(57)【要約】  本発明は、屋外の空気から熱エネルギーを集めて別の媒体（２０）に熱エネルギーを放出できるように配置されたヒートポンプ（５）と、太陽放射線（１２）を使用して屋外の空気を加熱できるように適合された外部空間（２）とを有するヒートポンプシステム（１０）に関する。本ヒートポンプシステム（１０）は、屋外の空気を外部空間（２）を通してヒートポンプ（５）まで導くように配置されている。本発明のヒートポンプシステム（１０）は、外部空間（２）まで屋外の空気の流れを調整すための手段（３、６、７、７ａ、７ｂ、９）を有することを特徴とする。
2009516153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプシステム（１０）であって、
屋外の空気から熱エネルギーを集めて別の媒体（２０）に熱エネルギーを放出することを可能とするように配置されたヒートポンプ（５）と、
太陽放射線（１２）を使用して屋外の空気の加熱を可能とするように適合された外部空間（２）と、を有し、
前記ヒートポンプシステム（１０）は、前記屋外の空気を前記外部空間（２）を介して前記ヒートポンプ（５）まで導くように配置されており、
前記ヒートポンプシステム（１０）は、更に、前記外部空間（２）への前記屋外の空気の流れを調整する調整手段（３、６、７、７ａ、７ｂ、９）を有することを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項２】
前記ヒートポンプシステム（１０）は、前記外部空間（２）中へ向かう屋外の空気流れを発生させるように配置された第１ファン（６）を有することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記第１ファン（６）は、前記外部空間（２）から外へ向かう空気の流れを発生させるように配置されており、前記ヒートポンプシステム（１０）は、前記外部空間中へ向かう屋外の空気の内向きの流れを可能とする入口（３）を含むことを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記第１ファン（６）は、前記ヒートポンプ（５）の一部と統合されていることを特徴とする請求項２または３に記載のヒートポンプシステム。
【請求項５】
前記調整手段（３、６、７、７ａ、７ｂ、９）は、前記ヒートポンプ（５）と接触するように空気の流れを導き、前記外部空間（２）の内側に配置された第１出口（７ａ）と、前記外部空間（２）の外側に配置された第２出口（７ｂ）との間の前記の空気の流れの分配を可能にするように配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項６】
前記調整手段（３、６、７、７ａ、７ｂ、９）は、
前記ヒートポンプ（５）と接触するように空気の流れを導くためのエアダクト（７）と、
前記外部空間（２）の内側に空気を放出する第１出口ダクト（７ａ）と、前記外部空間（２）の外側に空気を放出する第２出口ダクト（７ｂ）との間で、前記の空気の流れを制御可能に分配するように配置された弁デバイス（９）と、
有することを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプシステム。
【請求項７】
前記第１ファン（６）は、前記エアダクト（７）に接続して配置されていることを特徴とする請求項３と６に記載のヒートポンプシステム。
【請求項８】
前記ヒートポンプシステム（１０）は、建物（４）に接続するように配置され、
前記ヒートポンプシステム（１０）は、前記外部空間（２）と前記建物（４）との間に空気を導くように配置された接続ダクト（１５）を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項９】
前記ヒートポンプシステム（１０）は、前記接続ダクト（１５）を通る前記空気の流れを調整する調整手段（１６、１７）を含むことを特徴とする請求項８に記載のヒートポンプシステム。
【請求項１０】
前記外部空間（２）は、少なくとも１部が太陽放射線に透明な材料からなる、壁および屋根（１３）のうちの少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項１１】
前記ヒートポンプシステム（１０）は、太陽放射線（１２）をさえぎることによって前記外部空間（２）内の屋外の空気の加熱を制限できるように適合されている、調整可能な太陽光遮断デバイス（１４）を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項１２】
