(57)【要約】建物に暖房及び/又は冷房を選択的に供給する建物エネルギーシステムに結合するように構成された熱エネルギーシステムを開示し、本熱エネルギーシステムは、本熱エネルギーシステムの暖房出力に接続された作動流体用の出力を有するヒートポンプシステムと、使用時に作動流体が循環される第１の地熱システムと、前記第１の地熱システムを本熱エネルギーシステムの暖房出力と前記ヒートポンプシステムの作動流体用の入力の少なくとも１つに選択的に接続する第１の切り替えアセンブリと、使用時に作動流体が循環される第２の地熱システムと、前記第２の地熱システムを本熱エネルギーシステムの冷房出力と前記ヒートポンプシステムの前記入力の少なくとも１つに選択的に接続する第２の切り替えアセンブリとを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物に暖房及び/又は冷房を選択的に供給する建物エネルギーシステムに結合するように構成された熱エネルギーシステムであって、前記熱エネルギーシステムは、前記熱エネルギーシステムの暖房出力に接続された作動流体用の出力を有するヒートポンプシステムと、使用時に作動流体が循環される第１の地熱システムと、前記第１の地熱システムを前記熱エネルギーシステムの前記暖房出力と前記ヒートポンプシステムの作動流体用の入力の少なくとも１つに選択的に接続する第１の切り替えアセンブリと、使用時に作動流体が循環される第２の地熱システムと、前記第２の地熱システムを前記熱エネルギーシステムの冷房出力と前記ヒートポンプシステムの前記入力の少なくとも１つに選択的に接続する第２の切り替えアセンブリとを備える、熱エネルギーシステム。
【請求項２】
前記第１の地熱システムは少なくとも１つのボアホール熱交換器を備える、請求項１記載の熱エネルギーシステム。
【請求項３】
前記第２の地熱システムは少なくとも１つのボアホール熱交換器を備える、請求項１又は２記載の熱エネルギーシステム。
【請求項４】
前記第１の切り替えアセンブリは、前記第１の地熱システムの出力及び前記ヒートポンプシステムの前記入力との間にあって、前記第１の地熱システムからの作動流体を前記暖房出力へ又は前記ヒートポンプシステムの前記入力へ選択的に向けるように構成された少なくとも１つの切り替え可能な複数路弁機構を備える、請求項１−３のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項５】
前記第１の地熱システムと前記暖房出力との間に設けられた第１の熱交換器を更に備え、前記第１の熱交換器は前記第１の地熱システムに切り替え可能に接続し得る入力及び前記暖房出力に接続された出力を有する、請求項１−４のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項６】
前記ヒートポンプシステムの前記出力と前記第１の熱交換器の前記出力と前記暖房出力との間に第１の作動流体回路が画定され、前記第１の熱交換器の前記入力と前記第１の地熱システムとの間に第２の作動流体回路が画定される、請求項５記載の熱エネルギーシステム。
【請求項７】
前記第１の地熱システムと前記暖房出力と前記ヒートポンプシステムの前記入力との間に切り替え可能に接続され、作動流体を加熱するように構成された太陽熱コレクタを更に備える、請求項１−６のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項８】
前記第２の切り替えアセンブリは、前記第２の地熱システムの出力及び前記ヒートポンプシステムの前記入力との間にあって、前記第２の地熱システムからの作動流体を前記冷房出力へ又は前記ヒートポンプシステムの前記入力へ選択的に向けるように構成された少なくとも１つの切り替え可能な複数路弁機構を備える、請求項１−７のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項９】
前記第２の地熱システムと前記冷房出力との間に設けられた第２の熱交換器を更に備え、前記第２の熱交換器は前記第２の地熱システムに切り替え可能に接続し得る入力及び前記冷房出力に接続された出力を有する、請求項１−８のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項１０】
前記第２の熱交換器の前記出力と前記冷房出力との間に第３の作動流体回路が画定され、前記第２の熱交換器の前記入力と前記第２の地熱システムとの間に第４の作動流体回路が画定される、請求項９記載の熱エネルギーシステム。
【請求項１１】
前記第２及び第４の作動流体回路は前記第１及び第２の切り替えアセンブリにより切り替え可能に接続することができ、前記第１及び第２の地熱システム内及び前記ヒートポンプシステム及び前記第１及び第２の熱交換器の入力側に共通の作動流体が存在する、請求項６に従属する請求項１０に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項１２】
前記ヒートポンプシステムの前記出力と前記第１の切り替えアセンブリとの間にあって、前記ヒートポンプシステムの前記出力を前記第１の地熱システムに選択的に接続可能にする第３の切り替えアセンブリを更に備える、請求項１−１１のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項１３】
前記切り替えアセンブリは、前記第１の地熱システムを前記暖房出力に接続し、前記第２の地熱システムを前記冷房出力に接続するように構成され、前記ヒートポンプシステムは前記第１及び第２の地熱システムに接続されていない、請求項１−１２のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項１４】
前記切り替えアセンブリは、前記第１の地熱システムを前記暖房出力に接続し、前記第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記入力及び前記冷房出力に接続するように構成され、前記ヒートポンプシステムの前記出力は前記暖房出力に接続されている、請求項１−１２のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項１５】
前記切り替えアセンブリは、前記第２の地熱システムを前記冷房出力に接続し、前記第１の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記入力及び前記暖房出力に接続するように構成され、前記ヒートポンプシステムの前記出力は前記暖房出力に接続されている、請求項１−１２のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項１６】
前記切り替えアセンブリは、前記第１及び第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記入力に接続するように構成され、前記ヒートポンプシステムの前記出力は前記暖房出力に接続されている、請求項１−１２のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項１７】
