(57)【要約】分散型加熱および冷却ネットワークが説明される。一態様では、地域加熱アーキテクチャで使用される分散型加熱および冷却ネットワークが説明される。
2021529932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部屋を有する建物に設置するための分散型加熱および冷却ネットワークであって、前記ネットワークは、複数の個別のヒートポンプ、および、複数の個別のコールドエミッタを含み、前記複数のヒートポンプのうちの第１のヒートポンプは、前記建物の前記複数の部屋のうちの第１の部屋に配置され、加熱モードにおいて、前記複数の部屋のうちの前記第１の部屋に加熱を提供するように構成され、前記複数のコールドエミッタのうちの第１のコールドエミッタは、前記複数の部屋のうちの第２の部屋に配置され、冷却モードにおいて、前記複数の部屋のうちの前記第２の部屋に冷却を提供するように構成され、各ヒートポンプおよび各コールドエミッタは、前記ネットワークの共通の液体ループに直接かつ独立して結合され、
前記冷却モードにおいて、および、冷却作動中、前記複数の個別のコールドエミッタの前記第１のコールドエミッタは、前記共通の液体ループに結合され、それが配置される前記部屋から熱を抽出し、その熱を前記共通の液体ループに伝達するように構成され、
加熱モードにおいて、および、加熱作動中、前記複数の個別のヒートポンプのうちの前記第１のヒートポンプは、前記共通の液体ループに結合され、前記共通の液体ループから熱を抽出し、その熱をそれが配置される部屋に伝達するように構成される
ことを特徴とする分散型加熱および冷却ネットワーク。
【請求項２】
請求項１のネットワークであって、前記冷却作動中に、前記複数のヒートポンプのうちの少なくとも１つは、また、前記共通の液体ループに結合され、前記共通の液体ループから熱を抽出するように構成されることを特徴とするネットワーク。
【請求項３】
請求項２のネットワークであって、前記少なくとも１つのヒートポンプは、その熱を温水タンクに送達するように構成されることを特徴とするネットワーク。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項のネットワークであって、前記共通の液体ループが、前記共通の液体ループの能動的な熱管理を通して、所定の温度に維持されることを特徴とするネットワーク。
【請求項５】
請求項４のネットワークであって、前記共通の液体ループが、第１の季節作動において、第１の温度に維持され、第２の季節作動において、第２の、より高い温度に維持されることを特徴とするネットワーク。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項のネットワークであって、前記複数の部屋が、個別のユニットを画定し、第１のユニットのコールドエミッタが、加熱構成で作動する第２のユニットのヒートポンプと同時に、冷却作動で作動可能であることを特徴とするネットワーク。
【請求項７】
請求項１のネットワークであって、前記共通の液体ループが、流れ回路および戻り回路を含むことを特徴とするネットワーク。
【請求項８】
請求項７のネットワークであって、冷却作動中、前記流れ回路の温度は、冷却される前記部屋の室温よりも低い温度に維持され、その温度は、望ましくは、摂氏１０度以下であり、望ましくは、摂氏７−１０度の範囲であることを特徴とするネットワーク。
【請求項９】
請求項７または８のネットワークであって、冷却作動中、前記戻り回路の温度が、冷却される前記部屋の室温以下の温度に維持され、その温度が、望ましくは、摂氏１５度以下であり、望ましくは、摂氏１２〜１５度の範囲であることを特徴とするネットワーク。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項のネットワークであって、さらに、前記共通の液体ループから過剰な熱をそらすための、１つまたは複数のバッファまたはヒートシンクモジュールを含むことを特徴とするネットワーク。
【請求項１１】
請求項１０のネットワークであって、前記１つまたは複数のバッファまたはヒートシンクは、冷蔵庫、温蔵庫、熱源または冷却機を含むことを特徴とするネットワーク。
