(57)【要約】ヒートポンプネットワークについて記載されている。一態様では、地域熱供給アーキテクチャで使用される分散型ヒートポンプネットワークについて記載されている。
2018537645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の個々のヒートポンプを備える分散型ヒーティングネットワークであって、各ヒートポンプは、前記ネットワークの共通のヒートソースに個々に結合され、前記ネットワークの前記共通のヒートソースは、前記共通のヒートソースの能動的熱管理を通じて周囲温度に近くなるように維持され、各ヒートポンプは、前記共通のヒートソースから熱を独立して提供または抽出するように配置され、前記共通のヒートソースは、少なくとも１つのエネルギーソースにさらに結合され、前記少なくとも１つのエネルギーソースは、前記複数の個々のヒートポンプから熱的に切り離される、分散型ヒーティングネットワーク。
【請求項２】
前記共通のヒートソースは、液体回路を備える請求項１に記載のネットワーク。
【請求項３】
前記共通のヒートソースの液体回路は、流れ回路および戻り回路を備え、前記流れ回路の温度は、温度範囲摂氏１０〜４０度内、望ましくは範囲摂氏１５〜３０度内、最適には範囲摂氏１５〜２５度内で維持される請求項２に記載のネットワーク。
【請求項４】
前記戻り回路の温度は、温度範囲摂氏５〜２５度内、望ましくは範囲摂氏５〜２０度内、最適には範囲摂氏１０〜２０度内で維持される請求項３に記載のネットワーク。
【請求項５】
前記少なくとも１つのエネルギーソースは、少なくとも１つの非電気的ヒートソースを含む請求項１乃至４のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項６】
前記少なくとも１つの非電気的ヒートソースは、熱を前記共通のヒートソースに提供する熱ループを備え、前記熱ループの温度は、前記共通のヒートソースの温度から切り離される請求項４に記載のネットワーク。
【請求項７】
前記個々のヒートポンプのうちの少なくとも１つは、家庭用温水の専用のタンクに結合され、そのヒートポンプからの熱がその専用のタンク内の水を加熱するために使用されるようになる請求項１乃至６のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項８】
前記個々のヒートポンプのうちの少なくとも１つは、そのヒートポンプから局所的ヒーティングまたはクーリングを提供するように専用のヒーティング／クーリング回路に結合される請求項１乃至７のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項９】
前記ヒートポンプのそれぞれは、複数のモードで動作可能である請求項１乃至８のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１０】
前記ヒートポンプは、可逆ヒートポンプである請求項１乃至９のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１１】
第１のモードでは、個々のヒートポンプは、前記共通のヒートソースを使用し、次いで前記専用のタンクに貯蔵される温水を提供するように構成される請求項９に記載のネットワーク。
【請求項１２】
第２のモードでは、前記ヒートポンプは、暖房を提供するように構成され、前記ヒートポンプは、前記共通のヒートソースを使用し、ラジエータ回路など専用のヒーティング回路のための熱源を提供するように構成される請求項９または１１に記載のネットワーク。
【請求項１３】
第３のモードでは、前記ヒートポンプは、１つまたは複数のファンコイルを通じて局所的クーリングを提供するように構成され、その局所的クーリングによって生成された熱は、前記専用のタンク内に貯蔵するために温水を加熱するために使用可能である請求項９、１１、または１２のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１４】
生成される温水の体積が貯蔵の目的にとって十分である場合、生成された余分な熱を前記共通のヒートソース内に戻すように構成される請求項１３に記載のネットワーク。
【請求項１５】
前記ヒートポンプは、局所的クーリングを提供するように構成される請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１６】
１つのヒートポンプからの余分な熱が前記共通のヒートソース内に動作可能に戻され、別の異なるヒートポンプのための熱源として使用される請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１７】
余分な熱を前記共通のヒートソースから逸らすために使用することができる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備える請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのエネルギーソースは、前記共通のヒートソースに結合される地熱源アレイ、ガスまたはオイルボイラ、ＣＨＰプラント、バイオマスボイラ、空気熱源ヒートポンプなどから選択される１つまたは複数のヒートソース構成要素を含む請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１９】