前記切り替えアセンブリは、前記第１及び第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムを介して互いに接続するように構成され、前記暖房出力及び冷房出力は前記第１及び第２の地熱システムに接続されていない、請求項１−１２のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項１８】
前記ヒートポンプシステムは蒸気圧縮サイクルを利用する１以上のヒートポンプを備える、請求項１−１７のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項１９】
前記ヒートポンプシステムは、入力熱交換器、膨張装置、出力熱交換器及び圧縮器を含む少なくとも１つの作動流体回路を備える、請求項１８記載の熱エネルギーシステム。
【請求項２０】
建物に暖房及び/又は冷房を選択的に供給する建物エネルギーシステムに結合するように構成された熱エネルギーシステムを作動させる方法であって、該方法は、
（ａ）前記熱エネルギーシステムの暖房出力に接続された作動流体用の出力を有するヒートポンプシステム、使用時に作動流体が循環される第１の地熱システム、及び使用時に作動流体が循環される第２の地熱システムを設けるステップ、
（ｂ）前記第１の地熱システムを前記暖房出力と前記ヒートポンプシステムの暖作動流体用の入力の少なくとも１つ、又は前記ヒートポンプシステムの前記出力に選択的に接続するステップ、及び
（ｃ）冷房を建物に供給するために、前記第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記入力と前記熱エネルギーシステムの冷房出力の少なくとも１つに選択的に接続するステップを備える、方法。
【請求項２１】
前記第１の地熱システムは少なくとも１つのボアホール熱交換器を備える、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の地熱システムは少なくとも１つのボアホール熱交換器を備える、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２３】
ステップ（ｂ）は第１の切り替えアセンブリによって実行され、前記第１の切り替えアセンブリは、前記第１の地熱システムの出力及び前記ヒートポンプシステムの前記入力との間にあって、前記第１の地熱システムからの作動流体を前記暖房出力へ又は前記ヒートポンプシステムの前記入力へ選択的に向けるように構成された少なくとも１つの切り替え可能な複数路弁機構を備える、請求項２０−２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の地熱システムと前記暖房出力との間に第１の熱交換器を備え、前記第１の熱交換器は前記第１の地熱システムに切り替え可能に接続し得る入力及び前記暖房出力に接続された出力を有する、請求項２０−２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記ヒートポンプシステムの前記出力と前記第１の熱交換器の前記出力と前記暖房出力との間に第１の作動流体回路が画定され、前記第１の熱交換器の前記入力と前記第１の地熱システムとの間に第２の作動流体回路が画定される、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
作動流体を加熱するように構成され且つ前記第１の地熱システムと前記暖房出力と前記ヒートポンプシステムの前記入力との間に切り替え可能に接続された太陽熱コレクタを更に備える、請求項２０−２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
ステップ（ｃ）は第２の切り替えアセンブリにより実行され、前記第２の切り替えアセンブリは、前記第２の地熱システムの出力及び前記ヒートポンプシステムの前記入力との間にあって、前記第２の地熱システムからの作動流体を前記冷房出力へ又は前記ヒートポンプシステムの前記入力へ選択的に向けるように構成された少なくとも１つの切り替え可能な複数路弁機構を備える、請求項２０−２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記第２の地熱システムと前記冷房出力との間に設けられた第２の熱交換器を備え、前記第２の熱交換器は前記第２の地熱システムに切り替え可能に接続し得る入力及び前記冷房出力に接続された出力を有する、請求項２０−２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記第２の熱交換器の前記出力と前記冷房出力との間に第３の作動流体回路が画定され、前記第２の熱交換器の前記入力と前記第２の地熱システムとの間に第４の作動流体回路が画定される、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記第２及び第４の作動流体回路は前記第１及び第２の切り替えアセンブリにより切り替え可能に接続することができ、前記第１及び第２の地熱システム内と、前記ヒートポンプシステム及び前記第１及び第２の熱交換器の入力側とに共通の作動流体が存在する、請求項２５に従属する請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
ステップ（ｂ）及び（ｃ）は、前記第１の地熱システムを前記暖房出力に接続し、前記第２の地熱システムを前記冷房出力に接続するように実行され、前記ヒートポンプシステムは前記第１及び第２の地熱システムに接続されていない、請求項２０−３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
ステップ（ｂ）及び（ｃ）は、前記第１の地熱システムを前記暖房出力に接続し、前記第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記入力及び前記冷房出力に接続するように実行され、前記ヒートポンプシステムの前記出力は前記暖房出力に接続されている、請求項２０−３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
ステップ（ｂ）及び（ｃ）は、前記第２の地熱システムを前記冷房出力に接続し、前記第１の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記入力及び前記暖房出力に接続するように実行され、前記ヒートポンプシステムの前記出力は前記暖房出力に接続されている、請求項２０−３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