【請求項１２】
請求項１０のネットワークであって、前記共通の液体ループの温度が、前記ヒートシンクモジュールの温度から切り離されることを特徴とするネットワーク。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項のネットワークであって、前記ヒートポンプの少なくとも１つが、家庭用温水の専用タンクに結合され、そのヒートポンプからの熱が、その専用タンク内の水の加熱を提供するために使用されることを特徴とするネットワーク。
【請求項１４】
請求項１３のネットワークであって、前記ヒートポンプのうちの少なくとも１つが、複数のモードで作動可能であることを特徴とするネットワーク。
【請求項１５】
請求項１４のネットワークであって、第１のモードにおいて、前記ヒートポンプは、前記共通の液体ループを使用して、その専用タンク内の水の加熱を提供するように構成されることを特徴とするネットワーク。
【請求項１６】
請求項１４に記載のネットワークであって、第２のモードにおいて、前記ヒートポンプが、前記共通の液体ループを使用して、ラジエータ回路、床下回路、または、ファンコイルなどの、専用加熱回路のために熱源を提供するように構成されることで、前記ヒートポンプは、暖房を提供するように構成されることを特徴とするネットワーク。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項のネットワークであって、広域地域加熱または冷却ネットワークに結合されるように構成されることを特徴とするネットワーク。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一項のネットワークであって、少なくとも１つの可変出力ヒートポンプを含むことを特徴とするネットワーク。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一項のネットワークであって、少なくとも１つの可変出力コールドエミッタを含むことを特徴とするネットワーク。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一項のネットワークであって、前記複数のヒートポンプおよび前記複数のコールドエミッタが、さらに、ＰＶパネル、ＰＶＴパネル、および、電力網のうちの少なくとも１つを含む、直流電源に結合されることを特徴とするネットワーク。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか一項のネットワークであって、前記ヒートポンプのそれぞれが、前記共通の液体ループから独立して熱を抽出するように配置され、前記コールドエミッタのそれぞれが、前記共通の液体ループに独立して熱を伝達するように配置されることを特徴とするネットワーク。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれか一項のネットワークであって、前記共通の液体ループが、液体回路であり、典型的には水ベースの液体回路から選択されることを特徴とするネットワーク。
【請求項２３】
請求項１から２２のいずれか一項のネットワークであって、コントローラを含み、前記コントローラは、
暖房、
冷房、
衛生的な温水の製造、
太陽光発電の監視、
ヒートポンプが設置されている場所での電力使用の監視、
コールドエミッタが配置されている場所での電力使用の監視、
局所的に生産された電力の局所的なエネルギー使用の最適化、および、
バッテリーの蓄えの制御と管理
のうちの１つまたは複数の制御を行うために、ユーザ入力を受信するように構成されたユーザインターフェースを含むことを特徴とするネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、分散型加熱および冷却ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプは当技術分野でよく知られており、熱源から「ヒートシンク」と呼ばれる放熱先に熱エネルギーを提供する任意の器具として定義され得る。ヒートポンプは、冷たい空間から熱を吸収して暖かい空間に熱を放出することにより、熱エネルギーを自発的な熱の流れの方向と反対に移動させるように設計される。ヒートポンプは、熱源からヒートシンクにエネルギーを伝達する作業を実行するために、ある程度の外部電力を使用する。定義上、ヒートポンプの全ての熱源は、加熱される空間より、温度がより冷たくなければならない。最も一般的には、ヒートポンプは空気（外気または内気）または地面から熱を引き出す。