前記ヒートポンプ（５）は、建物（４）、設備、またはプロセスのうちの１つまたは複数の水システム（１０）に、直接的または間接的に熱エネルギーを放出するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のヒートポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外の空気から熱エネルギーを集め、別の媒体に熱エネルギーを放出することを可能とするように配置されたヒートポンプと、太陽放射線を使用して屋外の空気の加熱を可能とするように適合された外部空間とを有するヒートポンプシステムであって、屋外の空気を外部空間を通してヒートポンプまで導くように配置されているヒートポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
温水の製造のような建物の加熱と冷却は、エネルギーを必要とするプロセスであり、これらの目的のために利用されるエネルギーの量を減少させることに対する経済的および環境的な理由がある。建物または設備の加熱／冷却に対する予想される要求は、その設計、その使用、およびその立地位置に依存してかなり異なっている。例えば、スウェーデンの居住建物では、通常、９月〜４月の間の期間は暖房の要求があり、５月〜８月の間の期間は冷房の要求がある。その代わりに、多数の労働者と多種類のオフィス設備を有するスウェーデンのよく断熱されたオフィスでは、１年の大部分の昼間の間に冷房の要求があり得る。南の国の建物では、昼間の間に冷房の要求があり、夜には暖房などの要求があり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
最近の数１０年間、暖房および冷房プロセスの効率を向上させるために多くの工業製品が製造され開発されている。ヒートポンプは、近年、暖房への応用に対してますます一般的になってきた製品である。ヒートポンプは、通常は、蒸発器、コンプレッサー、冷却器、およびスロットルバルブを含むシステムを備え、そのシステムの内部で冷却媒体を循環している。冷却媒体を低圧で蒸発させ高圧で凝縮することによって、熱エネルギーは低温（蒸発熱）で集められ、高温（凝縮熱）で放出され得る。ヒートポンプは、例えば、湖、試堀孔（「岩石の熱」）、屋外の空気、抽出空気（すなわち、換気によって建物から放出される空気）から熱を集め、例えば、水を加熱するために屋内の空気に熱を放出することができる。また、ヒートポンプは、熱が建物から取られて外部に放出される空調設備の形態で建物の冷房のためにかなり長期にわたって使用されてきた。ヒートポンプは、コンプレッサーを作動するために電気を必要とするため、従って、電気代は、ヒートポンプの経済的な実行可能性のための重要なパラメータである。寒い気候では、ヒートポンプの効果は、補助の暖房無しでは通常は十分ではないので、この理由により建物は補助の暖房装置を備えている。
【０００４】
暖房装置の効率を更に改善するために、通例では太陽放射線の利用が試みられている。１つの例は、温水の製造が「無償」で得られるように、水を太陽光加熱システム中で循環させることである。別の例は、米国特許第４３７８７８７号公報に提供されおり、それによると、屋外の空気ヒートポンプは、窓とともに屋根裏空間中に配置され、太陽光照射によって屋外の空気の加熱を可能としている。
【０００５】
近年、開発の仕事の目的の大部分は、とりわけ、屋外の空気ヒートポンプの効率をますます低い屋外の空気温度で維持するように、ヒートポンプコンポーネントと冷却媒体に絞られている。
【特許文献１】米国特許第４３７８７８７号公報
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの目的は、屋外の空気ヒートポンプまたは同等物を含むヒートポンプシステムの効率を改善することである。この目的は、特許請求の範囲の請求項１に述べられた特有の技術的特徴によって達成される。従属項は、本発明の有利な実施例、更なる発展、および変形を示している。
【０００７】