広域地域熱供給ネットワークに結合されるように構成された請求項１乃至１８のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項２０】
可変出力ヒートポンプを含む請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項２１】
凝縮器および蒸発器を備えるヒートポンプネットワークであって、前記蒸発器は、局所的クーリングを提供するように構成されたクーリング回路に結合され、前記凝縮器は、温水シリンダに結合され、前記クーリング回路からの動作可能に冷却された液体は、前記蒸発器に結合され、前記温水シリンダ内の家庭用温水を加熱するために前記凝縮器回路のためのヒートソースを提供する、ヒートポンプネットワーク。
【請求項２２】
共通のヒートソースに結合されたヒートポンプを備えるヒートポンプネットワークであって、前記共通のヒートソースは、前記ヒートポンプのための個々かつ別々の独特の非電気的エネルギー源に動作可能、選択的に結合するように構成され、前記ネットワークは、前記個々かつ別々の独特の非電気的エネルギー源が前記ヒートポンプにエネルギーを個々に、またはまとめて提供することを可能にするように構成される、ヒートポンプネットワーク。
【請求項２３】
前記個々の非電気的エネルギー源のうちの２つ以上を前記共通のヒートソースに同時に結合することを可能にするように構成された請求項２２に記載のネットワーク。
【請求項２４】
前記個々の非電気的エネルギー源は、太陽熱パネル、空気熱交換器、地下水ループのうちの少なくとも１つを含む請求項２２または２３に記載のネットワーク。
【請求項２５】
前記ヒートポンプは、ＰＶパネル、ＰＶＴパネル、および電気グリッドのうちの少なくとも１つを含む直接電源にさらに結合される請求項２２乃至２４のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項２６】
前記ヒートポンプは、複数の個々のヒートポンプを備える分散型ヒーティングネットワークに結合され、前記分散型ヒーティングネットワークの各ヒートポンプは、前記共通のヒートソースに個々に結合され、前記個々のヒートポンプのそれぞれは、前記共通のヒートソースから熱を独立して提供または抽出するように配置される請求項２２乃至２５のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項２７】
前記共通のヒートソースは、典型的には水ベースの液体回路から選択される液体回路である請求項２２乃至２６のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項２８】
前記ヒートポンプは、家庭用温水の専用のタンクに結合され、そのヒートポンプからの熱がその専用のタンク内の水を加熱するために使用されるようになる請求項２２乃至２７のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項２９】
前記ヒートポンプは、そのヒートポンプから局所的ヒーティングまたはクーリングを提供するように専用のヒーティング／クーリング回路に結合される請求項２２乃至２８のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項３０】
前記ヒートポンプは、複数のモードで動作可能である請求項２２乃至２９のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項３１】
前記ヒートポンプは、可逆ヒートポンプである請求項２２乃至３０のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項３２】
第１のモードでは、前記ヒートポンプは、前記共通のヒートソースを使用し、次いで前記専用のタンクに貯蔵される温水を提供するように構成される請求項３０に記載のネットワーク。
【請求項３３】
第２のモードでは、前記ヒートポンプは、暖房を提供するように構成され、前記ヒートポンプは、前記共通のヒートソースを使用し、ラジエータ回路など専用のヒーティング回路のための熱源を提供するように構成される請求項３２に記載のネットワーク。
【請求項３４】
第３のモードでは、前記ヒートポンプは、１つまたは複数のファンコイルを通じて局所的クーリングを提供するように構成され、その局所的クーリングによって生成された熱は、前記専用のタンク内に貯蔵するために温水を加熱するために使用可能である請求項３３に記載のネットワーク。
【請求項３５】
生成される温水の体積が貯蔵の目的にとって十分である場合、生成された余分な熱を前記共通のヒートソース内に戻すように構成される請求項３２に記載のネットワーク。
【請求項３６】
１つのヒートポンプからの余分な熱が前記共通のヒートソース内に動作可能に戻され、別の異なるヒートポンプのための熱源として使用される請求項３５に記載のネットワーク。
【請求項３７】
