(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される高温導管（１２）と、第２の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される低温導管（１４）とを備える熱エネルギー回路（１０）に接続されるようになっており、前記第２の温度が前記第１の温度よりも低い、局所熱エネルギー消費アセンブリ（２０）であって、
前記熱エネルギー回路（１０）の消費アセンブリ局所圧力差Δｐ１を決定するようになっている消費アセンブリ圧力差決定装置（２６）と、
熱エネルギー消費熱交換器（２２）と、
流量制御器（１００）と、
を備え、
前記熱エネルギー消費熱交換器（２２）が前記流量制御器（１００）を介して前記高温導管（１２）に接続されるようになっており、前記流量制御器（１００）は、Δｐ１に基づいて前記流量制御器（１００）を送出モード又は流れモードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラ（１３０）を備え、前記流量制御器（１００）は、前記送出モードに設定されると、前記高温導管（１２）からの熱伝達液体を前記熱エネルギー消費熱交換器（２２）に送出するためのポンプとして作用するように構成され、前記流量制御器（１００）は、流れモードに設定されると、前記高温導管（１２）からの熱伝達液体が前記熱エネルギー消費熱交換器（２２）へ流れることができるようにするための流量調整器として作用するように構成され、
前記熱エネルギー消費熱交換器（２２）は、更に、前記熱エネルギー消費熱交換器（２２）から前記低温導管（１４）への熱伝達液体の戻りを可能にするために前記低温導管（１４）に接続されるようになっており、
前記熱エネルギー消費熱交換器（２２）は、熱伝達液体から前記熱エネルギー消費熱交換器（２２）の周囲に熱エネルギーを伝達するようになっており、それにより、前記低温導管（１４）に戻される熱伝達液体は、第１の温度よりも低い温度、好ましくは第２の温度に等しい温度を有する、
局所熱エネルギー消費アセンブリ（２０）。
【請求項２】
前記モードコントローラ（１３０）は、前記高温導管（１２）内の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力が前記低温導管（１４）内の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力よりも低いことをΔｐ１が示している場合には前記流量制御器（１００）を前記送出モードに設定するように構成され、前記モードコントローラ（１３０）は、前記高温導管（１２）内の熱伝達液体の前記消費アセンブリ局所圧力が前記低温導管（１４）内の熱伝達液体の前記消費アセンブリ局所圧力よりも高いことをΔｐ１が示している場合には前記流量制御器（１００）を前記流れモードに設定するように構成される、
請求項１に記載の局所熱エネルギー消費アセンブリ（２０）。
【請求項３】
前記流量制御器（１００）は、
熱伝達液体用の入口（１０２）と、
熱伝達液体用の出口（１０３）と、
前記入口（１０２）と前記出口（１０２）との間に配置されるとともに、前記流量制御器（１００）を通じて熱伝達液体を前記入口（１０２）から前記出口（１０３）へ送出するように構成されるポンプアセンブリ（１１０）と、
前記入口（１０２）と前記出口（１０３）との間に配置され、熱伝達液体が前記流量制御器（１００）を通じて前記入口（１０２）から前記出口（１０３）へ流れることができるようにするとともに前記流量制御器（１００）を通じて流れる熱伝達液体の流動エネルギーを電気に変換することによって電気を生成するように構成される流量調整アセンブリ（１２０）と、
を更に備え、
前記送出モードに設定されると、前記モードコントローラ（１３０）は、前記ポンプアセンブリ（１１０）を作動させて前記流量調整アセンブリ（１２０）を停止させるように構成され、
前記流れモードに設定されると、前記モードコントローラ（１３０）は、前記ポンプアセンブリ（１１０）を停止させて前記流量調整アセンブリ（１２０）を作動させるように構成される、
請求項１又は２に記載の局所熱エネルギー消費アセンブリ（２０）。
【請求項４】
前記流量制御器（１００）がホイール（１５０）を更に備え、前記ホイール（１５０）は、前記流量制御器（１００）が前記送出モードに設定されるときにはポンプ作用をもたらすべく前記ポンプアセンブリ（１１０）のポンプホイール（１１４）として、前記流量制御器（１００）が前記流れモードに設定されるときには水力発電をもたらすべく前記流量調整アセンブリ（１２０）のタービンホイール（１２４）として選択的に動作可能である請求項３に記載の局所熱エネルギー消費アセンブリ（２０）。
【請求項５】
前記流量制御器（１００）は、熱伝達液体用の第１の流路（１１６）と熱伝達液体用の第２の流路（１２６）とを更に備え、前記第１の流路（１１６）が前記ポンプアセンブリ（１１０）の一部を形成し、前記第２の流路（１２６）が前記流量調整アセンブリ（１２０）の一部を形成する請求項３に記載の局所熱エネルギー消費アセンブリ（２０）。
【請求項６】
第１の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される高温導管（１２）と、第２の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される低温導管（１４）とを備える熱エネルギー回路（１０）に接続されるようになっており、前記第２の温度が前記第１の温度よりも低い、局所熱エネルギー生成アセンブリ（３０）であって、
前記熱エネルギー回路（１０）の生成アセンブリ局所圧力差Δｐ２を決定するようになっている生成アセンブリ圧力差決定装置（３６）と、
熱エネルギー生成熱交換器（３２）と、
流量制御器（１００）と、
を備え、
前記熱エネルギー生成熱交換器（３２）が前記流量制御器（１００）を介して前記低温導管（１４）に接続されるようになっており、