本発明は、太陽放射線の補助で屋外の空気の加熱を可能とするように適合された外部空間と、屋外の空気から熱エネルギーを集めて異なる媒体に熱エネルギーを放出することを可能とするように配置されたヒートポンプとを有し、屋外の空気を外部空間を通してヒートポンプまで導くように配置されているヒートポンプシステムを提案する。本発明は、ヒートポンプシステムが屋外の空気の流れを外部空間まで調整する調整手段を有することを特徴とする。言い換えれば、ヒートポンプシステムは、その必要性が起こると、外部空間で換気/空気の交換を増加するまたは低減する手段を含む。この構造物の有利な効果は、屋外の空気の内方向への流れを調整することによって、外部空間の内部温度を調整できることであり、その結果、外部空間はヒートポンプの効率を増加させるために利用することができる。第１実施例では、屋外の空気の内向き流れを最小にすることができる。すなわち、外部空間中の温度が、太陽のエネルギーのおかげで、周囲の屋外の空気より高いままで残っている限り、空気を外部空間の内側に再循環させることができる。ほとんどの状況において、これは、ヒートポンプ効率に肯定的な効果を及ぼす。第２の実施例では、外部空間内の温度が周囲空気の温度より低いかまたは低くなる途中の場合に、屋外の空気の内向きの流れを最大にすることができる。これは照射された熱の量がヒートポンプによる熱の放出より少ないときに起こる。本発明に基づく解決のおかげで、外部空間の内側温度が屋外の空気温度以下に低下するのを防ぐことができる。この意味で、ヒートポンプの効率が冷された屋外の空気で作動せざるをえないことによって低下する状況を避けることができる。この状況は、例えば、外部空間内の空気の交換を制御するのに利用可能な手段が無い米国特許第４３７８７８７号公報に対応する構造物で起こり得る。本発明に基づく第２媒体に移された熱エネルギーは、例えば、隣接する建物中の家庭の温水システムを加熱するためあるいは水泳プールなどの設備を加熱するために利用され得る。
【０００８】
本発明の第１の好適な実施例では、ヒートポンプシステムは、外部空間中に向かう屋外の空気の内向きの流れを発生させるように配置された第１ファンを有する。これは、内向き流れの簡単で効果的な制御の可能性を提供する。ファンは、好ましくは、外部空間から空気の外向きの流れを発生させるように配置され、さらに、ヒートポンプシステムは、好ましくは、外部空間中に向かう屋外の空気の内向き流れを可能にする入口を含む。このように、ファンは、外部空間中に屋外の空気の内向きの流れを間接的に発生させ、それと同時に、どのくらいの空気が外部空間から出るかを決定する実現性が増加する。ファンは、多くの従来の屋外の空気ヒートポンプの使用を可能とするようにヒートポンプの一部と統合された非常によい構成とすることができる。
【０００９】
本発明の第２の好適な実施例では、流量調節手段は、ヒートポンプと接触する空気の流れを導いて、かつ外部空間の内側に配置された第１出口と、外部空間の外側に配置された第２出口との間の前記説明した空気の流れの分配を可能にするように配置されている。ヒートポンプと接触した空気は、第２媒体に熱を放出するので、この空気は、外部空間中の空気の残りより通常は冷えるであろう。ここで説明された方法による空気流れを分配する可能性は、外部空間の内側の温度を調整する可能性を増加させる。例えば、外部空間の内側の温度低下を避けるために、空気流れが屋外の空気より暖かいときに、外部空間中の空気を再循環させること、および空気流れが屋外の空気より冷たいときに、空気の流れを外側に直接導くようにさせることは可能である。流量調節手段は、好ましくは、ヒートポンプと接触する空気の流れを導くためのエアダクトと、外部空間の内側に放出する第１出口ダクトと外部空間の外側に放出する第２出口ダクトとの間での前記の空気流れの制御可能な分配を可能とするように配置された弁デバイスとを含む。第１ファンは、この場合、エアダクトに接続して適切に配置されている。
【００１０】
本発明の第３の好適な実施例では、ヒートポンプシステムは建物に接続して配置され、ヒートポンプシステムは、空気を外部空間と建物の間に導くように配置された接続ダクトを更に加えて含む。この設計の有利な効果は、外部空間中の空気を建物中に導き、建物中の空気を外部空間に導くことができることである。ヒートポンプと外部空間への内への空気流れの制御の組み合わせは、空気が外部空間内で和らげられることを可能とするので、本発明に基づくヒートポンプシステムは、ヒートポンプを通して熱エネルギーを供給することができるばかりでなく、和らげられた空気を建物に供給することもできる。１つの実施例は、例えば、スウェーデンの暖かい夏の日に、建物内部を冷房する必要性が存在する場合であり、ヒートポンプが外部空間から熱を集めて、例えば、建物の家庭用温水システムに放出することが可能な場合である。次に、空気の温度は、外部空間中で下げられる。この温度が十分低く、かつ屋外の空気温度と建物内側の室内温度の両方より低い場合に、本発明に基づくヒートポンプシステムは、外部空間から接続ダクトを介して建物内に冷却された空気を導く可能性を提供する。