ステップ（ｂ）及び（ｃ）は、前記第１及び第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記入力に接続するように実行され、前記ヒートポンプシステムの前記出力は前記暖房出力に接続されている、請求項２０−３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
ステップ（ｂ）及び（ｃ）は、前記第１及び第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムを介して互いに接続するように実行され、前記暖房出力及び前記冷房出力は前記第１及び第２の地熱システムに接続されていない、請求項２０−３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記ヒートポンプシステムは蒸気圧縮サイクルを利用する１以上のヒートポンプを備える、請求項２０−３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
作動流体用の一次入力側及び作動流体用の二次出力側を有するヒートポンプシステムと、使用時に作動流体が循環される第１の地熱システムと、使用時に作動流体が循環される第２の地熱システムと、前記第１の地熱システムを前記一次入力側に又は前記二次出力側に選択的に接続する第１の切り替えアセンブリと、前記第２の地熱システムを前記一次入力側に選択的に接続する第２の切り替えアセンブリとを備え、前記第１及び第２の切り替えアセンブリは前記第１及び第２の地熱システムを前記一次入力側で又は前記二次出力側で相互接続するように選択的に切り替え可能である、熱エネルギーシステム。
【請求項３８】
前記第１の地熱システムは少なくとも１つのボアホール熱交換器を備える、請求項３７記載の熱エネルギーシステム。
【請求項３９】
前記第２の地熱システムは少なくとも１つのボアホール熱交換器を備える、請求項３７又は３８記載の熱エネルギーシステム。
【請求項４０】
前記第１の切り替えアセンブリは、前記第１の地熱システムの出力及び前記ヒートポンプシステムの前記一次入力側との間にあって、前記第１の地熱システムからの作動流体を前記ヒートポンプシステムの前記二次出力側へ又は前記一次入力側へ選択的に向けるように構成された少なくとも１つの切り替え可能な複数路弁機構を備える、請求項３７−３９のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項４１】
前記第１の地熱システムと前記二次出力側との間に設けられた第１の熱交換器を更に備え、前記第１の熱交換器は前記第１の地熱システムに切り替え可能に接続し得る入力及び前記二次出力側に接続された出力を有する、請求項３７−４０のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項４２】
前記ヒートポンプシステムの前記二次出力側と前記第１の熱交換器の前記出力との間に第１の作動流体回路が画定され、前記第１の熱交換器の前記入力と前記第１の地熱システムとの間に第２の作動流体回路が画定される、請求項４１記載の熱エネルギーシステム。
【請求項４３】
前記第２の切り替えアセンブリは、前記第２の地熱システムの出力と前記ヒートポンプシステムの前記一次入力側との間にあって、前記第２の地熱システムからの作動流体を前記ヒートポンプシステムの前記一次入力側へ又は前記第１の地熱システムへ選択的に向けるように構成された少なくとも１つの切り替え可能な複数路弁機構を備える、請求項３７−４２のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項４４】
前記切り替えアセンブリは、前記第１の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記二次出力側に接続し、前記第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記一次入力側に接続するように構成される、請求項３７−４３のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項４５】
前記切り替えアセンブリは、前記第１及び第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記一次入力側に接続するように構成される、請求項３７−４３のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項４６】
前記切り替えアセンブリは、前記第１及び第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムを介して互いに接続するように構成される、請求項３７−４３のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項４７】
前記ヒートポンプシステムは蒸気圧縮サイクルを利用する１以上のヒートポンプを備える、請求項３７−４６のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項４８】
前記ヒートポンプシステムは、入力熱交換器、膨張装置、出力熱交換器及び圧縮器を含む少なくとも１つの作動流体回路を備える、請求項４７記載の熱エネルギーシステム。
【請求項４９】
前記第１及び第２の切り替えアセンブリは前記第１及び第２の地熱システムを直接相互接続するように選択的に切り替え可能である、請求項３７−４８のいずれか一項に記載の熱エネルギーシステム。
【請求項５０】
熱エネルギーシステムを作動させる方法であって、該方法は、
（ａ）作動流体用の一次入力側及び作動流体用の二次出力側を有するヒートポンプシステムと、使用時に作動流体が循環される第１の地熱システムと、使用時に作動流体が循環される第２の地熱システムとを設けるステップ、
（ｂ）前記第１の地熱システムを前記一次入力側に又は前記二次出力側に選択的に接続するステップ、及び
（ｃ）前記第２の地熱システムを前記一次入力側に選択的に接続するステップを備え、前記第１及び第２の地熱システムが前記一次入力側で又は前記二次出力側で相互接続される、方法。
【請求項５１】
前記第１の地熱システムは少なくとも１つのボアホール熱交換器を備える、請求項５０記載の方法。
【請求項５２】
前記第２の地熱システムは少なくとも１つのボアホール熱交換器を備える、請求項５０又は５１記載の方法。
【請求項５３】
ステップ（ｂ）は、前記第１の地熱システムの出力及び前記ヒートポンプシステムの前記一次入力側との間にあって、前記第１の地熱システムからの作動流体を前記ヒートポンプシステムの前記二次出力側へ又は前記一次入力側へ選択的に向けるように構成された少なくとも１つの切り替え可能な複数路弁機構を備える第１の切り替えアセンブリによって実行される、請求項５０−５２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５４】
前記第１の地熱システムと前記二次出力側との間に設けられた第１の熱交換器を備え、前記第１の熱交換器は前記第１の地熱システムに切り替え可能に接続し得る入力及び前記二次出力側に接続された出力を有する、請求項５０−５３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５５】