【０００３】
建物内などの空間を暖房するための熱源として、または、家庭用温水の加熱源として、ヒートポンプを使用することが知られている。通常、単一のヒートポンプが単一の熱源に接続され、そして、そのヒートポンプからの出力は、建物内の空気に熱を伝達したり、加熱回路および／または家庭用温水のタンクに熱を伝達したりするために、選択的に使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヒートポンプの既知の用途は、地域暖房でのそれらの使用を含む。地域加熱は、暖房や水加熱などの住宅用および商業用の加熱要求のために、集中管理された場所で生成された熱を供給するためのシステムである。熱は、熱のみのボイラーステーション、地中熱、ヒートポンプ、および、中央太陽熱はもちろん、原子力も、また、使用されるけれども、多くの場合、化石燃料を燃焼させているが、バイオマスを、また、だんだんと燃焼させている、熱併給発電プラントから得られる。地域暖房プラントは、局所ボイラーよりも高い効率と優れた汚染防止を提供し得る。これらの利点にもかかわらず、地域暖房アーキテクチャの改善の必要性が引き続き存在する。
【０００５】
ヒートポンプの効率は、ヒートポンプの作動が必要とされるときに、エネルギー源として使用できる、ヒートポンプが基盤とする環境に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらおよび他のニーズに対処するために、本教示は、複数の部屋を有する建物に設置するための分散型加熱および冷却ネットワークを提供し、ネットワークは、複数のヒートポンプおよび複数の別個のコールドエミッタを含み、各ヒートポンプおよび各コールドエミッタは、ネットワークの共通の液体ループに独立して結合される。本教示の文脈内で、部屋は、通常、アパートなどの居住ユニット、または、個別のオフィス空間を含む、商業ユニット／空間を定義するであろう。この文脈において、個別のアパートは、複数の部屋を含み得る。各アパートは、加熱と冷却の要求を有し、加熱の要求は、共通の液体ループから熱を選択的に抽出してアパートに熱を供給する、少なくとも１つのヒートポンプによって提供される。同様に、冷却の要求は、共通の液体ループに独立して結合され、その作動が、アパートから熱を抽出し、その熱を共通の液体ループに供給するように使用され得る、コールドエミッタによって満たされる。本開示の文脈内で有用に使用され得るコールドエミッタの例は、ファンコイル、チルドビーム、ファン支援対流式放熱器、および、相対湿度が低い気候での床暖房を含む。
【０００７】
複数のアパートを備えた建物では、個別のアパートの加熱および冷却要求は、よく変化し得、そのアパートに熱を供給するための第１のアパートのヒートポンプの作動が、２番目のアパートに配置されるヒートポンプの作動を必要としないことが理解されるであろう。同様に、建物全体の中でのアパートの向きが、特定のアパートに、冷却要求を有することを求め得、他のアパートは、加熱要求を有する。本教示は、独立して動作可能な、複数のヒートポンプおよび複数のコールドエミッタを有することによって、これらの事態に対処する。
【０００８】
このようにして、そのようなネットワークは、別個の加熱および冷却モードの作動で動作可能であり得る。冷却作動中、複数の個別のコールドエミッタの少なくとも１つが、共通の液体ループに結合され、それが配置される部屋から熱を抽出し、その熱を共通の液体ループに伝達するように構成される。暖房および直接温水加熱の一方または両方であり得る加熱作動中に、複数の個別のヒートポンプのうちの少なくとも１つは、共通の液体ループから熱を抽出し、その熱を、そのヒートポンプによって提供される部屋の加熱を行うために使用するように構成される。