同様の可能性は、屋外の空気を和らげるように利用可能な空間を有さずに家の壁に取り付けられている通常の従来の屋外の空気ヒートポンプでは利用可能でない。別の実施例は、暖房の必要性が建築物の内側に存在する時である。対応する方法で、太陽放射線で外部空間の内側の空気を十分に加熱させて、次に、空気を直接建物内に導くことは可能である。また、本発明に基づく解決は、接続ダクトを通過する流れの方向を変えることによって、および、建物から外部空間に抽出空気を導くことによって、ヒートポンプによって利用される抽出空気中の熱の可能性を提供する。ヒートポンプシステムは、好ましくは、接続ダクト、例えば、第２ファン、および/または、接続ダクトに接続して配置された弁を通過する空気の流れを調整する調整手段を含んでいる。
【００１１】
本発明の第４の好適な実施例では、ヒートポンプシステムは、太陽放射線をさえぎることによって、外部空間内の屋外の空気の加熱を制限できるように適合されている調整可能な太陽光遮断デバイスを有する。このように、追加の可能性は、外部空間内の温度を調整することを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、以下の図面を参照して以下に記載される。
【００１３】
本発明に基づくヒートポンプシステム１０の好適な実施例が図１に概略的に示される。ヒートポンプ５は、太陽放射線１２を使用して屋外の空気を加熱するのを可能とするように適合されている外部空間２によって屋外の空気から熱エネルギーを集め、温水によって建物に熱エネルギーを放出するように配置されている。外部空間２は、温室、ガラスキューポラ、ガラス窓の付いた中庭または他のガラス窓の付いた構造物の形態で配置される、または建物４の壁８または屋根に接続されることができる。従来の方法で、ヒートポンプ５は、蒸発器、コンプレッサー、冷却器、膨張弁、および冷却媒体を循環させるための冷却媒体ダクトの形態の多くのコンポーネントを含む（各コンポーネントは図示されていない）。その結果、ヒートポンプ５は、外部空間２の内部の空気がヒートポンプの蒸発器と接触し、建物４の水の流れ２０がヒートポンプの冷却器と接触するような方法で、配置されるまたは外部空間２および建物４の両方とともに配置される。そして、屋外の空気から蒸発器中に集められた熱は、次に、冷却器中の水の流れ２０に放出される。水の流れ２０は、水を介するシステム（図示されていない）で使用するために、あるいは家庭用の温水を加熱するために、熱交換を介して直接または間接的に示すことができる。水の流れ２０中に集められた熱エネルギーは、予想されるように直接利用される必要はないが、その代わりに、その後の使用のために、温水貯蔵器を生成するために利用することができる。外部空間２の壁および屋根１３は、大部分がガラスからなり、太陽放射線１２が外部空間２内に存在する空気を加熱する。太陽放射線に晒されている外部空間２の壁８と床は、石あるいはコンクリートなどの熱蓄積材料１８で製造されるまたは被覆されている。また、外部空間２は、太陽放射線の照射量の制限を可能にするために、ブラインド１４の形態で日光をさえぎるデバイスを提供する。第１ファン６は、空気をヒートポンプ５と接触させるためにヒートポンプ５とともに配置される。第１ファン６は、ヒートポンプ５の操作の間、通常はいつも作動している。エアダクト７は、ヒートポンプ５を通過した空気がエアダクト７中に導かれるような方法で第１ファン６およびヒートポンプ５とともに配置される。エアダクト７は、下流でわずかに分岐して、外部空間２の内側に空気の放出を可能にする第１出口ダクト７ａと、外部空間２から外に空気を導くのを可能にする第１出口ダクト７ａとを形成する。ダンパー９の形態の弁構成物は、作動状況に依存する第１および第２出口ダクト７ａ、７ｂの間の空気流れを調整するために分岐点に配置される。屋外の空気は、圧力の差が屋外の空気と外部空間２の内側の間に生じる場合、例えば、ヒートポンプ５と接触する空気が第２の出口ダクト７ｂを介して外部空間２から外に導かれる場合、空気の貫通流れを可能にするように適合されている開口３を介して外部空間２から供給されるまたは適切に抽出される。従って、出口ダクト７ａ、７ｂの間の分配を選択することによって、外部空間２に屋外の空気の流れを調整することが可能となる。また、ヒートポンプシステム１０は、ある作動状況下で、外部空間２と建物４との間に空気を導くように意図された接続ダクト１５を提供する。接続ダクト１５は、外部空間２と建物４の間の空気流れを調整するために、弁１７と第２ファン１６とを備えている。図１の多くの矢印は、空気が流れることができる多くの異なる経路を示している。上記説明したことにもかかわらず、前述の矢印は、空気が家の壁８に面しているヒートポンプ５の側部上でヒートポンプ５に入ることを示している。