前記ヒートポンプシステムの前記二次出力側と前記第１の熱交換器の前記出力との間に第１の作動流体回路が画定され、前記第１の熱交換器の前記入力と前記第１の地熱システムとの間に第２の作動流体回路が画定される、請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
ステップ（ｃ）は、前記第２の地熱システムの出力と前記ヒートポンプシステムの前記一次入力側との間にあって、前記第２の地熱システムからの作動流体を前記ヒートポンプシステムの前記一次入力側へ又は前記第１の地熱システムへ選択的に向けるように構成された少なくとも１つの切り替え可能な複数路弁機構を備える第２の切り替えアセンブリによって実行される、請求項５０−５５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
ステップ（ｂ）及び（ｃ）は、前記第１の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記二次出力側に接続し、前記第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記一次入力側に接続するように実行される、請求項５０−５６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５８】
ステップ（ｂ）及び（ｃ）は、前記第１及び第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記一次入力側に接続するように実行される、請求項５０−５６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５９】
ステップ（ｂ）及び（ｃ）は、前記第１及び第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムを介して互いに接続するように実行される、請求項５０−５６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６０】
ステップ（ｂ）及び（ｃ）は、前記第１及び第２の地熱システムを直接相互接続するように実行される、請求項５０−５９の何れか一項に記載の方法。
【請求項６１】
前記ヒートポンプシステムは蒸気圧縮サイクルを利用する１以上のヒートポンプを備える、請求項５０−６０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギーシステム及び熱エネルギーシステムを作動させる方法に関する。本発明は建物、特に住宅用建物又は工業用又は商業用建物に結合された又は組み込まれたこのようなシステムに特に有用である。本発明はまた、集中冷暖房システム及び工業用冷凍及び／又はプロセス加熱システムなど、広範囲に有用である。
【背景技術】
【０００２】
多くの建物は、建物内のシステムで暖房及び／又は冷房を発生させる必要がある。例えば、冷暖房換気空調（ＨＶＡＣ）システムは、あるときは熱の正供給を要求し、他のときは冷房を、又は暖房と冷房を同時に要求する。ある建物、例えばスーパーマーケットは、廃熱用の一定のシンクを必要とする凝縮器を組み込んだ工業規模の大型冷凍システムを組み入れている。これらのシステムの多くは、効率的な動作を確保するために一定の温度制御を必要とする。非効率的な動作は多大な追加の運転コストをもたらし、特にエネルギーコストを増大する。
【０００３】
暖房需要を有する建物に暖房エネルギーを供給するために地熱ヒートポンプシステムを使用することが知られている。しかしながら、暖房需要の代わりに又は暖房需要と同時に、建物が冷房需要を有するとき、冷房需要を達成するために別の有効なシステム、例えば追加の冷却装置又は蒸気圧縮サイクルを有するヒートポンプシステムを逆流動作で動作させるシステムが一般に必要とされる。このような追加の有効システムは地熱ヒートポンプシステムのコスト及び複雑度を増大する。
【０００４】
建物内の暖房及び冷房システムの効率は時にかなり低くなり得る。なぜなら、このシステムは建物の使用により、例えば人間の活動、太陽エネルギー、照明、ＩＴシステムなどの電気機器の使用などによって得られたエネルギーを効率的に捕捉できないためである。
【０００５】
既知のシステムのこれらの問題を少なくとも部分的に克服する熱エネルギーシステムが当技術分野において要求されている。
【０００６】
特に、既知のシステムに比較して資本コスト及び複雑度を低減できるにもかかわらず、交互に又は同時に選択できる暖房及び冷房サイクルのより高い効率を提供することができ、これに対応して地熱ヒートポンプシステムの圧縮ポンプへの年間入力エネルギーを低減できる、熱エネルギーシステムが要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的はこれらの要求を満足させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、建物に暖房及び/又は冷房を選択的に供給する建物エネルギーシステムに結合するように構成された熱エネルギーシステムを提供し、該熱エネルギーシステムは、該熱エネルギーシステムの暖房出力に接続された作動流体用の出力を有するヒートポンプシステムと、使用時に作動流体が循環される第１の地熱システムと、前記第１の地熱システムを前記熱エネルギーシステムの前記暖房出力と前記ヒートポンプシステムの作動流体用の入力の少なくとも１つに選択的に接続する第１の切り替えアセンブリと、使用時に作動流体が循環される第２の地熱システムと、前記第２の地熱システムを前記熱エネルギーシステムの冷房出力と前記ヒートポンプシステムの前記入力の少なくとも１つに選択的に接続する第２の切り替えアセンブリとを備える。
【０００９】
本発明は、建物に暖房及び/又は冷房を選択的に供給する建物エネルギーシステムに結合するように構成された熱エネルギーシステムを作動させる方法も提供し、該方法は、
（ａ）前記熱エネルギーシステムの暖房出力に接続された作動流体用の出力を有するヒートポンプシステム、使用時に作動流体が循環される第１の地熱システム、及び使用時に作動流体が循環される第２の地熱システムを設けるステップ、
（ｂ）前記第１の地熱システムを前記暖房出力及び前記ヒートポンプシステムの暖作動流体用の入力の少なくとも１つ、又は前記ヒートポンプシステムの出力に選択的に接続するステップ、及び
（ｃ）冷房を建物に供給するために前記第２の地熱システムを前記ヒートポンプシステムの前記入力及び前記熱エネルギーシステムの冷房出力の少なくとも１つに選択的に接続してステップを備える。
【００１０】