前記流量制御器（１００）は、Δｐ２に基づいて前記流量制御器（１００）を送出モード又は流れモードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラ（１３０）を備え、前記流量制御器（１００）は、前記送出モードに設定されると、前記低温導管（１４）からの熱伝達液体を前記熱エネルギー生成熱交換器（３２）に送出するためのポンプとして作用するように構成され、前記流量制御器（１００）は、流れモードに設定されると、前記低温導管（１４）からの熱伝達液体が前記熱エネルギー生成熱交換器（３２）へ流れることができるようにするための流量調整器として作用するように構成され、
前記熱エネルギー生成熱交換器（３２）は、更に、前記熱エネルギー生成熱交換器（３２）から前記高温導管（１２）への熱伝達液体の戻りを可能にするために前記高温導管（１２）に接続されるようになっており、前記熱エネルギー生成熱交換器（３２）は、その周囲から熱伝達液体に熱エネルギーを伝達するようになっており、それにより、前記高温導管（１２）に戻される熱伝達液体は、前記第２の温度よりも高い温度、好ましくは前記第１の温度に等しい温度を有する、
局所熱エネルギー生成アセンブリ（３０）。
【請求項７】
前記モードコントローラ（１３０）は、前記低温導管（１４）内の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力が前記高温導管（１２）内の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力よりも低いことをΔｐ２が示している場合には前記流量制御器（１００）を前記送出モードに設定するように構成され、前記モードコントローラ（１３０）は、前記低温導管（１４）内の前記熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力が前記高温導管（１２）内の前記熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力よりも高いことをΔｐ２が示している場合には前記流量制御器（１００）を前記流れモードに設定するように構成される、
請求項６に記載の局所熱エネルギー生成アセンブリ（３０）。
【請求項８】
前記流量制御器（１００）は、
熱伝達液体用の入口（１０２）と、
熱伝達液体用の出口（１０３）と、
前記入口（１０２）と前記出口（１０３）との間に配置されるとともに、前記流量制御器（１００）を通じて熱伝達液体を前記入口（１０２）から前記出口（１０３）へ送出するように構成されるポンプアセンブリ（１１０）と、
前記入口（１０２）と前記出口（１０３）との間に配置され、前記熱伝達液体が前記流量制御器（１００）を通じて前記入口（１０２）から前記出口（１０３）へ流れることができるようにするとともに前記流量制御器（１００）を通じて流れる熱伝達液体の流動エネルギーを電気に変換することによって電気を生成するように構成される流量調整アセンブリ（１２０）と、
を更に備え、
前記送出モードに設定されると、前記モードコントローラ（１３０）は、前記ポンプアセンブリ（１１０）を作動させて前記流量調整アセンブリ（１２０）を停止させるように構成され、
前記流れモードに設定されると、前記モードコントローラ（１３０）は、前記ポンプアセンブリ（１１０）を停止させて前記流量調整アセンブリ（１２０）を作動させるように構成される、
請求項６又は７に記載の局所熱エネルギー生成アセンブリ（３０）。
【請求項９】
前記流量制御器（１００）がホイール（１５０）を更に備え、前記ホイール（１５０）は、前記流量制御器（１００）が前記送出モードに設定されるときにはポンプ作用をもたらすべく前記ポンプアセンブリ（１１０）のポンプホイール（１１４）として、前記流量制御器（１００）が前記流れモードに設定されるときには水力発電をもたらすべく前記流量調整アセンブリ（１２０）のタービンホイール（１２４）として選択的に動作可能である請求項８に記載の局所熱エネルギー生成アセンブリ（２０）。
【請求項１０】
前記流量制御器（１００）は、熱伝達液体用の第１の流路（１１６）と熱伝達液体用の第２の流路（１２６）とを更に備え、前記第１の流路（１１６）が前記ポンプアセンブリ（１１０）の一部を形成し、前記第２の流路（１２６）が前記流量調整アセンブリ（１２０）の一部を形成する請求項８に記載の局所熱エネルギー生成アセンブリ（３０）。
【請求項１１】
熱伝達液体の流通を可能にするための２つの導管を備える熱エネルギー回路（１０）であって、前記熱エネルギー回路（１０）内の高温導管（１２）は、第１の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成され、前記熱エネルギー回路（１０）内の低温導管（１４）は、第２の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成され、前記第２の温度が前記第１の温度よりも低い、熱エネルギー回路（１０）、
請求項１から５のいずれか一項に記載の１つ以上の局所熱エネルギー消費アセンブリ（２０）、及び／又は、
請求項６から１０のいずれか一項に記載の１つ以上の局所熱エネルギー生成アセンブリ（３０）、
を備える地域熱エネルギー分配システム。
【請求項１２】
熱エネルギー消費熱交換器（２２）を制御するための方法であって、前記熱エネルギー消費熱交換器（２２）は、第１の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される高温導管（１２）に流量制御器（１００）を介して接続されるとともに、第２の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される低温導管（１４）に戻り導管を介して接続され、前記第２の温度が前記第１の温度よりも低く、前記流量制御器（１００）は、前記流量制御器（１００）を送出モード又は流れモードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラ（１３０）を備え、前記流量制御器（１３０）は、前記送出モードに設定されると、前記高温導管（１２）からの熱伝達液体を前記熱エネルギー消費熱交換器（２２）に送出するためのポンプとして作用するように構成され、前記流量制御器（１００）は、流れモードに設定されると、前記高温導管（１２）からの熱伝達液体が前記熱エネルギー消費熱交換器（２２）へ流れることができるようにするための流量調整器として作用するように構成され、前記方法は、