【００１４】
符号Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３が図１のヒートポンプシステム１０の作動例の以下の記載に含まれる。ここで、Ｔ１は屋外の空気の温度を示し、Ｔ２は外部空間２の内側の温度を示し、Ｔ３は建物４の内側の室内空気の温度を示す。外部空間２の内側の温度Ｔ２はもちろん外部空間２の内側の異なる位置で異なり得る。それと反対に、何も示されない場合には、Ｔ２は、例えば、ヒートポンプ中への空気流れの入口の近くで測定された平均温度を示す。以前に開示された種類の温度センサの１つあるいは複数は、温度を決定するために使用される。
【００１５】
ヒートポンプシステム１０は、一般的な条件に依存して色々な方法で作動し得る。より重要な条件の例は、建物４の冷房／暖房の要件、屋外の空気の温度Ｔ１、および太陽放射線のそのときの強度を含んでいる。従来の方法において、建物４は、非常に良く補助的な冷暖房システムを備えることができる。しかしながら、そのようなシステムの存在は、原則として本発明に基づくヒートポンプシステム１０の効果に影響を与えない。
【００１６】
作動状況Ａ
作動状況の第１実施例は、建物４の内側の室内空気を加熱する必要がある場合である。この場合、Ｔ１は、通常、所望値Ｔ３より低い。そのような状況の典型的な例は、スウェーデンにおける１年の寒い時期の間の住居である。この状況で、昼間、日光をさえぎるデバイス１４は、開いた位置に維持され、ヒートポンプ５は、できるだけ多くの熱を建物４の水の流れ２０に供給する。初期段階の間、弁１７は、閉じた状態で保持され、ダンパー９は、原則として屋外の空気が全く外部空間２に供給されないように、空気が第１出口ダクト７ａを通って導かれるような位置に置かれる。とりわけ、ヒートポンプ５、外部空間２の体積、屋外の空気の温度Ｔ１、外部空間２内側の初期温度Ｔ２、および今の太陽放射線１２によって消費された電力に依存して、外部空間２の内側の空気温度Ｔ２は、上昇する、一定のまま保持される、または低下する。
【００１７】
温度Ｔ２がＴ３より高い場合、特に、Ｔ２が上昇している場合、加熱された空気が外部空間２から建物４に接続ダクト１５を通って流れることができるように、弁１７は開かれる。第２ファン１６は、流れを増加させるために適切に使用される。弁１７とファン１６は、例えば、温度Ｔ２がＴ３と同じレベルまで下がると閉じる。代替手段として、または加熱された空気が接続ダクト１５を通って建物４に供給することに加えて、ダンパー９は、空気が第２出口ダクト７ｂを少なくとも部分的に通って流れるような位置に設定することができる。この手段は、外部空間２の内側の空気の交換を可能とし、結果として、（Ｔ１がＴ２より低い場合）温度Ｔ２を下げることを可能にする。これは、ヒートポンプ５をある温度範囲内で作動させるために、または、外部空間２の内側の温度をある温度以下の温度に維持するための他の理由が有る場合に、例えば、外部空間２が温度に敏感な植物を含む場合に、適切であり得る。
【００１８】
温度Ｔ２がＴ１より低い場合、またはＴ２温度がＴ１値以下に低下する場合、ダンパー９の位置は、ヒートポンプ５から出る空気が第２出口ダクト７ｂを通って外に導くるように変更される。ヒートポンプ５と接触した空気は、水の流れ２０に熱を放出するので、この空気は温度Ｔ２より低くなる。この測定の結果として、他の条件、例えば、太陽放射線の照射や電力消費などが同じでない限り、温度Ｔ１の屋外の空気は、開口３を通って中に向かって流れてＴ２を増加させる。空気交換を十分にすると、Ｔ２がＴ１と同じになる作動状況が得られるだろう。外部空間２の内側の空気交換が良くなされると、外部空間２の内側の温度Ｔ２は、屋外の空気温Ｔ１の温度の値となるであろう。この最低温度がヒートポンプ５の効率に対する配慮が必要な好ましい温度よりも低い温度の場合、空気が太陽放射線で十分に加熱することができるようにヒートポンプ５の効率をわずかに低下することが適切であり得る。この種類の状況は、通常は冷たくて晴れた冬の日に起こり得る。
【００１９】