余分な熱を前記共通のヒートソースから逸らすために使用することができる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備える請求項２２乃至３６のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項３８】
前記共通のヒートソースに結合される地熱源アレイ、ガスまたはオイルボイラ、ＣＨＰプラント、バイオマスボイラ、空気熱源ヒートポンプなど１つまたは複数のヒートソース構成要素を含む請求項２２乃至３７のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項３９】
可変出力ヒートポンプを備える請求項２２乃至３８のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項４０】
コントローラを備え、前記コントローラは、
暖房、
衛生温水生産、
機械換気熱回収システム、
光起電力生産を監視すること、
ヒートポンプが位置する場所内で電気使用を監視すること、
局所的に生産される電気の局所エネルギー使用を最適化すること、ならびに
バッテリストアを制御および管理すること
のうちの１つまたは複数の制御を行うためのユーザ入力を受け取るように構成されたユーザインターフェースを備える請求項２２乃至３９のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項４１】
前記ヒートポンプは、地下水ループによって提供されるエネルギーを空気熱交換器または太陽熱パネルなど１つまたは複数の他のヒートソースからのエネルギーで補うようにさらに構成されている場合、前記地下水ループおよび前記ネットワークに結合される請求項２２乃至４０のいずれか一項に記載のネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ヒートポンプに関し、詳細には、地域熱供給アーキテクチャで使用される分散型ヒートポンプネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプは、当技術分野で知られており、熱エネルギーを熱源から「ヒートシンク」と呼ばれる送り先へ提供する任意のデバイスとして定義され得る。ヒートポンプは、低温空間から熱を吸収し、それをより温かい空間に解放することによって、自然の熱流の方向とは反対にサーマルエネルギーを移動するように設計される。ヒートポンプは、ある量の外部電力を使用し、エネルギーをヒートソースからヒートシンクに伝達する仕事を達成する。定義によれば、ヒートポンプのためのヒートソースはすべて、加熱されることになる空間より温度が低温でなければならない。最も一般的には、ヒートポンプは、空気（外気または内気）から、または地面から熱を引き込む。
【０００３】
建物内など空気室（ａｉｒ  ｓｐａｃｅ）を加熱するための熱源として、または家庭用温水のため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。典型的には、単一のヒートポンプが単一のソースに接続されることになり、次いで、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するために、またはヒーティング回路および家庭用温水のタンクに熱を伝達するために選択的に使用される。
【０００４】
ヒートポンプの知られている応用例は、地域熱供給におけるそれらの使用を含む。地域熱供給は、暖房および水ヒーティングなど住宅および商用ヒーティング要件のために、中央の場所で生成された熱を分配するためのシステムである。熱はしばしば、化石燃料を、しかしますますバイオマスをも燃焼するコジェネレーションプラントから得られるが、熱専用ボイラステーション（ｈｅａｔ−ｏｎｌｙ  ｂｏｉｌｅｒ  ｓｔａｔｉｏｎ）、地中熱暖房、ヒートポンプ、および中央ソーラーヒーティングもまた使用され、原子力発電も使用される。地域熱供給プラントは、局所的なボイラより高い効率およびよりよい公害防止をもたらすことができる。これらの利点にもかかわらず、地域熱供給アーキテクチャの改善を求めるニーズが引き続き存在する。
【０００５】
さらに、典型的には、ヒートポンプは、単一のヒートソースに結合される。すなわち、それらは１つのタイプの環境、すなわち空気熱源ヒートポンプ、地熱源などと共に使用するための専用である。これらのヒートポンプの効率は、ヒートポンプ動作が必要とされる時点でのエネルギー源として使用可能である、ヒートポンプが基づく環境に根拠を置く。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの、また他のニーズに対処するために、本技法は、第１の態様では、複数の個々のヒートポンプを備える分散型ヒーティングネットワークを提供する。
【０００７】