前記高温導管（１２）の熱伝達液体と前記低温導管（１４）の熱伝達液体との間の消費アセンブリ局所圧力差Δｐ１を決定するステップと、
Δｐ１に基づいて、前記高温導管（１２）からの熱伝達液体が前記熱エネルギー消費熱交換器（２２）に入ることができるようにするために前記流量制御器（１００）を前記送出モード又は前記流れモードに選択的に設定するステップと、
を含む、方法。
【請求項１３】
前記流量制御器（１００）を前記送出モード又は前記流れモードに選択的に設定する前記ステップは、
前記高温導管（１２）内の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力が前記低温導管（１４）内の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力よりも低いことをΔｐ１が示している場合に前記流量制御器（１００）を前記送出モードに設定するステップと、
前記高温導管（１２）内の熱伝達液体の前記消費アセンブリ局所圧力が前記低温導管（１４）内の熱伝達液体の前記消費アセンブリ局所圧力よりも高いことをΔｐ１が示している場合に前記流量制御器（１００）を前記流れモードに設定するステップと、
を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
熱エネルギー生成熱交換器（３２）を制御するための方法であって、前記熱エネルギー生成熱交換器（３２）は、第２の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される低温導管（１４）に流量制御器（１００）を介して接続されるとともに、第１の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される高温導管（１２）に戻り導管を介して接続され、前記第２の温度が前記第１の温度よりも低く、前記流量制御器（１００）は、前記流量制御器（１００）を送出モード又は流れモードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラ（１３０）を備え、前記流量制御器（１００）は、前記送出モードに設定されると、前記低温導管（１４）からの熱伝達液体を前記熱エネルギー生成熱交換器（３２）に送出するためのポンプとして作用するように構成され、前記流量制御器（１００）は、流れモードに設定されると、前記低温導管（１４）からの熱伝達液体が前記熱エネルギー生成熱交換器（３２）へ流れることができるようにするための流量調整器として作用するように構成され、前記方法は、
前記高温導管（１２）の熱伝達液体と前記低温導管（１４）の熱伝達液体との間の生成アセンブリ局所圧力差Δｐ２を決定するステップと、
Δｐ２に基づいて、前記低温導管（１４）からの熱伝達液体が前記熱エネルギー生成熱交換器（３２）に入ることができるようにするために前記流量制御器（１００）を前記送出モード又は前記流れモードに選択的に設定するステップと、
を含む、方法。
【請求項１５】
前記流量制御器（１００）を前記送出モード又は前記流れモードに選択的に設定する前記ステップは、
前記低温導管（１４）内の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力が前記高温導管（１２）内の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力よりも低いことをΔｐ２が示している場合に前記流量制御器（１００）を前記送出モードに設定するステップと、
前記低温導管（１４）内の前記熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力が前記高温導管（１２）内の前記熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力よりも高いことをΔｐ２が示している場合に前記流量制御器（１００）を前記流れモードに設定するステップと、
を含む請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温導管及び低温導管を備える熱エネルギー回路に接続されるべき局所熱エネルギー消費アセンブリ及び局所熱エネルギー生成アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
世界中の殆ど全ての先進大都市は、それらのインフラストラクチャーに組み込まれた少なくとも２つのタイプのエネルギーグリッド、すなわち、電気エネルギーを供給するためのエネルギーグリッドと、暖房及び高温水道水調製を行うためのエネルギーグリッドとを有する。今日、暖房及び高温水道水調製を行うために使用される一般的なグリッドは、可燃性ガス、一般的には化石燃料ガスを供給するガスグリッドである。ガスグリッドによって供給されるガスは、暖房及び高温水道水をもたらすために局所的に燃焼される。暖房及び高温水道水調製を行うためのガスグリッドに代わるものが地域加熱グリッドである。また、電気エネルギーグリッドの電気エネルギーが暖房及び高温水道水調製のために使用される場合もある。また、電気エネルギーグリッドの電気エネルギーが冷房のために使用される場合がある。電気エネルギーグリッドの電気エネルギーは、冷蔵庫及び冷凍庫を駆動するために更に使用される。
【０００３】
したがって、伝統的な建物の暖房及び冷房システムは、暖房及び／又は冷房を行うために、及び、建物内で使用される水を加熱又は冷却するために、電気及び化石燃料などの一次ハイグレードエネルギー源又は産業廃熱の形態を成すエネルギー源を使用する。更に、冷房のために都市に地域冷却グリッドを設置することも益々一般的になってきている。建物空間及び水を加熱又は冷却するプロセスは、このハイグレードエネルギーを、建物を離れて環境に戻される高いエントロピーを有するローグレード廃熱へと変換する。
【０００４】
