能力导出部35导出热泵部2的加热能力，以使热泵部2的使用费用与燃气加热器6的使用费用相同。因此，如图9所示，能力导出部35基于根据cop曲线计算出的使用费用曲线，将热泵部2的加热能力导出为a3，以使热泵部2的使用费用与燃气加热器6的使用费用f相同。然后，加热控制部36根据加热能力a3对压缩机11的频率以及泵17的转速进行控制，直到热水出水温度传感器22所检测出的热水出水温度达到目标热水出水温度。

通过这种构造，可以抑制热泵部2的使用费用高于燃气加热器6的使用费用，也可以抑制整个热水供应系统1的使用费用增加。

(5-5)变形例e

此外，可以根据cop曲线计算部33取得的cop曲线计算出热泵部2的碳排放量，并通过与燃气加热器6的碳排放量进行比较，来导出在急速加热模式下进行运转的加热能力。

图10显示了热泵部2以及燃气加热器6的加热能力(横轴)和单位加热能力的碳排放量(纵轴)之间的关系。在变形例f中，控制部30具有碳排放量计算部34c，碳排放量计算部34c根据cop曲线计算部33取得的cop曲线，计算出单位加热能力的碳排放量。通过单位加热能力的二氧化碳排放系数除以设备的效能来计算各自的碳排放量。热泵部2由电力驱动。因此，热泵部2的单位加热能力的碳排放量是通过单位发电能力的二氧化碳排放量除以cop计算得到的，如图10所示，单位能力的碳排放量根据加热能力而变化，加热能力为a1时达到最小值g。而燃气加热器6的单位能力的碳排放量与加热能力无关，是一恒定的碳排放量h。

在普通加热模式下进行运转时，能力导出部35将热泵部2的加热能力导出为a1，从而获得在图3的cop曲线中cop达到最大时的加热能力。然后，加热控制部36根据加热能力a1对压缩机11的频率以及泵17的转速进行控制，直到热水出水温度传感器22所检测出的热水出水温度达到目标热水出水温度。也就是说，在普通加热模式下进行运转时，热泵部2以热泵能效比达到最大时的加热能力进行运转。

另一方面，在急速加热模式下进行运转时，能力导出部35导出热泵部2的加热能力，以使热泵部2的碳排放量与燃气加热器6的碳排放量相同。因此，如图10所示，能力导出部35基于根据cop曲线计算出的碳排放量曲线，将热泵部2的加热能力导出为a4，以使热泵部2的碳排放量与燃气加热器6的碳排放量h相同。然后，加热控制部36根据加热能力a4，对压缩机11的频率以及泵17的转速进行控制，直到热水出水温度传感器22所检测出的热水出水温度达到目标热水出水温度。

通过这种构造，可以抑制热泵部2的碳排放量高于燃气加热器6的碳排放量，也可以抑制整个热水供应系统1的碳排放量增加。

(5-6)变形例f

在上述实施方式中，导出热泵部2的加热能力，以使在急速加热模式下进行运转时的加热能力(a2)的一次能源效率与燃气加热器6的一次能源效率d相同。但是，关于加热能力的设定却并不仅限于此，只要满足在外部空气温度相同的情况下，以急速加热模式进行运转时热泵部2的加热能力大于以普通加热模式进行运转时的加热能力(a1)，且以急速加热模式进行运转时热泵部2的热泵能效比小于以普通加热模式进行运转时的热泵能效比，可以对其进行各种设定。

同样，在上述变形例d及变形例f中，导出热泵部2的加热能力，使得在急速加热模式下进行运转时与加热能力(a3或a4)相对应的单位加热能力的使用费用，或单位能力的碳排放量与燃气加热器6相同。但是，关于加热能力的设定却不限于此，只要满足在外部空气温度相同的情况下，以急速加热模式进行运转时热泵部2的加热能力大于以普通加热模式进行运转时的加热能力(a1)，且以急速加热模式进行运转时热泵部2的热泵能效比高于以普通加热模式进行运转时的热泵能效比，可以对其进行各种设置。

关于变形例d，只要急速加热模式下的加热能力大于在此时的外部空气温度下cop达到最大时的加热能力，且急速加热模式下单位能力的使用费用小于等于燃气加热器6的单位能力的使用费用即可。此外，关于变形例e，只要急速加热模式下的加热能力大于在此时的外部空气温度下cop达到最大时的加热能力，且急速加热模式下单位能力的碳排放量小于等于燃气加热器6的单位能力的碳排放量即可。

而且，关于以普通加热模式进行运转时的加热能力，虽然为了获得在cop曲线中cop达到最大时的加热能力，已将热泵部2的加热能力导出为a1，但并不仅限于此，可以在相对较高的cop范围内，对以普通加热模式进行运转时的加热能力进行多种设置。

(5-7)变形例g

在上述实施例中，当在急速加热模式下进行运转时，加热控制部36根据加热能力a2控制压缩机11的频率，直到热水出水温度传感器22检测出的热水出水温度达到目标热水出水温度。然而，作为设置加热能力的方法，可替换地或者除此以外，加热控制部36还可以根据加热能力a2对与室外换热器12面对设置的风机15的转速进行控制，以使热水出水温度传感器22检测出的热水出水温度达到目标热水出水温度。

在这种情况下，当热水出水温度传感器22检测出的热水出水温度达到目标热水出水温度以后，以比在普通加热模式下进行运转时的转速(基于加热能力a1的转速)更快的转速(基于加热能力a2的转速)对风机15进行控制，并以比在普通加热模式进行运转时泵17的转速更快的转速对泵17进行控制。通过这种方式，由于在急速加热模式下运转时以较高的转速对泵17进行驱动，因此在热水回路部3中循环的热水的流量有所增加，保持热水出水温度恒定的同时，与在普通加热模式下进行运转相比，也可以增加单位时间内储存在热水储存罐5中的热水的水量。

至此，虽然已结合附图对本发明的实施方式进行了说明，但是其具体的构造却并不局限于这些实施方式。本发明的范围不是由上述实施方式的说明而是由权利要求书的范围表示的，此外还包括与权利要求书意义相同及等同范围内所有的变形。

例如，在上述实施方式及变形例中，已经说明了热水供应系统1具有作为辅助加热部的燃气加热器6的情况，但辅助加热部并不限于燃气加热器6。因此，热水供应系统1也可以以电加热器等其他的加热部作为辅助加热部。作为辅助加热部，如果是除热泵部2以外的加热手段，只要其一次能源效率低于热泵部2均可适用于本发明。更确切地说，当与cop达到最大时热泵部2的加热能力相比时，辅助加热部的一次能源效率需低于热泵部2的一次能源效率。电加热器或通过燃气等燃烧式的加热方式均能满足此条件。

产业应用可能性

通过本发明，可以减少辅助加热部的加热量在整个系统的加热量中所占的比例，以此来提高整个热水供应系统的综合能效。

附图标记说明

2热泵部(热泵式加热部)

5热水储存罐

5a～5d热水存储温度传感器(热水存储量检测部)

6燃气加热器(辅助加热部)

10热水供应终端(热水出水部)

10a浴缸

11压缩机

12室外换热器(热源侧换热器)

13膨胀阀(膨胀机构)

15风机

16热水供应用换热器(用户端换热器)

23流量传感器(热水出水量检测部)

30控制部

38履历信息存储部

39热水出水预测部

41冷媒回路

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2013-113495号公报