【０００９】
特定の配置では、複数のヒートポンプおよび複数のコールドエミッタは、また、ＰＶおよびＰＶＴパネル、電力網などのような、直流電源に結合され得る。分散型ネットワークの各ヒートポンプは、共通の液体ループに個別に結合され得、個別のヒートポンプのそれぞれは、共通の液体ループから独立して熱を抽出するように配置される。そのような配置では、各ヒートポンプは、共通の液体ループから独立して熱を抽出するように配置され得、個別のアパートまたは他のユニットは、独立して加熱され得る。好ましい配置では、ヒートポンプは、戻り回路の温度が通常、流れ回路の温度よりも高いので、共通の液体ループの戻り回路に結合され、したがって、熱伝達作動の効率が向上する。しかしながら、ヒートポンプは、また、流れ回路に結合され得ることが、理解されるであろう。分散型ネットワークの各コールドエミッタは、同様に、個別に独立して共通の液体ループに結合され、その結果、各コールドエミッタは、共通の液体ループに独立して熱を供給することができる。
【００１０】
好ましい配置では、共通の液体ループは水ベースの液体回路である。同じ例は、純水、塩水などの塩添加物を含む水、または、さまざまな不凍液成分を含む水を含む。本教示から、作動の冷却モードでは、共通の液体ループの温度が、周囲温度よりも低い温度、通常は著しく低い、例えば、周囲温度が摂氏２０度を超える場合に、１０度未満の温度に、維持されることが好ましいことが理解されるであろう。そのループの温度が凍結温度に強制的に近づけられる場合、液体ループにおける不凍液成分の使用が有利には採用され得る。
【００１１】
ヒートポンプの少なくとも１つは、家庭用温水の専用タンクに結合され得、そのヒートポンプからの熱は、その専用タンク内の水の加熱を提供するために使用される。
【００１２】
ヒートポンプは、第１のモードにおいて、少なくとも１つのヒートポンプが、共通の液体ループを使用するように構成され、その後、専用タンクに貯蔵される、温水を提供するように構成され得る。第２のモードでは、ヒートポンプが、共通の液体ループを使用して、ラジエータ回路、ファンコイル、床暖房、または、その他の分散暖房ネットワークのような専用の加熱回路に、熱源を提供するように構成されることで、ヒートポンプは、暖房を提供するために使用され得る。
【００１３】
冷却作動中、ネットワークは、コールドエミッタから過剰な熱を受け取り、続いてヒートポンプを使用してその熱を抽出し、その熱を共通の液体ループから専用タンクに供給するように構成され得る。
【００１４】
ネットワークアーキテクチャは、また、共通の液体ループから過剰な熱をそらすために使用され得る、１つまたは複数のバッファまたはヒートシンクモジュールを含み得る。例は、冷蔵庫、温蔵庫、熱源、冷却機などを含む。これらは、共通の液体ループの温度を、摂氏１０度未満の温度に下げることが望まれる、冷却作動で有利に使用され得る。
【００１５】
ネットワークは、大都市またはコミュニティの、広域の地域加熱または冷却ネットワークの文脈内で提供されるような、広域の地域加熱または冷却ネットワークへの接続を可能にするように拡張され得る。
【００１６】
したがって、本出願の第１の実施形態は、請求項１に詳述されるような、分散型の加熱および冷却ネットワークを提供する。有利な実施形態は、従属請求項に提供される。
【００１７】
次に、本出願は、以下の添付の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】加熱および冷却作動用の分散型ネットワークを含む、アーキテクチャの概略図である。
【図２】加熱負荷構成で作動可能な、図１のアーキテクチャの例である。
【図３】加熱および冷却構成で作動可能な、図１のアーキテクチャの例である。
【図４】温水または暖房の形で加熱を提供するために、本教示による局所負荷に結合された、図１の配置による個別のヒートポンプを示す概略図である。
【図５】共通の液体ループに独立して結合された、複数のヒートポンプおよび複数のコールドエミッタを示す、図１の配置による加熱および冷却作動のための分散型ネットワークの概略図である。