本発明は、更に、作動流体用の一次入力側及び作動流体用の二次出力側を有するヒートポンプシステムと、使用時に作動流体が循環される第１の地熱システムと、使用時に作動流体が循環される第２の地熱システムと、前記第１の地熱システムを前記一次入力側に又は前記二次出力側に選択的に接続する第１の切り替えアセンブリと、前記第２の地熱システムを前記一次入力側に選択的に接続する第２の切り替えアセンブリとを備え、前記第１及び第２の切り替えアセンブリは前記第１及び第２の地熱システムを前記一次入力側で又は前記二次入力側で相互接続するように選択的に切り替え可能である、熱エネルギーシステムを提供する。
【００１１】
本発明は、更に、熱エネルギーシステムを作動させる方法を提供し、該方法は、
（ａ）作動流体用の一次入力側及び作動流体用の二次出力側を有するヒートポンプシステムと、使用時に作動流体が循環される第１の地熱システムと、使用時に作動流体が循環される第２の地熱システムとを設けるステップ、
（ｂ）前記第１の地熱システムを前記一次入力側に又は前記二次出力側に選択的に接続するステップ、及び
（ｃ）前記第２の地熱システムを前記一次入力側に選択的に接続するステップを備え、前記第１及び第２の地熱システムが前記一次入力側で又は前記二次入力側で相互接続される。
【００１２】
本発明はまた、集中冷房及び暖房システムや工業用冷凍及び／又はプロセッサ加熱需要などの様々な分野において広い用途を有する。
【００１３】
好ましい特徴が従属請求項で特定されている。
【００１４】
本発明のいくつかの実施形態がほんの一例として添付図面を参照して以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による建物に結合された熱エネルギーシステムの概略図である。
【図２】第１の動作モードにおける図１の熱エネルギーシステムの概略図である。
【図３】第２の動作モードにおける図１の熱エネルギーシステムの概略図である。
【図４】第３の動作モードにおける図１の熱エネルギーシステムの概略図である。
【図５】第４の動作モードにおける図１の熱エネルギーシステムの概略図である。
【図６】第５の動作モードにおける図１の熱エネルギーシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の好ましい実施形態は、建物内のシステムで発生される暖房及び／又は冷房に対して需要を有する任意の建物システムと連動する熱エネルギーシステム、例えば、熱及び/又は冷房の正供給又は熱の負供給を要求し得る冷暖房換気空調（ＨＶＡＣ）システム及び/又は冷凍システムに関する。これらのシステムの多くは、効率的な動作を確保するために極めて慎重且つ一定の温度制御を必要とする。
【００１７】
図１を参照すると、建物４に結合された熱エネルギーシステム２が概略的に示されている。建物４は、（ａ）暖房を提供するエネルギーの正供給、（ｂ）冷房を提供するエネルギーの負供給、又は（ｃ）暖房を提供するエネルギーの正供給と冷房を提供するエネルギーの負供給の任意の比率の組み合わせ（正味の正、負又は中立のエネルギー需要を有する）を選択的に要求する建物システム６を含む。
【００１８】
熱エネルギーシステム２はヒートポンプシステム８を含み、ヒートポンプシステム８は、図に示すように単一のヒートポンプを含む、又は複数のヒートポンプのアセンブリを含むことができる。ヒートポンプシステム８は、典型的には蒸気圧縮カルノーサイクルを利用し、作動流体が循環するループを構成するように互いに接続された一次入力側１０、膨張弁１２、二次出力側１４及び圧縮器１６を含む。ヒートポンプシステム８はそれ自体既知の様々な異なる冷媒を使用することができる。冷媒は、商業用冷凍装置で一般に使用されている凝縮性冷媒とすることができ、また不凝縮性冷媒とすることができる。
【００１９】
入力側１０で、熱エネルギーが受け取られ、液体状の作動流体を加熱し、作動流体は膨張弁１２で気化される。気化された作動流体は熱エネルギーを出力側１４で出力し、その後圧縮器１６により圧縮されて液体になる。入力側１０の熱エネルギー入力Ｉは圧縮器１６を駆動する電気エネルギーの形のエネルギーＥと共同して出力側１４に熱エネルギー出力Ｏを提供する。出力側１４の全熱エネルギー出力が建物システム６に暖房を提供することができる。
【００２０】
入力側１０は、熱交換器１８を介して入力ライン２０及び出力ライン２２に結合される。以下で説明するように、入力ライン２０及び出力ライン２２は、１以上の作動流体ループ内で１以上の熱エネルギー源に選択に接続可能である。
【００２１】
出力側１４は、熱交換器２４を介して入力ライン２６及び出力ライン２８に結合される。以下に記載するように、入力ライン２６及び出力ライン２８は、建物４内に延びる熱エネルギー用作動流体ループ３０内で建物システム６に熱エネルギーを提供するように接続される。
【００２２】
第１のボアホール熱交換器システム３２は実質的に地表面Ｇの下に位置する。第１のボアホール熱交換器システム３２は任意の適切な熱交換器を備え、この熱交換器は、抽出モードで熱源として作動するとき、大地から熱エネルギーを抽出し、逆に、補充モードでヒートシンクとして選択的に作動するとき、熱エネルギーを大地へ補充することができる。
【００２３】
典型的には、第１のボアホール熱交換器システム３２は、例えば英国特許公開第２４５０７５４号又は英国特許公開第２４５０７５５号として公開された本出願人の先行特許出願明細書に記載されているように、１以上の同軸ボアホール熱交換器を備える。しかしながら、任意の適切なボアホール熱交換器構造又はアセンブリを使用してもよい。
【００２４】
第１のボアホール熱交換器システム３２は、作動流体、典型的にはエチレングリコールなどのアルキレングリコールを含む液体を、第１のボアホール熱交換器システム３２を含むループを通して送給するポンプ３４を含む。ポンプ３４は第１のボアホール熱交換器システム３２の出力ライン３６に設けられる。出力ライン３６は第１の切り替え可能な複数路弁機構３８に接続される。弁機構３８からの第１の出力ライン４０は第２の切り替え可能な複数路弁機構４２に接続され、この弁機構４２は入力ライン２０に接続する出力４４を有する。弁機構３８からの第２の出力ライン４６は第１の熱交換器５２の入力側５０の入力ライン４８に接続される。この熱交換器は、例えばプレート熱交換器とし得るが、他の構造の熱交換器を使用してもよい。入力側５０の出力ライン５４は第３の切り替え可能な複数路弁機構５６に接続され、この弁機構は第１のボアホール熱交換器システム３２の入力ライン６０に接続する出力５８を有する。
【００２５】
ヒートポンプシステム８の入力側１０の出力ライン２２は第４の切り替え可能な複数路弁機構６２に接続される。この弁機構６２からの出力ライン６４は第３の切り替え可能な複数路弁機構５６の入力ライン６５に接続される。
【００２６】
第１の熱交換器５２は出力側６３を有する。出力側６３の出力ライン６６は第５の切り替え可能な複数路弁機構６８により入力ライン２６に接続され、出力側６３の入力ライン７０は第６の切り替え可能な弁機構７２により出力ライン２８に接続される。
【００２７】