また、本発明の１つの変形では、ヒートポンプ５から出るとき（冷たい）の空気の流れ中の温度Ｔ４、例えば、エアダクト７中のかなり上流位置での温度が決定される。ヒートポンプ５から出る空気は、水の流れ２０に熱を伝導するので、通常は、Ｔ４はＴ２より低くなる。できるだけ高くＴ２を保つために、ヒートポンプシステム１０は、Ｔ４がＴ１より低いがＴ２がＴ１より高い場合、ダンパー９の位置を空気が外部空間２から第２出口ダクト７ｂを通って外に導かれるように変える方法で制御する。この方法では、外部空間２に供給される空気は、空気が第１出口ダクト７ａを介して循環する場合よりも暖かく、例えば、Ｔ２がＴ１より低くなる状況を避けることは、この方法で可能である。
【００２０】
日光を遮断するデバイス１４は、太陽放射線がほとんど無い、すなわち、夜および非常に暗い日に、閉じた位置に適切に設定される。すると、外部空間２からの熱放射が減少する。更に、温度を増加させる効果は、外部空間２をよく断熱することによって得られる。次に、ヒートポンプ５のコンプレッサー、建物４または外部空間２に放出する他の熱源からの熱の漏れをより効率的に利用することができる。代わりに、外部空間２の内側の空気を冷却することが要望される場合、以下を参照すると、ヒートポンプ５のコンプレッサーからの熱は、外部空間２の外側の点まで適切に外に伝導することができる。
【００２１】
作動状況Ｂ
作動状況の第２の実施例では、建物４の内側の室内空気を冷却する要求が存在する。この場合、Ｔ１は通常、所望値Ｔ３より高い。同時に、家庭の温水を製造するために水の流れ２０を加熱する必要がある。そのような状況の典型的な例は、スウェーデンにおける夏の間の住居であり、特に昼の間で、場合によっては夜も含まれる。この状況において、目的は、ヒートポンプ５が建物４を冷却するために外部空間２内側に冷気を発生させると同時に、前と同様に水の流れ２０を加熱し続けることである。日光をさえぎるデバイス１４は、太陽からの照射１２を最小にするために、少なくとも日中の間、閉じた位置を維持する。日光をさえぎるデバイス１４の開口の程度は、太陽放射線１２の強度とヒートポンプ５による熱の除去に依存しながら調整され得る。また、ヒートポンプ５は、建物４の水の流れ２０にできるだけ多くの熱を供給することを可能にする。最初の段階の間、ダンパー９は、空気が第１出口ダクト７ａを通って導かれると同時に、弁１７は、原則として、空気の交換が外部空間２の内側で全く起こらないように、閉じられるような位置にセットされる。ヒートポンプ５による外部空間２の内側の空気からの熱エネルギーの収集に依存しながら、温度Ｔ２は連続的に低下する。Ｔ２がＴ１とＴ３の両方より低くなると、弁１７を開けることによって、接続ダクト１５を介して外部空間２から建物４に空気を導くことによって、建物４を冷却することができる。第２のファン１６は、好ましくは、供給空気の流れを増加させるために使用される。次に、屋外の空気は、開口３を介して外部空間２中にに流れる。とりわけ、屋外の空気の温度Ｔ１、熱の収集および太陽放射線の実際のレベルに依存しながら、外部空間２の内側中の空気温度Ｔ２は、上昇する、一定のままである、または、低下する。この状況における安定な作動位置を見出すために、例えば、弁１７と日光をさえぎるデバイス１４の開口の程度、および／または、第２ファン１６の影響を調整することは可能である。外部空間２の内側の温度Ｔ２が上昇し続けている場合には、Ｔ２をさげるために、弁１７と日光をさえぎるデバイス１４を完全に閉じる必要がある。
【００２２】
本発明の別の変形において、ヒートポンプシステム１０に、接続ダクト１５に直接ヒートポンプ５を接触するように空気を導くために適合させられた追加ダクト（図示しない）を提供することができる。上記説明したように、この接触した空気は、通常は、温度Ｔ２より冷たい。上記説明した追加ダクトを通る空気の流れは、建物４に入る前に適切に除湿される。また、この変形において、ヒートポンプシステム１０を制御する方法を決定するために、例えば、エアダクト７中のかなり上流の位置で、ヒートポンプ５から出るとき、このより冷たい空気流れ中の温度Ｔ４を決定することは適切である。本発明のこの変形では、建物４を冷却するために、十分低い温度で、より急速に空気の流れを製造することが可能である。例えば、この追加ダクトは、第１出口ダクト７ａ中の分岐から成り、この分岐と協力して追加ダンパー（図示されていない）は、第１出口ダクト７ａと前述の追加ダクトの間の空気流れの分配のために適切に配置される。
【００２３】
第２の作動状況の一例において、初期段階の間、屋外の温度Ｔ１＝２５℃、外部空間２の温度Ｔ２＝２５℃、屋内空気の温度Ｔ３＝２４℃である。所望の室内温度、すなわち、所望のＴ３の値は２１℃である。上記説明されたことことによると、ヒートポンプシステム１０が作動しているとき、Ｔ２は連続的に低下する。Ｔ２が例えば、２３℃まで低下すると、空気が接続ダクト１５を通って建物４中に導かれ得る。これは、Ｔ２がＴ３より低く、Ｔ３が２１℃より高い限り継続する。あるいはまた、接続ダクト１５を通って建物の中に空気を導くことをＴ２が例えば２０℃に達するまで延期することもできる。