【図６】図５の配置による、加熱および冷却作動のための分散型ネットワークの、図５に示されるものよりも複雑な概略図であり、複数のコールドエミッタに結合されたヒートポンプを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜図６は、本教示による地域暖房および冷房アーキテクチャの例示的な概略図である。示される例では、集合住宅１００は、本開示の文脈内において、それぞれが典型的には複数の部屋を有する個別のユニット１０５と見なされ得る、複数の個別の住居１０１ａ〜１０１ｈを含む。各住居またはユニット内には、その主な機能が、そのユニットに加熱を提供することである、少なくとも１つの個別のヒートポンプ１１０ａ〜１１０ｈが設置される。各住居またはユニット内には、また、その主な機能が、そのユニットに冷却を提供することである、コールドエミッタ５１０の形態の、少なくとも１つの冷却エミッタが設置される。
【００２０】
複数のヒートポンプ１１０ａ〜１１０ｈ、および、コールドエミッタ５１０のそれぞれは、通常、水回路の形態で提供される、共通の液体ループ１２０に、個別に独立して結合される。「独立して個別に」という句によって、冷却作動モードでは、コールドエミッタの液体への結合は、ヒートポンプを介して行われない、ということが意味される。このように、特定のユニットのヒートポンプとコールドエミッタは、共通の液体ループへの自身の独立した結合を有する。本教示の文脈において、ユニットは、複数の部屋を含み得る−例えば、各アパートの住居は、加熱および冷却の要求が、それぞれ単一のヒートポンプおよびコールドエミッタによって提供され得るか、または、必要に応じて、複数のヒートポンプとコールドエミッタを必要とする、複数の部屋を含み得る。
【００２１】
共通の液体ループ１２０に個別に結合された複数のヒートポンプを提供する結果として、個別のヒートポンプのそれぞれは、共通の液体ループ１２０から独立して熱を抽出し得る。共通の液体ループ１２０に個別に結合された複数のコールドエミッタを提供する結果として、コールドエミッタのそれぞれは、配置された部屋から独立して熱を抽出し、共通の液体ループ１２０に熱を提供し得る。暖房がネットワークの主要な要求である季節の期間では、コントローラは、共通の液体ループと接続され得、共通の液体ループの温度を、暖房される部屋の望ましい周囲温度、または、望ましい周囲温度の比較的近くに、例えば、１８〜２５度の温度範囲に維持する。冷房がネットワークの主要な要求である季節の期間では、コントローラは、共通の液体ループが、コールドエミッタによって提供される部屋の周囲温度よりも低い温度に維持されることを確実にするように構成され得る。コールドエミッタがアクティブであり、そのすぐ近くで局所的な冷却を生成する配置では、共通の液体ループの温度は、好ましくは、周囲温度よりも大幅に低い温度に冷却される。この温度は、望ましくは摂氏５から１２度の範囲である。望ましくは、温度は摂氏１０度以下である。冷却された共通の液体ループのそのような使用は、コールドエミッタからの熱伝達プロセスの効率を改善する。
【００２２】
図４〜図６の概略図に示されるように、個別のヒートポンプ１１０のそれぞれは、家庭用温水５００の専用タンクに結合され得、そのヒートポンプからの熱が、その専用タンク５００内の水の加熱を提供するために用いられる。ヒートポンプ１１０のそれぞれは、また、局所加熱回路または他の分散型加熱源５１０に結合され得る。
【００２３】
ネットワークアーキテクチャは、また、共通の液体ループ１２０から過剰な熱をそらすために使用され得る、１つまたは複数のバッファ１５５またはヒートシンクモジュールを含み得る。例は、冷蔵庫３０、温蔵庫１４０、熱源、冷却機１５０などを含む。
【００２４】