第１、第２、第３、第４、第５及び第６の切り替え可能な複数路弁機構３８，４２，５６，６２，６８，７２は、第１の地熱システム３２をヒートポンプ８の一次入力側１０又はヒートポンプ８の二次出力側１４に選択的に接続する第１の切り替えアセンブリを構成し、第２及び第４の切り替え可能な複数路弁機構４２，６２は、第２の地熱システム９２をヒートポンプ８の一次入力側１０に選択的に接続する第２の切り替えアセンブリを構成する。
【００２８】
特に、第１及び第２のスイッチアセンブリは、ヒートポンプ８の入力側１０又はヒートポンプ８の出力側１４で第１及び第２の地熱システム３２，９２を相互接続するために、選択的に切り替え可能である。これは、複数の地熱システム及び単一のヒートポンプを用いて極めて多用途のシステムを提供する。本発明の他の実施形態によれば、この複数の地熱システムとヒートポンプとの間の相互接続を達成するために他のスイッチング機構及びアセンブリを使用してもよい。
【００２９】
太陽熱エネルギーコレクタ７４は太陽放射から熱エネルギーを捕集し、ループ内の作動流体を加熱するように構成され、コレクタ７４は熱エネルギーシステム２内に接続される。コレクタ７４は作動流体を送給するポンプ７８を含む出力ライン７６を有し、出力ライン７６は第１のボアホール熱交換器システム３２の入力ライン６０に接続される。コレクタ７４は第７の切り替え可能な複数路弁機構８２の出力８１に接続された入力ライン８０も有する。弁機構８２は入力ライン８８により出力ライン６４に接続された入力８４及び引き込みライン８３により出力ライン５４に接続された入力８５を有する。
【００３０】
第２のボアホール熱交換器システム９２も実質的に地表面Ｇの下に位置する。第２のボアホール熱交換器システム９２は、第１のボアホール熱交換器システム３２と同様に、任意の適切な熱交換器を備え、この熱交換器は、抽出モードで熱源として作動するとき、大地から熱エネルギーを抽出し、逆に、補充モードでヒートシンクとして選択的に作動するとき、熱エネルギーを大地へ補充することができる。典型的には、第２のボアホール熱交換器システム９２は、例えば英国特許公開第２４５０７５４号又は英国特許公開第２４５０７５５号として公開された本出願人の先行特許出願明細書に記載されているように、１以上の同軸ボアホール熱交換器を備える。しかしながら、任意の適切なボアホール熱交換器構造又はアセンブリを使用してもよい。
【００３１】
第２のボアホール熱交換器システム９２は、作動流体、典型的にはエチレングリコールなどのアルキレングリコールを含む液体を、第２のボアホール熱交換器システム９２を含むループを通して送給するポンプ９４を含む。ポンプ９４は第２のボアホール熱交換器システム９２の出力ライン９６に設けられる。出力ライン９６は第８の切り替え可能な複数路弁機構９５に接続される。弁機構９５の第１の出力ライン９３は第２の熱交換器１０２の入力側１００の入力ライン９８に接続され、この熱交換器は、例えばプレート熱交換器とし得るが、他の構造の熱交換器を使用してもよい。入力側１００の出力ライン１０４は入力１０６として第２の切り替え可能な複数路弁機構４２に接続され、この弁機構４２は第４の切り替え可能な複数路弁機構６２の入力１１０に接続する他の出力１０８を有する。第４の切り替え可能な複数路弁機構６２の出力１１１は第２のボアホール熱交換器システム９２の入力ライン１１２に接続される。
【００３２】
第２の熱交換器１０２は出力側１１４を有する。出力側１１４の出力ライン１１６及び入力ライン１１８は、建物システム６に冷房を供給するために建物４内まで延びる冷房需要用作動流体ループ１２０に接続される。
【００３３】
第１及び第２の熱交換器５２，１０２は、建物４内まで延びるそれぞれ熱エネルギー用作動流体ループ３０及び冷房需要用作動流体ループ１２０内の作動流体を第１及び第２のボアホール熱交換器システム３２，９２を経て循環する作動流体と異ならせることを可能にするために設けられる。典型的には、熱エネルギー用作動流体ループ３０及び冷房需要用作動流体ループ１２０内の作動流体は水を含む。しかしながら、代替実施形態では第１及び第２の熱交換器５２，１０２のいずれか一方又は両方を省略して、第１及び第２のボアホール熱交換器システム３２，９２を経て循環する作動流体が建物システム６に直接供給されるようにしてもよい。
【００３４】
弁機構９５の第２の出力９７は弁機構４２の他の入力９９に接続する。
【００３５】
次に図１の熱エネルギーシステムの種々の動作モードにおける動作について記載する。種々の動作モードの選択は、現在時刻における建物システム６の暖房及び冷房需要に依存し、第１及び第２のボアホール熱交換器システム３２，９２の一方又は両方の熱エネルギー状態にも依存する。様々な弁機構及びヒートポンプが図１に概略的に示すコントローラ１２２により作動される。コントローラは建物４及びボアホール熱交換器からの入力制御パラメータを受信し、必要に応じ他の熱源からの入力制御パラメータ、例えば周囲温度も受信する。
【００３６】
要するに、種々の動作モードは以下の通りであるが、それらに限定されない。
１．第１のボアホール熱交換器システム３２が所要の暖房需要を提供するのに十分な蓄積地熱を有し、且つ第２のボアホール熱交換器システム９２が所要の冷房需要を提供するのに十分な地熱エネルギーの蓄積容量を有するとき、所要の暖房需要を提供するために第１のボアホール熱交換器システム３２を独立に作動させることができ、且つ所要の冷房需要を提供するために第２のボアホール熱交換器システム９２を独立に作動させることができ、圧縮器を駆動するために追加のエネルギー入力を必要とするヒートポンプシステムを作動させる必要はない（このような構成配置は当技術分野において「フリーエネルギー」として知られており、建物のエネルギー需要は主として地熱エネルギーで提供される）。
【００３７】
２．第１のボアホール熱交換器システム３２が所要の暖房需要を提供するのに十分な蓄積地熱を有するが、第２のボアホール熱交換器システム９２が所要の冷房需要を提供するのに不十分な地熱エネルギーの蓄積容量を有するとき、所要の暖房需要を提供するために第１のボアホール熱交換器システム３２を独立に作動させることができ、且つ建物から熱を抽出するようにヒートポンプシステムを作動させるとともに所要の冷房需要を提供するために第２のボアホール熱交換器システム９２を作動させることができる。
【００３８】
３．第１のボアホール熱交換器システム３２が所要の暖房需要を提供するのに不十分な蓄積地熱を有するが、第２のボアホール熱交換器システム９２が所要の冷房需要を提供するのに十分な地熱エネルギーの蓄積容量を有するとき、所要の冷房需要を提供するために第２のボアホール熱交換器システム９２を独立に作動させることができ、且つ所要の暖房需要を提供するために、第１のボアホール熱交換器システムからの熱に加えて、追加の熱を建物に供給するようにヒートポンプシステムを作動させることができる。
【００３９】
４．蓄積地熱エネルギーを抽出するために第１及び第２のボアホール熱交換器システム３２，９２を同時に利用することができ、且つ第１及び第２のボアホール熱交換器システムからの熱に加えて、追加の熱を建物に供給するようにヒートポンプシステムを作動させることができる。
【００４０】