第２の態様では、本技法は、ヒートポンプのための個々のエネルギー源に選択的に結合され得る共通のヒートソースに結合されたヒートポンプを提供する。これらの個々のエネルギー源は、独特かつ別々のエネルギー源であることが望ましい。共通のヒートソースは、個々のエネルギー源のうちの２つ以上を共通のヒートソースに同時に結合することを可能にするように構成され得る。これらの個々のエネルギー源の例は、太陽熱パネル、空気熱交換器、ＰＶＴパネル、地下水ループなどを含む。ヒートポンプは、ＰＶＴパネル、電気グリッドなど直接電源に結合されてもよい。ヒートポンプは、複数の個々のヒートポンプを備える分散型ヒーティングネットワークに結合されてもよい。そのような構成では、分散型ヒーティングネットワークの各ヒートポンプは、共通のヒートソースに個々に結合されてもよく、個々のヒートポンプのそれぞれは、共通のヒートソースから熱を個々に提供または抽出するように配置される。
【０００８】
第１の構成では、共通のヒートソースは、水ベースの回路である。その例は、純水、ブラインなど塩添加剤を有する水、または様々な凍結防止成分を有する水を含む。
【０００９】
単一のヒートポンプが提供される場合、または複数のヒートポンプが提供される場合には、ヒートポンプのうちの少なくとも１つが家庭用温水の専用の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のタンク内の水を加熱するために使用されるようになる。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。ヒートポンプは、可逆ヒートポンプとして提供され得る。ヒートポンプのうちの１つまたは複数は、可変出力を備えてもよい。
【００１０】
第１のモードでは、個々のヒートポンプは、共通のヒートソースを使用し、次いで専用のタンクに貯蔵される温水を提供するように構成される。第２のモードでは、ヒートポンプは、暖房を提供するように使用されてもよく、ヒートポンプは、共通のヒートソースを使用し、ラジエータ回路など専用のヒーティング回路のための熱源を提供するように構成される。第３のモードでは、ヒートポンプは、１つまたは複数のファンコイル、床下暖房の使用などを通じて、局所的クーリングを提供するように構成され得る。局所的クーリングによって生成される熱は、専用のタンク内に貯蔵するための温水を加熱するために使用され得る。そのような構成では、生成される温水の体積が貯蔵の目的にとって十分である場合には、余分な熱が共通のヒートソース内に戻され得る。
【００１１】
分散型ネットワーク内に提供された場合、共通のヒートソースへの独立の接続を有する複数のそのようなヒートポンプを提供することによって、１つのヒートポンプからの余分な熱は共通のヒートソース回路内に戻され得、そこでそれを別の異なるヒートポンプのための熱源として使用することができる。
【００１２】
このアーキテクチャは、余分な熱を共通のヒートソースから逸らすために使用することができる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も含み得る。例は、コールドストア、ウォームストア、チラーなどを含む。
【００１３】
このアーキテクチャは、共通のヒートソースに結合される地熱源アレイ、ガスまたはオイルボイラ、ＣＨＰプラント、バイオマスボイラ、空気熱源ヒートポンプなど、１つまたは複数のヒートソース構成要素を備え得る。さらに、ネットワークは、より大きな都市またはコミュニティ全体の地域熱供給ネットワークの状況の中で提供されるものなど、接続広域地域熱供給ネットワークを可能にするように拡張されてもよい。
【００１４】
したがって、本願の第１の実施形態は、請求項１に記載のヒートポンプを提供する。有利な実施形態は、従属請求項に提供されている。本教示は、対象とされる独立請求項に記載のヒートポンプネットワークをも提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
次に、本願について、添付の図面を参照して述べる。
【図１】分散型ヒーティング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】ヒーティング負荷構成で動作可能な図１のアーキテクチャの一例の図である。
【図３】ヒーティングおよびクーリング構成で動作可能な図１のアーキテクチャの一例の図である。
【図４】クーリングおよび家庭用温水ヒーティング構成で動作可能な図１のアーキテクチャの一例の図である。
【図５】本教示による局所負荷に結合された、図１の構成による個々のヒートポンプの配管ネットワークを示す概略図である。
【図６】家庭用温水を局所シリンダに提供するための本教示による局所負荷に結合された、図１の構成による個々のヒートポンプの配管ネットワークを示す概略図である。
【図７】家庭用暖房を提供するための本教示による局所負荷に結合された、図１の構成による個々のヒートポンプの配管ネットワークを示す概略図である。
【図８】クーリングおよび家庭用温水を共に提供するために本教示による局所負荷に結合された個々のヒートポンプの配管ネットワークを示す概略図である。
【図９】複数のヒートソースから供給される共通のヒートソースに結合されるスタンドアロンのヒートポンプを示すための前図に記載のアーキテクチャの変更形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１から図４は、本教示による地域熱供給アーキテクチャの例示的な概略図である。示されている例では、集合住宅建物１００は、複数の個々の住戸１０１ａ．．．１０１ｈを備える。各住戸内には、個々のヒートポンプ１１０ａ．．．１１０ｈが設けられている。個々のヒートポンプ１１０ａ．．．１１０ｈのそれぞれは、典型的には水回路の形態で提供される共通のヒートソース１２０に個々に結合される。