ネットワークアーキテクチャは、共通の液体ループ１２０に結合された、地中熱源アレイ１６０、ガスまたは石油ボイラー１７０、ＣＨＰプラント１８０、バイオマスボイラー１９０、空気源ヒートポンプ２００などの１つまたは複数の熱源コンポーネントを含み得、それらは、ネットワークの加熱モードで、共通の液体ループに熱を供給するために使用可能である。１つまたは複数の熱源は、ヒートポンプ１６５に結合され得る。アーキテクチャは、また、共通の液体ループから熱を抽出するために、ネットワークの冷却モードで使用可能な、１つまたは複数の冷却機を含み得る。共通の液体ループの温度は、これらの熱源によって提供されるエネルギーとは独立しているか、熱的に切り離され得る。そのような構成では、共通の液体ループは、熱源コンポーネントを、分散型の冷暖房ネットワークの複数のヒートポンプおよびコールドエミッタから熱的に切り離す。
【００２５】
個別のヒートポンプは、複数のモードを提供するように構成され得る。図４に示される第１のモードでは、個別のヒートポンプ１１０は、温水を提供するために、共通の液体ループ１２０を使用するように構成され、温水は、その後、専用のタンク、または、シリンダ５００に貯蔵される。この配置では、弁構成が、冷水を、共通の液体ループ１２０からヒートポンプの蒸発器コンポーネント５２０を通して導くために使用され得る。ヒートポンプの従来型の動作によれば、蒸発器を通るこの冷水の流れは、温水凝縮器５３１に結合されたヒートポンプの凝縮器ループ５３０上に温水源を提供するために、熱交換器で使用され得る。
【００２６】
図４の観察からも理解され得る第２のモードでは、ヒートポンプは、室内暖房を提供するために使用され得る。共通液体ループ１２０からの冷水は、図５と同様に、蒸発器５３２を通って循環され、そこで、冷水は、蒸発器５３２と凝縮器５２０との間に熱差を提供する。この熱差は、凝縮器ループに熱を提供し、凝縮器ループは、次に、空間暖房５１０のための熱を提供する。このように、ヒートポンプは、共通の液体ループを使用して、ラジエータ回路またはコールドエミッタなどの専用の加熱回路５１０に対する、または、床下暖房回路などの別の熱分配コンポーネントを通る、熱源を提供するように構成される。
【００２７】
図５および６の例に示されるように、各ヒートポンプ１１０は、ファンコイル（この例示的な構成では、加熱コンポーネントおよび冷却コンポーネントの両方として構成可能である）、ラジエータ回路、ラジエータ回路、または、床下暖房回路であり得る、熱分配コンポーネントに結合され、そのように結合されると、熱分配コンポーネント５１０に熱源を提供する。熱は、第１の結合回路８１０を介して、熱分配コンポーネント５１０に提供され得る。
【００２８】
冷却作動中、ヒートポンプ１１０は、共通の液体ループに独立して結合され、それらが配置されている部屋から熱を抽出し、その熱を、共通の液体ループ１２０に伝達するように構成される、今や個別のコールドエミッタ５１０として機能する、複数のファンコイルから切り離される。冷却作動中、ネットワークは、コールドエミッタから共通の液体ループに供給される過剰な熱を、ヒートポンプ１１０への入力として使用するように構成され得、ヒートポンプ１１０は、次に、第２の結合回路８２０を介して、熱水を専用タンク５００に供給するために使用され得る。この専用タンクは、家庭用温水回路８２５および家庭用冷水供給８３０の両方に結合され得る。
【００２９】
ネットワークは、冷却作動中の加熱作動を回避するために切り替えられる弁を含み得る。このようにして、加熱および冷却構成は、選択的に制御され得、加熱モードでの作動は、冷却モードでの作動を非活性化し、および、逆もまた同様である。しかしながら、北向きと南向きの両方のアパートを有するアパートの建物などの特定の構成では、例えば建物の北面にある一組のアパートのような一組のアパートに、同時に暖房を提供する一方で、建物の南面にあるアパートに冷却モードを提供する必要があり得ることが理解されるであろう。このように、共通の液体ループに結合されたヒートポンプが活性化され得、共通の液体ループから熱を抽出して、北向きのアパートを加熱し、共通の液体ループに結合されたコールドエミッタが、南向きのアパートの冷却の一環としての液体ループに、熱を供給する。
【００３０】