そのため、都市に加熱及び冷却をもたらす方法の改善が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、前述の問題の少なくとも一部を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様によれば、局所熱エネルギー消費アセンブリが提供される。局所熱エネルギー消費アセンブリは、第１の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される高温導管と第２の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される低温導管とを備える熱エネルギー回路に接続されるようになっており、第２の温度は第１の温度よりも低い。局所熱エネルギー消費アセンブリは、
熱エネルギー回路の消費アセンブリ局所圧力差Δｐ１を決定するようになっている消費アセンブリ圧力差決定装置と、
熱エネルギー消費熱交換器と、
流量制御器と、
を備え、
熱エネルギー消費熱交換器が流量制御器を介して高温導管に接続されるようになっており、流量制御器は、Δｐ１に基づいて流量制御器を送出モード又は流れモードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラを備え、流量制御器は、送出モードに設定されると、高温導管からの熱伝達液体を熱エネルギー消費熱交換器に送出するためのポンプとして作用するように構成され、流量制御器は、流れモードに設定されると、高温導管からの熱伝達液体が熱エネルギー消費熱交換器へ流れることができるようにするための流量調整器として作用するように構成され、
熱エネルギー消費熱交換器は、更に、熱エネルギー消費熱交換器から低温導管への熱伝達液体の戻りを可能にするために低温導管に接続されるようになっており、
熱エネルギー消費熱交換器は、熱伝達液体から熱エネルギー消費熱交換器の周囲に熱エネルギーを伝達するようになっており、それにより、低温導管に戻される熱伝達液体は、第１の温度よりも低い温度、好ましくは第２の温度に等しい温度を有する。
【０００７】
第２の態様によれば、局所熱エネルギー生成アセンブリが提供される。局所熱エネルギー生成アセンブリは、第１の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される高温導管と第２の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される低温導管とを備える熱エネルギー回路に接続されるようになっており、第２の温度は第１の温度よりも低い。局所熱エネルギー生成アセンブリは、
熱エネルギー回路の生成アセンブリ局所圧力差Δｐ２を決定するようになっている生成アセンブリ圧力差決定装置と、
熱エネルギー生成熱交換器と、
流量制御器と、
を備え、
熱エネルギー生成熱交換器が流量制御器を介して低温導管に接続されるようになっており、流量制御器は、Δｐ２に基づいて流量制御器を送出モード又は流れモードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラを備え、流量制御器は、送出モードに設定されると、低温導管からの熱伝達液体を熱エネルギー生成熱交換器に送出するためのポンプとして作用するように構成され、流量制御器は、流れモードに設定されると、低温導管からの熱伝達液体が熱エネルギー生成熱交換器へ流れることができるようにするための流量調整器として作用するように構成され、
熱エネルギー生成熱交換器は、更に、熱エネルギー生成熱交換器から高温導管への熱伝達液体の戻りを可能にするために高温導管に接続されるようになっており、
熱エネルギー生成熱交換器は、その周囲から熱伝達液体に熱エネルギーを伝達するようになっており、それにより、高温導管に戻される熱伝達液体は、第２の温度よりも高い温度、好ましくは第１の温度に等しい温度を有する。
【０００８】
「流量制御器を送出モード又は流れモードに選択的に設定する」という表現は、流量制御器がある時点では送出モードに設定されるとともに他の時点では発電モードに設定されるとして解釈されるべきである。
【０００９】
「ポンプ」という用語は、ポンプが能動的な送出状態にあるときに制御された態様でポンプを通じて熱伝達液体を送出できるようにするべく構成される装置として解釈されるべきである。「制御された態様で」という表現では、ポンプが該ポンプによって送出されている流体の流量を調整できることが含まれる。
【００１０】
「ポンプアセンブリ」という用語は、ポンプアセンブリが作動状態にあるときに制御された態様で流量調整器を通じて流体を送出できるようにするべくともに構成されるユニットのアセンブリとして解釈されるべきである。
【００１１】
「流量調整アセンブリ」という用語は、流量調整アセンブリが作動状態にあるときに制御された態様で流体が流量調整アセンブリを通じて流れることができるようにするべくともに構成されるユニットのアセンブリとして解釈されるべきである。更に、流量調整アセンブリは、該流量調整アセンブリを通過する流体の流量を制御できるようになっていてもよい。したがって、流量調整アセンブリは、それを通過する流体の流量を調整するようになっていてよい。
【００１２】
したがって、局所熱エネルギー消費アセンブリは、高温導管及び低温導管を備える熱エネルギー回路に接続されるように構成される。更に、局所熱エネルギー生成アセンブリは、高温導管及び低温導管を備える熱エネルギー回路に接続されるように構成されている。局所熱エネルギー消費アセンブリは、ポンプとして又は流量調整器として選択的に作用する流量調整器を介して高温導管に接続される。局所熱エネルギー生成アセンブリは、ポンプとして又は流量調整器として選択的に作用する流量調整器を介して低温導管に接続される。「ポンプ又は流量調整器として選択的に作用する」という表現は、流量制御器がある時点ではポンプとして作用するとともに他の時点では流量調整器として作用するとして解釈されるべきである。送出モード又は流れモードにおける流量制御器の設定は、高温導管及び低温導管の熱伝達液体間の局所圧力差を決定することによって制御される。
【００１３】