【００１７】
ヒートソース１２０に個々に結合された複数のヒートポンプを提供することの結果として、個々のヒートポンプのそれぞれは、共通のヒートソース１２０から熱を個々に提供または抽出することができる。ヒートソースは、周囲温度で、またはその近くで維持される。
【００１８】
図５から図８の概略図に示されているように、個々のヒートポンプ１１０のそれぞれは、家庭用温水の専用のタンク５００に結合され得、そのヒートポンプからの熱がその専用のタンク５００内の水を加熱するために使用されるようになる。ヒートポンプ１１０のそれぞれは、局所ヒーティングまたはクーリング回路５１０に結合されてもよい。
【００１９】
共通のヒートソースへの独立の接続を有する複数のそのようなヒートポンプ１１０を提供することによって、１つのヒートポンプからの余分な熱は共通のヒートソース回路内に戻され得、そこでそれを別の異なるヒートポンプのための熱源として使用することができる。
【００２０】
このアーキテクチャは、余分な熱を共通のヒートソース１２０から逸らすために使用することができる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も含み得る。例は、コールドストア１３０、ウォームストア１４０、チラー１５０などを含む。
【００２１】
このアーキテクチャは、共通のヒートソース１２０に結合される地熱源アレイ１６０、ガスまたはオイルボイラ１７０、ＣＨＰプラント１８０、バイオマスボイラ１９０、空気熱源ヒートポンプ２００など、１つまたは複数のヒートソース構成要素を備え得る。地熱源アレイは、地熱源ヒートポンプ１６５に結合され得る。これらのヒートソース構成要素は、共通のヒートソースにエネルギーを提供する１つまたは複数のエネルギーソースを画定する。共通のヒートソース流体ループの温度は、これらのエネルギーソースによって提供されるエネルギーから独立である、または熱的に切り離されている。このようにして、共通のヒートソースは、エネルギーソースを複数のヒートポンプから熱的に切り離す。
【００２２】
個々のヒートポンプは、複数のモードを提供するように構成され得る。ヒートポンプは、可逆ヒートポンプとして提供され得る。
【００２３】
図６に示されている第１のモードでは、個々のヒートポンプ１１０は、共通のヒートソース１２０を使用し、次いで専用のタンクまたはシリンダ５００に貯蔵される温水を提供するように構成される。この構成では、バルビング構成を使用し、冷水を共通のヒートソース１２０からヒートポンプの蒸発器構成要素５２０を通して導く。ヒートポンプの従来の動作により、蒸発器を通る冷水のこの流れを熱交換器内で使用し、ヒートポンプの凝縮器ループ５３０において温水のソースを提供することができる。次いで、この温水は、シリンダ内のコイルを通って供給され、レジオネラの可能性を回避するために、そこに含まれる水を５５°より高い温度に加熱する。この構成では、弁回路（この例では三方弁５４０として示されている）が、暖房／冷房ループ５１０を通る循環を回避するために切り替えられる。
【００２４】
図７に示されている第２のモードでは、ヒートポンプは、暖房を提供するために使用されてもよく、弁５４０が作動され、凝縮器ループ５３０からシリンダを除去し、しかし熱を専用のヒーティング回路５１０に導く。共通のヒートソース１２０からの冷水は、−図６と同様に−蒸発器を通って循環され、蒸発器と凝縮器との間の差熱（ｈｅａｔ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）を提供する。この差熱は、凝縮器リップ内に熱を提供し、次いで凝縮器リップは、暖房のための熱を提供する。ヒートポンプは、このようにして、共通のヒートソースを使用し、−ラジエータ回路など−専用のヒーティング回路のための熱源を提供するように構成される。
【００２５】
図８に示されている第３のモードでは、ヒートポンプは共通のヒートソース１２０から分離され、その代わりに暖房／冷房回路５１０を蒸発器のための冷却源として使用する。暖房／冷房回路は、この構成では、１つまたは複数のファンコイルを通る局所的クーリングを備える。このクーリングから得られる冷却された液体は、図６における水回路によって提供された冷却された液体の効果を生じる。蒸発器回路と凝縮器回路との間の差熱は、シリンダ５００内の水のための加熱源を提供する。このようにして、この局所的クーリングによって生成される熱を使用し、専用のタンク内に貯蔵するために温水を加熱することができる。そのような構成では、生成される温水の体積が貯蔵の目的にとって十分である場合には、余分な熱が共通のヒートソース内に戻され得る。これは、別々のバルビングの使用によって、または、可逆ヒートポンプを提供することによって行うことができ、いくつかの構成では、回路５１０から戻る冷却された液体は、ヒートポンプの凝縮器側−これは、逆構成では蒸発器として機能する−で提供される。水回路１２０は、シリンダ５００ではなくループ内に結合され、それにより、余分な熱は、水回路内に戻される。