共通の液体ループに対して、独立した接続を有する、複数のそのようなヒートポンプとコールドエミッタを提供することによって、コールドエミッタによって収集された室内熱は、共通の液体ループにそらされ、そこで、別の部屋に設置されたヒートポンプの熱源として使用され得る。そのような構成の例（例示的な目的で理想化されていることが理解されるであろう）が、図３に示される。建物１００の左側、ＬＨＳ、の住居３００は、能動的な冷却を有するように配置され、したがって、過剰な熱を共通の液体ループ１２０にそらしている一方で、右側、ＲＨＳ、の住居３１０は、加熱構成に配置され、その熱を受け取って、局所環境内で暖房を生成する。概略図の右側の住居３１０の各々内のヒートポンプは、共通の液体ループ１２０から熱を抽出し、次に、ラジエータ回路またはファンコイルを介して、熱を供給するために使用される。ＬＨＳの各住居のコールドエミッタは、それらが配置される部屋から熱を抽出し、その熱を共通の液体ループに伝達する。ネットワーク全体内の加熱および冷却要求は、熱発生器１６０、１７０、１８０、１９０、２００、バッファ、および、ヒートシンク１５０、１３０、１４０などの選択的活性化によって、加減され、また、さもなければ制御され得る、共通の液体ループ１２０上で安定化する。さらに、冷却作動中に、ネットワークは、同時に動作するヒートポンプを使用するように構成され得、共通の液体ループから熱を抽出し、室内暖房または温水タンク内の水の加熱をもたらす。複数のヒートポンプとコールドエミッタをネットワークに結合することにより、全体的な冷暖房負荷が安定化し、建物の全体的なエネルギー要求が、全体として削減される。
【００３１】
図２の例では、すべての住居は暖房モードで提供され、それにより、共通の液体ループ１２０は、能動的管理を通して、周囲温度よりも低い温度に維持される。加熱作動中、各個別のヒートポンプ１１０は、共通の液体ループ１２０から熱を抽出し、家庭用温水の加熱または室内暖房に使用され得る局所的な熱エミッタに供給する。図７および図８の例では、局所的な熱エミッタは、ファンコイル５１０である。この構成では、ファンコイル５１０は、加熱作動中に、共通の液体ループに直接接続されないが、代わりに、ヒートポンプを介して接続される。
【００３２】
図３の例では、冷却作動中に、各個別のコールドエミッタは、配置されている部屋から熱を抽出し、その熱を、共通の液体ループに供給する。
【００３３】
この冷却モード中の熱伝達プロセスの効率は、周囲温度よりも大幅に低い温度で、共通の液体ループの温度を有することによって増大させられ得る。例えば、周囲温度が摂氏２０度を超える場合、通常、冷房が要求され、１０℃未満の温度での共通の液体ループの提供が、冷却作動の効率を向上させるであろうことが理解されるであろう。周囲温度より低い共通液体ループの温度の維持は、共通液体ループの能動的管理を通して達成される。これは、共通液体ループ１２０の温度を定期的に測定し、ヒートシンクおよびバッファを使用してループから熱を抽出することによって共通液体ループの冷却をもたらすように準備され得る、コントローラを介して達成され得る。冷却機を共通の液体ループに結合することは、共通の液体ループの温度を下げるのに特に効果的であり得る。
【００３４】
加熱モードでの作動の効率は、通常、冷却作動に最適な液体ループの温度よりも高い、共通の液体ループの温度を求めるであろう。したがって、コントローラは、例えば、第１の季節期間において、冷却状態がより優位であることが期待され、共通の液体ループの温度が低下させられる場合、季節帯域で作動するように準備され得る。第２の季節期間では、加熱状態がより優位であることが期待され、コントローラは、共通の液体ループの温度をより高い温度に維持するように構成される。この温度状態の能動的管理は、コントローラに事前にプログラムされ得、また、コントローラに制御信号を提供するネットワークインターフェイスを介して、遠隔的に制御され得る。別の構成では、コントローラは、個別のヒートポンプとコールドエミッタの選択的な活性化を通して、ネットワーク全体の加熱または冷却需要の優越を動的に監視し、その監視を、ネットワーク上の優勢な負荷に対して、どの温度が最も適切かの判断に送り込むために使用するように構成され得る。
【００３５】