【００２４】
外部空間２は多くの異なった方法で設計することができる。壁、および／または、屋根の最大の部分、または少なくとも大きい部分は、好ましくは、太陽放射線が透過するガラスあるいは他の材料で作られる。この文脈で使用される用語「透過」は、材料が太陽放射線の波長スペクトルのかなりの部分に対して十分透明であり、透明材料を通過して空気あるいは他の材料を加熱するために使用される。例えば、従来の窓ガラスはこの目的のために適当である。また、プラスチック材料もまた、十分な耐性条件でうまく機能する。いわゆる省エネガラス、このガラスは従来の窓ガラスよりも大きい範囲で、長波長の熱放射を外部空間２に反射して戻すことにより、より多くの短波長の太陽熱エネルギーを収容する、で作られたものの使用が好まれる。透明部分は、太陽エネルギーによる効果的な照射が達成されるように、適切な角度で空に向けられるべきである。その上、透明なコンポーネント部品は、もちろん、北半球では、南寄りの側面に主に配置されるべきである。上記説明に加えて、外部空間２は、完全にガラス張りファサードから（一部が）なり得る。例えば、かなり大きなオフィス建物は、完全にガラス張りの南向ファサードを内側に配置した複数の外部空間２を提供し得る。冷却機能（作動動状況Ｂ）が主な興味対象の場合、透明部分が垂直に向けられているなら、通常、十分である。また、外部空間２は、石とコンクリートなどの黒く塗られた表面や蓄熱材料１８のような太陽放射線の吸収を増加する手段を含み得る。外部空間はまた、外部空間２中に空気を導いて循環させるファンやじゃま板などの手段を含むことができる。そのような手段は、外部空間内部の内側の温度分布を均一にし得る。前に説明したように、ヒートポンプシステム１０は、温度Ｔ２をできるだけ高く保つために、ヒートポンプ５と接触した空気が外部空間２の内側の他の普通かなり暖かい空気と混合するのを防ぐために、第２出口ダクト７ｂを通って直接外へ導かれるように配置されている。また、温度Ｔ２をできるだけ低く維持する目的で、通常の状況下で最も暖かい外部空間２の内側の最高点にある空気を外に導くようにヒートポンプシステム１０を設計することもできる。また、外部空間２は、空気処理のための除湿器、エアフィルタなどを含むことができる。また、外部空間２は、好ましくは、外部空間２内部の温度Ｔ２が、照射された太陽のエネルギー、空気交換（ダクト７ｂ、１５、および開口３を経由して）およびヒートポンプ５によって集められた熱によって最大可能な程度に決定されるように、良い断熱性を示すように配置される。このように、エネルギーのより良い使用がなされ、加熱システム装置１０がより効果的に制御され得ることを意味する。外部空間２は、主として空気を和らげる空間として機能するためのものであり、すなわち、（長期の間）人間が占有するために設計された建物の空間として機能するものではない。
【００２５】
外部空間２によって示される好ましい体積は、外部空間２の設計、ヒートポンプ５の効果、建物が位置している気候帯、および建築物の加熱／冷却の要件を含む多くの要因に依存している。スウェーデンに位置する標準サイズの一戸建て住宅と従来の屋外の空気ヒートポンプに対して、この機能は、普通の温室、すなわち、３０ｍ3オーダーの構造物で効率的に提供され得る。しかしながら、より大きいあるいはより小さい体積もまた想定することができる。
【００２６】
本発明に基づくヒートポンプシステム１０は、例えば、その効果と適切な温度範囲領域に対する配慮がなされている従来型の屋外の空気ヒートポンプで、すばらしく機能する。そのようなヒートポンプは、図１で示された第１ファン６として機能する、作り付けのファンを共通に備えている。
【００２７】
本発明に基づくヒートポンプシステム１０を調整するために、制御方式に依存する多くのパラメータが興味がある。例えば、屋外温度Ｔ１、外部空間の内側の温度Ｔ２、建物内側の空気の温度Ｔ３、ヒートポンプと接触する空気温度Ｔ４、ヒートポンプ５の消費電力、太陽放射線の強度１２、ダンパー／弁９、１７の開口位置、太陽をさえぎる装置１４、ファン６、１６の電力位置、および水の流れ２０のための電力要求などである。屋外、外部空間２の内側および建物４の内側の気圧は、特に、開口が制御可能な弁を備えている場合には、調整のために利用することができる。ヒートポンプシステム１０は、好ましくは、所望のパラメータを決定するために、多くの温度センサ、放射センサおよび位置センサ等を備えており、また、ヒートポンプシステム１０は、設定変更の作動装置を備えている。この文脈で提供された情報を所有している当業者が、通常の加熱あるいは換気システムと同様のやり方でヒートポンプシステム１０の調整を自動化することは、当然可能である。ヒートポンプシステム１０の調整は、好ましくは、建物４内での他のまたは既存の換気および加熱装置と統合される。