【００２６】
共通のヒートソースへの独立した接続を有する複数のそのようなヒートポンプを提供することによって、１つのヒートポンプからの余分な熱は共通のヒートソース回路内に戻され得、そこでそれを別の異なるヒートポンプのための熱源として使用することができる。そのような構成の例−例示のために理想化されていることが理解されるであろう−が図３に示されている。建物１００の左側ＬＨＳの住戸３００は、能動的クーリングを有するように配置され、したがって余分な熱を回路１２０内に逸らしており、一方、右側ＲＨＳの住戸３１０は、ヒーティング構成において、その熱をとり、それらの局所環境内でヒーティングを生成するように配置される。概略図の右側の各住戸３１０内のヒートポンプは、共通のソース１２０から熱を抽出し、次いでそれは、ファンコイルを介して熱を供給するために使用される。次いで、ＬＨＳの各住戸内のヒートポンプは、ファンコイルを介して冷却される。ネットワーク全体内のヒーティングおよびクーリング要件は、発熱器１６０、１７０、１８０、１９０、２００、ヒートシンク１５０、１３０、１４０などの選択的作動によって加減または他の方法で制御され得る共通のソース１２０上で平衡が保たれる。複数の個々のヒートポンプをネットワーク内に結合することにより、ヒーティングおよびクーリング負荷全体が平衡され、したがって建物のためのエネルギー要件全体が全体として低減される。
【００２７】
図２の例では、すべての住戸が暖房モードで提供され、共通のソース１２０は、能動的管理を通じて周囲温度に近くなるように維持される。これは、地下ループおよび外部ヒートポンプ２００、１６５を最初に使用することになることが有利である。ループ１２０および熱ストア１３０、１４０を使用し、共通のソース１２０内の負荷を平衡させることができる。各個々のヒートポンプ１１０は、共通のソース１２０のループから熱を抽出し、家庭用温水または暖房を加熱するために使用することができる局所発熱体を供給する。そのような構成では、供給ヒートポンプの高効率および低温ヒートソースの高い利用率から得られる周囲温度に近くなるように熱ネットワークが維持されるとき、ネットワーク熱損失はほとんどない。周囲の温度での、または周囲温度に近くなるようなこの維持は、共通のヒートソースの能動的管理を通じて達成される。これは、共通のソース１２０の温度を定期的に測定し、そのループ内の温度を上昇させるように共通のソースにエネルギーを送達するように、またはヒートシンクを使用してループから熱を抽出するように配置され得るコントローラを通じて達成され得る。共通のヒートソースのループを発熱器およびヒートシンクから切り離すことによって、コントローラの動作は、ヒートソースおよびヒートシンクの個々を選択的に結合し、共通のソースのループの温度を所定の範囲内に維持することができる。
【００２８】
共通のソースは、流れ回路および戻り回路を備える液体回路を備える。流れ回路の温度は、温度範囲摂氏１０〜３０度内、望ましくは範囲摂氏１５〜３０度内、最適には範囲摂氏１５〜２５度内で維持される。戻り回路は、温度範囲摂氏５〜２５度内、望ましくは範囲摂氏５〜２０度内、最適には範囲摂氏１０〜２０度内で維持される。
【００２９】
図８のシナリオに似た図４の例では、各シリンダにおける家庭用温水ヒーティング負荷のヒーティングを通じて各住戸内でクーリング負荷の平衡が保たれる。各住戸内では非常に高いエネルギー効率があり、その結果、ネットワーク上では、必要とされる熱伝達がより少ない。必要とされる場合、ヒーティング負荷およびクーリング負荷は、共通のヒートソース１２０において平衡が保たれる。
【００３０】
ここまで、ヒートポンプのそれぞれについて、より大きな分散型ヒーティングネットワーク内に組み込まれるものとして述べた。ヒートポンプは、そのような分散型熱ネットワークを必要としない環境内に展開され得ることが有利であることを理解されたい。たとえば、図９に示されているように、図６を参照して前述したものなど、ヒートポンプは、スタンドアロン構成で展開され得る。そのような構成は、ヒートポンプが単一の住居使用のために使用される住宅環境内で展開され得ることが有用である。
【００３１】
以前の態様と同様に、この構成では、ヒートポンプ１１０は、ヒートポンプ用の個々のエネルギー源９００、９０１、９０２、９０３に選択的に結合され得る共通のヒートソース１２０に結合される。これらの個々のエネルギー源は、異なるかつ別々のエネルギー源であることが望ましい。これらの個々のエネルギー源の例は、太陽熱パネル９００、空気熱交換器９０１、分散型ヒーティングネットワーク９０２、地下水ループ９０３などを含む。これらは、非電気的エネルギー源の例である。
【００３２】
分散型ヒーティングネットワーク９０２に結合される場合、分散型ヒーティングネットワークは、上記のものなど複数の個々のヒートポンプを備え得る。そのような構成では、分散型ヒーティングネットワークの各ヒートポンプは、共通のヒートソースに個々に結合されてもよく、個々のヒートポンプのそれぞれは、共通のヒートソースから熱を独立して提供または抽出するように配置される。
【００３３】