局所熱エネルギー消費アセンブリ及び局所熱エネルギー生成アセンブリは、地域熱エネルギー分配システムの一部である熱エネルギー回路に接続するのが簡単である。熱エネルギー消費アセンブリ及び局所熱エネルギー生成アセンブリの形態は、それらを熱エネルギー回路に接続できるようにし、この場合、高温導管及び低温導管の熱伝達液体間の圧力は、空間的及び時間的のいずれにおいても変化し得る。これは、局所熱エネルギー消費アセンブリ及び局所熱エネルギー生成アセンブリがそれらのそれぞれの圧力差決定装置を備えるからであり、また、これらのアセンブリが、流量制御器を送出モード又は流れモードに選択的に設定することにより、高温導管及び低温導管にそれぞれ選択的に接続されるからである更に、流量制御器は、高温導管と低温導管との間の熱伝達液体の効率的な流量制御を可能にする。更に、流量制御器を物理的にコンパクトにすることができる。したがって、物理的なスペースを節約できる。更に、流量制御器は、高温導管と低温導管との間の熱伝達液体の伝送をエネルギー効率が高い態様で可能にする。
【００１４】
モードコントローラは、高温導管内の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力が低温導管内の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力よりも低いことをΔｐ１が示す場合に流量制御器を送出モードに設定するように構成されてもよい。
【００１５】
モードコントローラは、高温導管内の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力が低温導管内の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力よりも高いことをΔｐ１が示す場合に流量制御器を流れモードに設定するように更に構成されてもよい。
【００１６】
モードコントローラは、低温導管内の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力が高温導管内の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力よりも低いことをΔｐ２が示す場合に流量制御器を送出モードに設定するように更に構成されてもよい。
【００１７】
モードコントローラは、低温導管内の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力が高温導管内の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力よりも高いことをΔｐ２が示す場合に流量制御器を流れモードに設定するように更に構成されてもよい。
【００１８】
流量制御器は、第１のリザーバから第２のリザーバへの流体の輸送のためにポンプ又は流量調整器として選択的に作用するように構成される。
【００１９】
流量制御器は、
熱伝達液体用の入口であって、第１のリザーバに接続可能な入口と、
熱伝達液体用の出口であって、第２のリザーバに接続可能な出口と、
入口と出口との間に配置されるとともに、流量制御器を通じて熱伝達液体を入口から出口へ送出し、それにより、流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ輸送するように構成されるポンプアセンブリと、
入口と出口との間に配置され、熱伝達液体が流量制御器を通じて入口から出口へ流れることができるようにし、それにより、流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ輸送するとともに、流量制御器を通じて流れる熱伝達液体の流動エネルギーを電気に変換することによって電気を生成するように構成される流量調整アセンブリと、
を更に備えてもよく、
送出モードに設定されると、モードコントローラは、ポンプアセンブリを作動させて流量調整アセンブリを停止させるように構成され、
流れモードに設定されると、モードコントローラは、ポンプアセンブリを停止させて流量調整アセンブリを作動させるように構成される。
【００２０】
流量制御器がホイールを更に備えてもよく、ホイールは、流量制御器が送出モードに設定されるときにはポンプ作用をもたらすべくポンプアセンブリのポンプホイールとして、流量制御器が流れモードに設定されるときには水力発電をもたらすべく流量調整アセンブリのタービンホイールとして選択的に動作可能である。
【００２１】
ポンプアセンブリが送出モードにあると、ホイール（又はインペラ）を異なる周波数で駆動することによって流量制御器を通過する流量を調整できる。異なる所定の周波数は、流量制御器を通過する異なる流量に対応する。
【００２２】
ポンプアセンブリを通る流体の流れの方向及び流量調整アセンブリを通る流体の流れの方向は同じであってもよい。
【００２３】
幾つかの用途では、流量調整アセンブリが水力発電アセンブリと見なされてもよい。「水力発電アセンブリ」という用語は、流量調整アセンブリが流れモードにあるときに制御された態様で流体が流量調整アセンブリを通じて流れることができるようにするべくともに構成されるユニットのアセンブリとして解釈されるべきである。更に、流量調整アセンブリが水力発電アセンブリと見なされると、流量調整アセンブリは、該流量調整アセンブリが流れモードにあるときに流量制御器を通じて流れる流体の流動エネルギーを電気に変換することによって電気を生成するように構成される。
【００２４】
流量制御器は、遠心ポンプ又はインペラポンプとして具現化されてもよい。そのようなポンプの場合、ポンプアセンブリを通過する流体の流量は、それぞれのポンプ内のホイール（又はインペラ）の回転の周波数を制御することによって制御されてもよい。
【００２５】
ポンプホイール及びタービンホイールの両方としてホイールを使用することは、物理的にコンパクトな流量制御器の構成を可能にする。
【００２６】
流量調整アセンブリは、更に流量減少モードに設定されてもよい。流量調整アセンブリが流量減少モードに設定されると、ホイール（又はインペラ）が流れ方向に抗して回転しているようにホイール（又はインペラ）を駆動させることによって流量制御器を通過する流量を調整できる。ホイールは所定の周波数で回転されてもよい。ホイールを流れ方向に抗して回転させることにより、流量制御器を通じた流体の流れを減速させることができる。異なる所定の周波数は、流量制御器を通過する異なる流量に対応する。したがって、流量制御器を通じた流れの方向に抗してホイールを回転させることによって流量制御器を通じた流れを減速させることができる。
【００２７】