５．第１のボアホール熱交換器システム３２が不十分な蓄積地熱エネルギーを有するとき、オフピークエネルギー移動モードにおいて第２のボアホール熱交換器システム９２から第１のボアホール熱交換器システム３２へ地熱エネルギーを移動させることができる。
【００４１】
先ず図２を参照すると、この動作モードでは、第１のボアホール熱交換器システム３２は所要の暖房需要を提供するのに十分な蓄積地熱を有するとともに、第２のボアホール熱交換器システム９２は所要の冷房需要を提供するのに十分な地熱エネルギーの蓄積容量を有し、所要の暖房需要を提供するために第１のボアホール熱交換器システム３２を独立に作動させることができるとともに、所要の冷房需要を提供するために第２のボアホール熱交換器システム９２を独立に作動させることができ、圧縮器を駆動するために追加のエネルギー入力を必要とするヒートポンプシステムを作動させる必要はない（このような構成配置は当技術分野において「フリーエネルギー」として知られており、建物のエネルギー需要は最初に地熱エネルギーで提供される）。
【００４２】
図２−６において、不作動流体ラインは破線で示されている。
【００４３】
図２に示すように、弁機構４２及び６２は入力１０６と出力１１１との間に流体フローを提供するように切り替えられる。弁機構９５は第２のボアホール熱交換器システム９２の出力ライン９６と第２の熱交換器１０２の入力ライン９８との間に流体フローを提供するように切り替えられる。ヒートポンプシステム８の入力側１０はバイパスされる。弁機構６８及び７２は第１の熱交換器５２の出力側６３と建物システム６との間に閉じた流体フローループを提供するように切り替えられる。ヒートポンプシステム８の出力側１４はバイパスされる。ヒートポンプシステム８は駆動されない。第２のボアホール熱交換器システム９２は所要の冷房需要を提供するのに十分な地熱蓄積容量を有する。第１のボアホール熱交換器システム３２は所要の暖房需要を提供するのに十分な蓄積地熱エネルギーを有する。しかしながら、図に示すように、必要に応じ、補助熱エネルギーを提供するために太陽熱コレクタ７４が第１のボアホール熱交換器システム３２に接続される。弁機構８２は引き込みライン８３上の入力８５と太陽熱コレクタ７４の入力ライン８０との間に流体接続を提供するように切り替えられる。弁機構３８，５６は第１のボアホール熱交換器システム３２と第１の熱交換器５２の入力側５０との間に直接流体接続を提供するように切り替えられる。
【００４４】
次に図３を参照すると、この動作モードでは、第１のボアホール熱交換器システム３２は所要の暖房需要を提供するのに十分な蓄積地熱を有するが、第２のボアホール熱交換器システム９２は所要の冷房需要を提供するのに不十分な地熱エネルギーの蓄積容量を有し、所要の暖房需要を提供するために第１のボアホール熱交換器システム３２を独立に作動させることができ、且つ建物から熱を抽出するようにヒートポンプシステムを作動させるとともに所要の冷房需要を提供するために第２のボアホール熱交換器システム９２を作動させることができる。
【００４５】
ヒートポンプ８は、ヒートポンプ８の入力側、即ち一次側１０で熱を抽出し、抽出した熱をヒートポンプ８の出力側又は二次側に移動させることによって追加の冷房を提供するように制御される。抽出する熱の量は、所要の総冷房量を冷房ループ１２０により達成するために必要とされる追加の冷房量に基づいてコントローラ１２２により制御される。図３において、ヒートポンプ８の出力側又は二次側で抽出された熱は暖房ループ３０に供給され、このループが熱を建物システム６に搬送する。所要の総熱量を建物システム６に供給するために、抽出された熱は第１のボアホール熱交換器システム３２からの熱に重畳される。この構成は、追加の冷却を提供するためにヒートポンプを使用し、抽出された熱は、所要の暖房を建物に提供するために、それに対応して第１のボアホール熱交換器システム３２から抽出される熱の量を低減する。
【００４６】
しかし、建物に出力側１４から熱を供給する必要がない場合には、弁６８及び７２は出力側１４を第１の熱交換器５２に接続するように設定できると共に、弁３８及び５６は第１の熱交換器５２を第１のボアホール熱交換器システム３２に接続するように設定することができる。これらの接続は、ヒートポンプ８により抽出された冷房ループ１２０からの熱を第１のボアホール熱交換器システム３２に供給し、その後の抽出のために有用な自由暖房エネルギーとして蓄積することを可能にする。
【００４７】
図３に示すように、弁機構４２は第２の熱交換器１０２からの入力１０６とヒートポンプ８の入力２０との間に流体フローを提供するように切り替えられ、弁機構６２はヒートポンプ８からの出力２２と第２のボアホール熱交換器システム９２の入力１１２との間に流体フローを提供するように切り替えられる。弁機構９５は第２のボアホール熱交換器システム９２の出力ライン９６と第２の熱交換器１０２の入力ライン９８との間に流体フローを提供するように切り替えられる。弁機構６８及び７２はヒートポンプシステム８の出力側１４と建物システム６との間に流体フローを提供するように切り替えられる。所望の冷房を提供するために熱エネルギーが建物システム６及び第２のボアホール熱交換器システム９２から取り出され、ヒートポンプシステム８の入力側１０に供給される。ヒートポンプシステム８はその熱エネルギーを有用暖房エネルギーとして熱エネルギー用作動流体ループ３０で建物システム６に返送するように作動する。建物システム６の暖房需要が冷房需要を上回る。第１のボアホール熱交換器システム３２は所要の暖房需要を提供するのに十分な蓄積地熱エネルギーを有し、図２と実質的に同様に建物システム６に接続され、ヒートポンプシステム８からの追加の熱エネルギーが第１のボアホール熱交換器システム３２からの地熱エネルギーにより補給される。それゆえ、弁機構６８及び７２は第１の熱交換器システム５２の出力側６３と建物システム６との間にも流体フローを提供するように切り替えられる。図に示すように、必要に応じ、補助熱エネルギーを提供するために、太陽熱コレクタ７４が第１のボアホール熱交換器システム３２に接続される。弁機構８２は引き込みライン８３上の入力８５と太陽熱コレクタ７４の入力ライン８０との間に流体フローを提供するように切り替えられ、弁機構３８,５６は第１のボアホール熱交換器システム３２と第１の熱交換器５２の入力側５０との間に流体接続を提供するように切り替えられる。
【００４８】
次に図４を参照すると、この動作モードでは、第１のボアホール熱交換器システム３２は所要の暖房需要を提供するのに不十分な蓄積地熱を有するが、第２のボアホール熱交換器システム９２は所要の冷房需要を提供するのに十分な地熱エネルギーの蓄積容量を有し、所要の冷房需要を提供するために第２のボアホール熱交換器システム９２を独立に作動させることができ、且つ所要の暖房需要を提供するために、第１のボアホール熱交換器システムからに加えて、追加の熱を建物に供給するようにヒートポンプシステムを作動させることができる。
【００４９】