【００２８】
また、ヒートポンプシステムは、例えば、第２ファンを逆に作動することによって（すると、ファン１６は、給気ファンの代わりに抽出空気ファンの機能を果たす）接続ダクト１５を介して建物４から外部空間２に空気を導く可能性を提供する。これは、例えば、建物４の内側の空気中の熱を利用するために適切であり得る。
【００２９】
本発明は、上記説明された実施例に制限されないばかりでなく、以下の特許請求の範囲の範囲内で変更し得る。本発明の複数の利点のうちの少なくともある利点は、例えば、ヒートポンプ５と接触した空気が直接外に導かれない場合でも利用することができる。これは、図１に基づいて説明された実施例において、第１ファン６と空気ダクト７と第２出口ダクト７ｂとの助けによって達成される。この理由は、外部空間２中で空気交換の良好な調整がなされるためである。空気ダクト７とその出口７ａ、７ｂの代わりに、外部空間２中で制御可能な空気交換を可能とするために、追加の開口中に追加の制御可能なファンを配置することができる。この種類の変形において、ヒートポンプ５と接触した空気は、外部空間２の内側の他の空気と混合する。しかしながら、図１で説明された実施例に基づく本発明の考慮可能な利点は、上記説明したように、ヒートポンプ５と接触した冷たい空気が、最初に混合されることなく、直接外にまたは接続ダクト１５に導く能力を通して、温度のより効果的な調整を可能にすることである。
【００３０】
もちろん、図１で概略的に図示されたファン、ダンパー、弁、ダクト、および開口は、代替の方法で配置することができる。例えば、ダンパー９は、各出口ダクト７ａ、７ｂ中で弁と交換することができる。ダクト７、７ａ、７ｂは、また、外部空間２の外側に配置され得る。もちろん、重要な考慮すべき事柄は、その入口と出口の配置である。開口３の大きさは重大ではないが、開口は、所望の時に外部空間２から空気が流入する流出するのを防がないように十分大きくあり、かつ、所望でない空気流れを最小にするために十分に小さくあるべきである。複数の開口は当然、使用することができる。所望であれば、さらに、開口３を弁とファンの両方とともに提供され得る。
【００３１】
建物４は、住居の建物またはオフィス建物またはそれ以外の建物であり得る。流れ２０が水である必要はなくヒートポンプ５から熱エネルギーを集める別の媒体であり得る。もちろん、建物４によって集められる熱エネルギーの全体に対してそれは必要でない、例えば、１つまたは複数の建物または設備、例えばプール、過熱された舗道または道路、農業設備または工業プロセスは、この熱エネルギーを自分たちに利用することができる。従って、ヒートポンプシステム１０が建物と接続して配置される必要はない。例えば、その関連する外部空間２を有するヒートポンプシステム１０は、例えば、プールとともに配置された分離されたユニットを構成することができる。接続ダクト１５を介して有利な冷却機能を利用するために、それにもかかわらず、少なくとも時々冷房が必要な建物とともに配置されるヒートポンプシステム１０に対して特に好都合である。
【００３２】
日光をさえぎるデバイス１４に関して、例えば、ブラインドの代替手段として、前後または上下に引くシートがあり得る。また、日光をさえぎるデバイス１４は、外部空間２の内側に配置する必要はない。遮蔽の観点から、例えば、日よけに類似する構成物を外部的に配置することは有利であり得る。一方、外部に配置された日光をさえぎるデバイス１４は、その機能に影響を与える風と天気の影響にさらに晒される。日光をさえぎるデバイス１４は、好ましくは、その自動調整を容易にするためにモーター駆動である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の好ましい実施例を概略的に図示したものである。
【図１】
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【国際調査報告】
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