モードコントローラは、入口の流体と出口の流体との間の圧力差を示す信号に基づいて流量制御器を送出モード又は流れモードに設定するように構成されてもよい。
【００２８】
モードコントローラは、入口における流体の圧力が出口における圧力以下であることを信号が示す場合に流量制御器を送出モードに設定するように構成されてもよい。これにより、流量制御器が損傷から保護される。
【００２９】
モードコントローラは、入口における流体の圧力が出口における圧力よりも高いことを信号が示す場合、流量制御器を発電モード又は流量減少モードに設定するように構成されてもよい。これにより、流量制御器が損傷から更に保護される。流量制御器を発電モード又は流量減少モードに設定するという選択は、入口における流体の圧力と出口における流体の圧力との間の圧力差に基づく。比較的低い圧力差の場合、モードコントローラは流量制御器を発電モードに設定するように構成され、また、比較的高い圧力差の場合、モードコントローラは流量制御器を流量減少モードに設定するように構成される。発電モードの代わりに流量減少モードが選択されるべき値は、流量制御器を通過する実際の流量に依存する。比較的高い圧力差に起因して流量を減少させる必要がある場合、モードコントローラは、流量制御器を流量減少モードに設定するように構成される。
【００３０】
流量制御器は、熱伝達液体用の第１の流路と熱伝達液体用の第２の流路とを更に備えてもよく、この場合、第１の流路はポンプアセンブリの一部を形成し、第２の流路は流量調整アセンブリの一部を形成する。
【００３１】
第３の態様によれば、地域熱エネルギー分配システムが提供される。地域熱エネルギー分配システムは、
熱伝達液体の流通を可能にするための２つの導管を備える熱エネルギー回路であって、熱エネルギー回路内の高温導管は、第１の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成され、熱エネルギー回路内の低温導管は、第２の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成され、第２の温度が第１の温度よりも低い、熱エネルギー回路、
第１の態様に係る１つ以上の局所熱エネルギー消費アセンブリ、及び／又は、
第２の態様に係る１つ以上の局所熱エネルギー生成アセンブリ、
を備える。
【００３２】
第４の態様によれば、熱エネルギー生成熱交換器を制御するための方法であって、熱エネルギー生成熱交換器は、第２の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される低温導管に流量制御器を介して接続されるとともに、第１の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される高温導管に戻り導管を介して接続され、第２の温度が第１の温度よりも低く、流量制御器は、該流量制御器を送出モード又は流れモードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラを備え、流量制御器は、送出モードに設定されると、低温導管からの熱伝達液体を熱エネルギー生成熱交換器に送出するためのポンプとして作用するように構成され、流量制御器は、流れモードに設定されると、低温導管からの熱伝達液体が熱エネルギー生成熱交換器へ流れることができるようにするための流量調整器として作用するように構成される、方法が提供される。方法は、
高温導管の熱伝達液体と低温導管の熱伝達液体との間の消費アセンブリ局所圧力差Δｐ１を決定するステップと、
Δｐ１に基づいて、高温導管からの熱伝達液体が熱エネルギー消費熱交換器に入ることができるようにするために流量制御器を送出モード又は流れモードに選択的に設定するステップと、
を含む。
【００３３】
流量制御器を送出モード又は流れモードに選択的に設定するステップは、
高温導管内の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力が低温導管内の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力よりも低いことをΔｐ１が示している場合に流量制御器を送出モードに設定するステップと、
高温導管内の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力が低温導管内の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力よりも高いことをΔｐ１が示している場合に流量制御器を流れモードに設定するステップと、
を含んでもよい。
【００３４】
第５の態様によれば、熱エネルギー生成熱交換器を制御するための方法であって、熱エネルギー生成熱交換器は、第２の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される低温導管に流量制御器を介して接続されるとともに、第１の温度の熱伝達液体が流通できるようにするべく構成される高温導管に戻り導管を介して接続され、第２の温度が第１の温度よりも低く、流量制御器は、該流量制御器を送出モード又は流れモードに選択的に設定するように構成されるモードコントローラを備え、流量制御器は、送出モードに設定されると、低温導管からの熱伝達液体を熱エネルギー生成熱交換器に送出するためのポンプとして作用するように構成され、流量制御器は、流れモードに設定されると、低温導管からの熱伝達液体が熱エネルギー生成熱交換器へ流れることができるようにするための流量調整器として作用するように構成される、方法が提供される。方法は、
高温導管の熱伝達液体と低温導管の熱伝達液体との間の生成アセンブリ局所圧力差Δｐ２を決定するステップと、
Δｐ２に基づいて、低温導管からの熱伝達液体が熱エネルギー生成熱交換器に入ることができるようにするために流量制御器を送出モード又は流れモードに選択的に設定するステップと、
を含む。
【００３５】
流量制御器を送出モード又は流れモードに選択的に設定するステップは、
低温導管内の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力が高温導管内の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力よりも低いことをΔｐ２が示している場合に流量制御器を送出モードに設定するステップと、