図４に示すように、弁機構４２及び６２は入力１０６と出力１１１との間に流体フローを提供するように切り替えられる。ヒートポンプシステム８の入力側１０は所要の冷房需要を提供するのに十分な地熱エネルギーの蓄積容量を有する第２のボアホール熱交換器システム９２からバイパスされる。
【００５０】
弁機構３８,５６及び弁機構４２，６２は、第１のボアホール熱交換器システム３２とヒートポンプシステム８の入力側１０との間に直接流体接続を提供するように切り替えられる。弁機構９５は第２のボアホール熱交換器システム９２の出力ライン９６と第２の熱交換器１０２の入力ライン９８との間に流体フローを提供するように切り替えられる。第１の熱交換器５２はバイパスされる。弁機構６８及び７２はヒートポンプシステム８の出力側１４と建物システム６との間に閉じた流体フローループを提供するように切り替えられる。第１のボアホール熱交換器システム３２は所要の暖房需要を提供するには不十分な蓄積地熱エネルギーを有するためにヒートポンプシステム８が駆動される。熱エネルギーが第１のボアホール熱交換器システム３２から取り出され、ヒートポンプシステム８の入力側１０に供給される。ヒートポンプシステム８は地熱エネルギーを補充する追加のエネルギーをヒートポンプシステム８から提供するように動作し、全熱エネルギーが建物システム６に有用暖房エネルギーとして熱エネルギー用作動流体ループ３０で供給される。
【００５１】
図に示すように、必要に応じ、補充熱エネルギーを提供するために太陽熱コレクタ７４が第１のボアホール熱交換器システム３２に接続される。弁機構８２がライン８８と太陽熱コレクタ７４の入力ライン８０との間に流体接続を提供するように切り替えられる。
【００５２】
次に図５を参照すると、この動作モードでは、蓄積地熱エネルギーを抽出するために第１及び第２のボアホール熱交換器システム３２，９２を同時に利用できるとともに、所要の暖房需要を提供するために、第１及び第２のボアホール熱交換器システムからの熱に加えて、ヒートポンプシステムを作動させて建物システムに熱を提供することができる。
【００５３】
図５に示すように、弁機構４２及び６２が第２のボアホール熱交換器システム９２とヒートポンプシステム８の入力側１０との間に直接流体接続を提供するように切り替えられる。弁機構９５が第２のボアホール熱交換器システム９２の出力ライン９６と弁機構４２の入力９９との間に流体フローを提供するように切り替えられる。冷房ループ１２０はバイパスされる。第２の熱交換器１０２はバイパスされる。弁機構３８，５６及び弁機構４２，６２はまた第１のボアホール熱交換器システム３２とヒートポンプシステム８の入力側１０との間に直接流体接続を提供するように切り替えられる。第１の熱交換器５２はバイパスされる。弁６８及び７２がヒートポンプシステム８の出力側１４と建物システム６との間に閉じた流体フローループを提供するように切り替えられる。第１のボアホール熱交換器システム３２は所要の暖房需要を提供するのに不十分な蓄積エネルギーを有するため、ヒートポンプシステム８は駆動され、第２のボアホール熱交換器システム９２もヒートポンプシステム８の入力側１０に接続される。熱エネルギーが第１及び第２のボアホール熱交換器システム３２，９２から取り出され、ヒートポンプシステム８の入力側に供給される。ヒートポンプシステム８は地熱エネルギーを補充する追加のエネルギーをヒートポンプシステム８から提供するように動作し、全熱エネルギーが有用暖房エネルギーとして熱エネルギー作動流体ループで建物システム６に供給される。
【００５４】
図に示すように、図４と同様に、必要に応じ、補充熱エネルギーを提供するために太陽熱コレクタ７４が第１のボアホール熱交換器システム３２に接続される。弁機構８２がライン８８と太陽熱コレクタ７４の入力ライン８０との間に流体接続を提供するように切り替えられる。
【００５５】
次に図６を参照すると、この動作モードでは、第１のボアホール熱交換器システム３２は所要の暖房需要を提供するのに不十分な蓄積地熱を有し、地熱エネルギーを第２のボアホール熱交換器システム９２から第１のボアホール熱交換器システム３２にオフピークエネルギー転送モードで転送することができる。これは第１のボアホール熱交換器システム３２に高度のエネルギー蓄積を提供し、第１のボアホール熱交換器システム３２からの熱エネルギーが入力される際のヒートポンプシステムの効率を向上する。
【００５６】
図６に示すように、弁機構４２及び６２は第２のボアホール熱交換器システム９２とヒートポンプシステム８の入力側１０との間に直接流体接続を提供するように切り替えられる。弁機構９５は第２のボアホール熱交換器システム９２の出力ライン９６と弁機構４２の入力９９との間に流体フローを提供するように切り替えられる。冷房ループ１２０はバイパスされる。第２の熱交換器１０２はバイパスされる。弁機構６８，７２は、ヒートポンプシステム８の出力側１４と、この動作モードでは第１の熱交換器５２の入力側として作用する出力側６３との間に閉じた流体フローを提供するように切り替えられる。建物システム６はバイパスされる。弁機構３８，５６も、この動作モードでは第１の熱交換器５２の出力側として作用する入力側５０と、第１のボアホール熱交換器システム３２との間に直接流体接続を提供するように切り替えられる。ヒートポンプシステム８は駆動され、ヒートポンプシステム８の入力側に接続された第２のボアホール熱交換器システム９２が第１のボアホール熱交換器システム３２に熱エネルギーを供給する。ヒートポンプシステム８は、第２のボアホール熱交換器システム９２からの地熱エネルギーを補充する追加の熱エネルギーを提供するように作動し、上述の動作モード同様に、全熱エネルギーが第１のボアホール熱交換器システム３２に建物システム６のための有用暖房エネルギーとして供給される。
【００５７】
図に示すように、必要に応じ、補充熱エネルギーを提供するために太陽熱コレクタ７４が第１のボアホール熱交換器システム３２に接続される。弁機構８２が引込みライン８３と太陽熱コレクタ７４の入力ライン８０との間に流体接続を提供するように切り替えられる。
【００５８】
本明細書に記載した本発明の実施形態は単なる例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。例えば、弁は様々な代替流体切り替え装置と置き換えてことができ、様々な代替動作モードを様々な代替ボアホール熱交換器及び／又は建物システムの個々の特性に基づいて決定することができる。
【００５９】
更に、本発明の追加の実施形態においては、図示の実施形態の変更として、第１のボアホール熱交換器システムは１乃至複数の第１の熱交換器を含み及び／又は第２のボアホール熱交換器システムは１乃至複数の第２の熱交換器を含む。
【００６０】
本発明の様々な他の変更が当業者に容易であること明らかであろう。
【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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2015534027.tif 000010