加熱モードでは、共通の液体ループの温度は、望ましくは、通常の好ましい室内温度、または、その近くに、例えば、摂氏２０〜２５度の範囲に維持されるであろう。共通の液体ループを熱発生器およびヒートシンクから切り離すことにより、コントローラの動作は、熱源およびヒートシンクの個別のものを選択的に結合させ得、共通の源のループの温度を、そのような所定の範囲内に維持する。
【００３６】
図５および図６の例では、共通の液体ループは、流れ回路１２１および戻り回路１２２を含む。流れ回路１２１の温度は、望ましくは、個別の部屋または一まとまりの部屋ユニットに対する所望の室温よりも低い温度に維持される。例えば、流れ回路の温度は、望ましくは、摂氏１０度以下であり、望ましくは、摂氏８〜１０度の範囲である。戻り回路１２２の温度は、摂氏１５度以下、望ましくは、摂氏１３〜１５度の範囲に維持されるが、もちろん所望の室温より高くはない。期待される室温より低い温度に共通の液体ループを維持する結果として、冷却作動中のコールドエミッタ効率が向上させられる。
【００３７】
ある事態において、冷却負荷は、各シリンダの家庭用温水加熱負荷の加熱を通して、各住居内で安定化する。各住居内のエネルギー効率は非常に高く、その結果、ネットワーク全体で、より少ない熱伝達が必要とされる。必要に応じて、ネットワーク全体の加熱および冷却負荷は、共通の液体ループ１２０上で安定化し得る。
【００３８】
各ヒートポンプおよびコールドエミッタは、また、ＰＶパネル、ＰＶＴパネル９１０、電力網９１１などのような、直流電源に結合され得る。ＰＶまたはＰＶＴパネルは、冷蔵庫、温蔵庫、熱源、または冷却機に、直接、給電を提供するように構成され得る。
【００３９】
ヒートポンプ１１０は、上記されたように、水シリンダ５００と統合され得る。他の構成は、また、ヒートポンプを、機械的換気熱回収（ＭＶＨＲ）システム（非図示）と統合し得る。制御システムが提供され得、制御システムは、
室内暖房と室内冷房を制御し、
衛生的な熱水の生産を制御し、
ＭＶＨＲシステムを制御し、
ＰＶ生産を監視し、
家全体の電力使用を監視し、
ヒートポンプが設置される場所での電力使用を監視し、
コールドエミッタが配置される場所での電力使用を監視し、
局所的に生産された電力の局所的なエネルギー使用を最適化し、
バッテリーの蓄えを制御および管理し、
コントローラへの遠隔アクセスを許可し、
全ての機器を遠隔で監視し、
任意のシステムが通常の動作パラメータの範囲外で動作を開始した場合に警告を生成し、
システム性能の遠隔の最適化を可能にする。
【００４０】
本教示の一態様によれば、上記の要素の制御をもたらすためのユーザインターフェースを提供するように構成されるコントローラが、提供され得る。
【００４１】
本教示によるネットワークは、既存の冷却および加熱ネットワークに比して多くの利点を有し、以下の事実を含む。
・ネットワーク全体の加熱及び冷却要求は、熱発生器、バッファ、およびヒートシンクの、選択的な活性化によって、加減され、また、さもなければ制御され得る、共通の液体ループ上で安定化する。
・共通の液体ループの温度を、冷却モードの作動中に冷却される空間よりも大幅に低く保つことにより、コールドエミッタの作動効率が向上させられる。例えば、室内の温度が摂氏２８度の場合、１０度の液体ループの温度は、約１９度の低温出力を送配することを容易に期待され得る一方、液体ループの温度が約２０度の場合、期待される出力は、同じ作動条件で、２４度程度の温度であろう。
・液体ループに直接結合されたコールドエミッタを使用する冷却の効率は、冷却作動を提供するために、ヒートポンプを調整することを試みることよりも優れており、その場合、ヒートポンプの性能係数は、暖房作動に、より適している。
【００４２】
本明細書で使用される場合、「含む／含んでいる」という用語は、記載された特徴、整数、工程、または、コンポーネントの存在を特定するものであるが、１つまたは複数の他の特徴、整数、工程、コンポーネント、または、それらの群の存在または追加を排除するものではない。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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