低温導管内の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力が高温導管内の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力よりも高いことをΔｐ２が示している場合に流量制御器を流れモードに設定するステップと、
を含んでもよい。
【００３６】
本発明の更なる適用範囲は、以下に与えられる詳細な説明から明らかになる。しかしながら、本発明の範囲内の様々な変更及び修正がこの詳細な説明から当業者に明らかになるため、詳細な説明及び特定の実施例が本発明の好ましい実施形態を示しつつ単なる例示として与えられているにすぎないことが理解されるべきである。
【００３７】
したがって、記載された装置及び記載された方法のステップの特定の構成要素部分にこの発明が限定されないことが理解されるべきである。これは、そのような装置及び方法が変化し得るからである。本明細書中で使用される用語が、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、限定しようとするものではないことも理解されるべきである。本明細書中及び添付の特許請求の範囲で使用される冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、及び、「前記（ｓａｉｄ）」は、文脈が別段に明確に指示しなければ要素のうちの１つ以上が存在することを意味するようになっていることに留意すべきである。したがって、例えば、「１つのユニット」又は「そのユニット」への言及は、幾つかの装置などを含んでもよい。更に、「備える」、「含む」、「含んでいる」という用語、及び、同様の表現は、他の要素又はステップを排除しない。
【００３８】
ここで、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、本発明のこれらの及び他の態様について更に詳しく説明する。図は、本発明の実施形態の一般的な構造を示すために与えられる。同様の参照番号は全体にわたって同様の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】地域熱エネルギー分配システムの概略図である。
【図２】熱エネルギー回路に接続される局所熱エネルギー消費アセンブリ及び局所熱エネルギー生成アセンブリの概略図である。
【図３】流量制御器の概略図である。
【図４Ａ】流れモードに設定される別の流量制御器の概略図である。
【図４Ｂ】送出モードに設定される図４Ａの別の流量制御器の概略図である。
【図５】局所熱エネルギー消費アセンブリの制御のブロック図である。
【図６】局所熱エネルギー生成アセンブリの制御のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の現在好ましい実施形態が示される添付図面を参照して、本発明を更に十分に説明する。しかしながら、この発明は、多くの異なる形態で具現化することができるとともに、本明細書中に記載される実施形態に限定されるように解釈されるべきでなく、むしろ、これらの実施形態は、徹底且つ完全のために及び本発明の範囲を当業者に完全に伝えるために与えられる。
【００４１】
図１には、地域熱エネルギー分配システム１が示される。地域熱エネルギー分配システム１は、熱エネルギー回路１０と、複数の建物５とを備える。複数の建物５は熱エネルギー回路１０に熱的に結合される。熱エネルギー回路１０は、熱エネルギー回路１０を通じて流れる熱伝達液体内で熱エネルギーを循環させて熱伝達液体に熱エネルギーを貯蔵するようになっている。
【００４２】
熱伝達液体が水を含んでもよい。しかしながら、他の熱伝達液体が代わりに使用されてもよい。幾つかの非限定的な例は、アンモニア、油、アルコール、及び、グリコールなどの不凍液である。また、熱伝達液体は、前述の熱伝達液体のうちの２つ以上の混合物を含んでもよい。使用されるべき特定の混合物は、不凍液と混合される水である。
【００４３】
熱エネルギー回路１０は、熱伝達液体が流通できるようにするための２つの導管１２，１４を備える。２つの導管１２，１４の熱伝達液体の温度は異なるように設定される。熱エネルギー回路１０における高温導管１２は、第１の温度の熱伝達液体が高温導管を通じて流れることができるように構成される。熱エネルギー回路１０における低温導管１４は、第２の温度の熱伝達液体が低温導管１４を通じて流れることができるように構成される。第２の温度は第１の温度よりも低い。
【００４４】
熱伝達液体が（場合により不凍液が添加された状態の）水である場合、高温熱伝達液体に適した温度範囲は５〜４５℃であり、また、低温熱伝達液体に適した温度範囲は０℃〜４０℃である。第１の温度と第２の温度との間の適した温度差は、５〜１６℃の範囲、好ましくは７〜１２℃の範囲、より好ましくは８〜１０℃である。
【００４５】
好ましくは、システムは、気候に応じて変化する滑り温度差で動作するように設定される。滑り温度差は一定であることが好ましい。したがって、温度差は、所定の温度差をもって瞬間的に滑るようになっていてもよい。
【００４６】
高温導管１２及び低温導管１４は別個である。高温導管１２及び低温導管１４は平行に配置されてもよい。高温導管１２及び低温導管１４は、配管の閉ループとして配置されてもよい。高温導管１２及び低温導管１４は、建物５への及び建物５からの熱エネルギー伝達を可能にするために建物５で相互に流体接続される。これについては以下で更に詳しく説明する。
【００４７】
熱エネルギー回路１０の２つの導管１２，１４は、プラスチック、複合材料、コンクリート、又は、金属パイプによって形成されてもよい。１つの実施形態によれば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）パイプが使用されてもよい。パイプは単一壁パイプであってもよい。パイプが断熱されていなくてもよい。１つの実施形態によれば、熱エネルギー回路１０は主に地中に配置される。地面は、熱エネルギー回路１０の熱慣性として使用される。したがって、配管の断熱は特別な価値を与えない。例外は、非常に暖かい気候の都市又は非常に寒い気候の都市での設置である。ここでは、地面の慣性が１年の重大な部分の間にわたって良好よりも有害な場合がある。ここでは、配管の断熱が必要とされる場合がある