共通のヒートソースは、個々のエネルギー源のうちの２つ以上を共通のヒートソースに同時に結合することを可能にするように構成され得る。
【００３４】
ヒートポンプは、ＰＶパネル、ＰＶＴパネル９１０、電気グリッド９１１など直接電源に結合されてもよい。ＰＶパネルまたはＰＶＴパネルは、ヒートポンプおよび／または共通のヒートソース−この構成では水回路１２０である−のためのエネルギー源に直接電気を提供するように構成されてもよい。
【００３５】
ヒートポンプ１１０は、上記のものなど、水シリンダ５００に一体化されてもよい。他の構成もまた、ヒートポンプを、図示されていない機械換気熱回収（ＭＶＨＲ）システムと一体化してもよい。以下を行う制御システムが提供され得る。
【００３６】
暖房を制御する。
【００３７】
衛生温水生産を制御する。
【００３８】
ＭＶＨＲシステムを制御する。
【００３９】
ＰＶ生産を監視する。
【００４０】
家全体の電気使用を監視する。
【００４１】
局所的に生産される電気の局所エネルギー使用を最適化する。
【００４２】
バッテリストアを制御および管理する。
【００４３】
コントローラへの遠隔アクセスを可能にする。
【００４４】
すべての機器を遠隔で監視する。
【００４５】
システムが正常動作パラメータを外れて動作し始めた場合、警報を出す。
【００４６】
システム性能の遠隔最適化を可能にする。
【００４７】
本教示の一態様によれば、上記の要素の制御を行う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。
【００４８】
本教示によるヒートポンプは、以下のことを含む、既存の空気熱源ヒートポンプに勝る多数の利点を有する。
【００４９】
・ヒートポンプを建物内に置くことができる。
【００５０】
・熱交換器を空気熱源ヒートポンプより目に付かない、または邪魔にならないものとすることができる。
【００５１】
・シリンダと協働可能なヒートポンプは、温水が生産されるとき損失を最小限に抑え、このヒートポンプは、実際のシリンダの上方または下方に設けられてもよい。
【００５２】
・建物エンベロープ内のヒートポンプは、暖房モードにおいて損失を低減する−熱は、必要とされるところで生成される。
【００５３】
・サイズが小さく、したがってヒートポンプを配置する際により柔軟である。
【００５４】
・その所有地で十分に大きな地下ループの設置ができない場合、地下ループからのエネルギーは、空気熱交換器または太陽熱パネルなど他のヒートソースからのエネルギーと組み合わせる、またはそれらによって補うことができる。
【００５５】
・夏季には、ヒートポンプなしで太陽熱パネルが温水を提供しており、太陽熱収集器からのエネルギーが６０℃温水を提供するのに十分でない冬期には、それらは、ヒートポンプのためのエネルギー収集器として使用される。
【００５６】
したがって、本願の第１の実施形態は、請求項１に記載のヒートポンプを提供する。有利な実施形態は、従属請求項に提供されている。本教示は、対象とされる独立請求項に記載のヒートポンプネットワークをも提供する。
【００５７】
本明細書で使用されるとき「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える、含む）」という用語は、述べられている特徴、整数、ステップ、または構成要素の存在を指定することになるが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、構成要素、またはそれらのグループの存在または追加を排除しない。
【図１】
2018537645.tif 000003
【図２】
2018537645.tif 000004
【図３】
2018537645.tif 000005
【図４】
2018537645.tif 000006
【図５】
2018537645.tif 000007
【図６】
2018537645.tif 000008
【図７】
2018537645.tif 000009
【図８】
2018537645.tif 000010
【図９】
2018537645.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月4日(2017.9.4)
【手続補正１】
【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】
複数の個々のヒートポンプを備える分散型ヒーティングネットワークであって、各ヒートポンプは、前記ネットワークの共通のヒートソースに個々に結合され、前記ネットワークの前記共通のヒートソースは、前記ネットワーク内の液体ループを備え、前記液体ループは、前記共通のヒートソースの能動的熱管理を通じて周囲温度に近くなるように維持され、各ヒートポンプは、前記共通のヒートソースから熱を独立して提供または抽出するように配置され、前記ネットワークは余分な熱を前記共通のヒートソースから逸らすために使用することができる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さらに備え、前記共通のヒートソースは、少なくとも１つのエネルギーソースにさらに結合され、前記少なくとも１つのエネルギーソースは、前記複数の個々のヒートポンプから熱的に切り離され、前記ネットワークは、前記共通のヒートソースの温度を測定し、前記ループ内の温度を上昇させるように前記共通のヒートソースにエネルギーを送達するように、または少なくとも一つのエネルギーソースにより提要されるエネルギーの個々である、前記共通のヒートソースの前記ループの温度を所定の範囲内に維持するように、前記ヒートシンクを使用して前記ループから熱を抽出するように配置されるコントローラをさらに備える、分散型ヒーティングネットワーク。
【請求項２】
前記共通のヒートソースの液体回路は、流れ回路および戻り回路を備え、前記流れ回路の温度は、温度範囲摂氏１０〜４０度内、望ましくは範囲摂氏１５〜３０度内、最適には範囲摂氏１５〜２５度内で維持される請求項１に記載のネットワーク。
【請求項３】
前記戻り回路の温度は、温度範囲摂氏５〜２５度内、望ましくは範囲摂氏５〜２０度内、最適には範囲摂氏１０〜２０度内で維持される請求項２に記載のネットワーク。
【請求項４】
前記少なくとも１つのエネルギーソースは、少なくとも１つの非電気的ヒートソースを含む請求項１乃至３のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項５】
前記少なくとも１つの非電気的ヒートソースは、熱を前記共通のヒートソースに提供する熱ループを備え、前記熱ループの温度は、前記共通のヒートソースの温度から切り離される請求項３に記載のネットワーク。
【請求項６】
前記個々のヒートポンプのうちの少なくとも１つは、家庭用温水の専用のタンクに結合され、そのヒートポンプからの熱がその専用のタンク内の水を加熱するために使用されるようになる請求項１乃至５のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項７】
前記個々のヒートポンプのうちの少なくとも１つは、そのヒートポンプから局所的ヒーティングまたはクーリングを提供するように専用のヒーティング／クーリング回路に結合される請求項１乃至６のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項８】
前記ヒートポンプのそれぞれは、複数のモードで動作可能である請求項１乃至７のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項９】
前記ヒートポンプは、可逆ヒートポンプである請求項１乃至８のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１０】
第１のモードでは、個々のヒートポンプは、前記共通のヒートソースを使用し、次いで前記専用のタンクに貯蔵される温水を提供するように構成される請求項８に記載のネットワーク。
【請求項１１】
第２のモードでは、前記ヒートポンプは、暖房を提供するように構成され、前記ヒートポンプは、前記共通のヒートソースを使用し、ラジエータ回路など専用のヒーティング回路のための熱源を提供するように構成される請求項８または１０に記載のネットワーク。
【請求項１２】
第３のモードでは、前記ヒートポンプは、１つまたは複数のファンコイルを通じて局所的クーリングを提供するように構成され、その局所的クーリングによって生成された熱は、前記専用のタンク内に貯蔵するために温水を加熱するために使用可能である請求項８、１０、または１１のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１３】
生成される温水の体積が貯蔵の目的にとって十分である場合、生成された余分な熱を前記共通のヒートソース内に戻すように構成される請求項１２に記載のネットワーク。
【請求項１４】
前記ヒートポンプは、局所的クーリングを提供するように構成される請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１５】
１つのヒートポンプからの余分な熱が前記共通のヒートソース内に動作可能に戻され、別の異なるヒートポンプのための熱源として使用される請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのエネルギーソースは、前記共通のヒートソースに結合される地熱源アレイ、ガスまたはオイルボイラ、ＣＨＰプラント、バイオマスボイラ、空気熱源ヒートポンプなどから選択される１つまたは複数のヒートソース構成要素を含む請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１７】
広域地域熱供給ネットワークに結合されるように構成された請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１８】
可変出力ヒートポンプを含む請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のネットワーク。
【国際調査報告】
2018537645.tif 000012
2018537645.tif 000013
2018537645.tif 000014
2018537645.tif 000015
2018537645.tif 000016