１つの実施形態によれば、熱エネルギー回路１０の２つの導管１２，１４は、最大１ＭＰａ（１０バール）までの圧力に適するように寸法付けられる。他の実施形態によれば、熱エネルギー回路１０の２つの導管１２，１４は、最大０．６ＭＰａ（６バール）までの圧力又は最大１．６ＭＰａ（１６バール）までの圧力に適するように寸法付けられてもよい。
【００４８】
建物５は、１つ以上の局所熱エネルギー消費アセンブリ２０及び１つ以上の局所熱エネルギー生成アセンブリ３０のうちの少なくとも１つを備える。したがって、建物は、少なくとも１つの局所熱エネルギー消費アセンブリ２０又は少なくとも１つの局所熱エネルギー生成アセンブリ３０を備える。１つの特定の建物５は、２つ以上の局所熱エネルギー消費アセンブリ２０を備えてもよい。１つの特定の建物５は、２つ以上の局所熱エネルギー生成アセンブリ３０を備えてもよい。１つの特定の建物５は、局所熱エネルギー消費アセンブリ２０及び局所熱エネルギー生成アセンブリ３０の両方を備えてもよい。
【００４９】
局所熱エネルギー消費アセンブリ２０は熱シンクとして作用している。したがって、局所熱エネルギー消費アセンブリ２０は、熱エネルギーを熱エネルギー回路１０から除去するようになっている。言い換えると、局所熱エネルギー消費アセンブリ２０は、熱エネルギーを熱エネルギー回路１０の熱伝達液体から局所熱エネルギー消費アセンブリ２０の周囲に伝達するようになっている。これは、高温導管１２から引き出される熱伝達液体から局所熱エネルギー消費アセンブリ２０の周囲へと熱エネルギーを伝達させることによって達成され、それにより、低温導管１４に戻される熱伝達液体は、第１の温度よりも低い温度、好ましくは第２の温度と等しい温度を有する。
【００５０】
局所熱エネルギー生成アセンブリ３０は熱源として作用している。そのため、局所熱エネルギー生成アセンブリ３０は、熱エネルギーを熱エネルギー回路１０に蓄積するようになっている。言い換えると、局所熱エネルギー生成アセンブリ３０は、熱エネルギーをその周囲から熱エネルギー回路１０の熱伝達液体へ伝達するようになっている。これは、局所熱エネルギー生成アセンブリ３０の周囲から熱エネルギーを低温導管１２から引き出される熱伝達液体へと伝達することによって達成され、それにより、高温導管１２に戻される熱伝達液体は、第２の温度よりも高い温度、好ましくは第１の温度と等しい温度を有する。
【００５１】
１つ以上の局所熱エネルギー消費アセンブリ２０は、異なる加熱ニーズのために局所加熱器として建物５に設置されてもよい。非限定的な例として、局所加熱器は、暖房又は高温水道水調製を果たすようになっていてもよい。代替的に又は組み合わせて、局所加熱器は、プール加熱又は氷や雪の排除を行ってもよい。したがって、局所熱エネルギー消費アセンブリ２０は、高温導管１２の熱伝達液体から熱を引き出して低温導管１４内への冷却された熱伝達液体流をもたらすようになっている。そのため、局所熱エネルギー消費アセンブリ２０は、高温の熱伝達液体が、高温導管１２から局所熱エネルギー消費アセンブリ２０を通じて流れた後に、熱伝達液体中の熱エネルギーが局所熱エネルギー消費アセンブリ２０によって消費されてしまってから低温導管１４へと流れることができるように、高温及び低温導管１２，１４を相互に流体接続する。局所熱エネルギー消費アセンブリ２０は、高温導管１２から熱エネルギーを引き出して建物５を加熱するように動作し、その後、冷却された熱伝達液体を低温導管１４内へと蓄積させる。
【００５２】
１つ以上の局所熱エネルギー生成アセンブリ３０は、異なる冷却ニーズのために局所冷却器として異なる建物５に設置されてもよい。非限定的な例として、局所冷却器は、冷房又は冷凍庫及び冷蔵庫のための冷却を行うようになっていてもよい。代替的に又は組み合わせて、局所冷却器は、アイスリンク及びスキーセンターのための冷却或いは人工降雪を行ってもよい。したがって、局所熱エネルギー生成アセンブリ３０は、低温導管１４の熱伝達液体から冷温を引き出しており、高温導管１２への加熱された熱伝達液体流をもたらす。そのため、局所熱エネルギー生成アセンブリ３０は、低温の熱伝達液体が、低温導管１４から局所熱エネルギー生成アセンブリ３０を通じて流れた後に、熱エネルギーが局所熱エネルギー生成アセンブリ３０によって熱伝達液体中へと生成されてしまってから高温導管１２へと流れることができるように、高温及び低温導管１２，１４を相互に流体接続する。局所熱エネルギー生成アセンブリ３０は、建物５から熱を引き出して建物５を冷却するように動作するとともに、引き出された熱を高温導管１２内へと蓄積させる。
【００５３】
ここで、図２を参照して、局所熱エネルギー消費アセンブリ２０及び局所熱エネルギー生成アセンブリ３０の機能について説明する。図２では、１つの局所熱エネルギー消費アセンブリ２０及び１つの局所熱エネルギー生成アセンブリ３０が熱エネルギー回路１０に接続される。勿論、より多くの局所熱エネルギー消費アセンブリ又は局所熱エネルギー生成アセンブリが熱エネルギー回路１０に接続されてもよい。
【００５４】
局所熱エネルギー消費アセンブリ２０は、熱エネルギー消費熱交換器２２、流量制御器１００、及び、消費アセンブリ圧力差決定装置２６を備える。
【００５５】
消費アセンブリ圧力差決定装置２６は、熱エネルギー回路１０の消費アセンブリ局所圧力差Δｐ１を決定するようになっている。Δｐ１は、熱エネルギー消費熱交換器２２が熱エネルギー回路１０に接続される場所付近で測定されることが好ましい。消費アセンブリ圧力差決定装置２６は、高温導管圧力決定装置２６ａと低温導管圧力決定装置２６ｂとを備えてもよい。高温導管圧力決定装置２６ａは、高温導管１２の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力ｐ１ｈを測定するために高温導管１２に接続されるようになっている。低温導管圧力決定装置２６ｂは、低温導管１４の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力ｐ１ｃを測定するために低温導管１４に接続されるようになっている。消費アセンブリ局所圧力差装置２６は、消費アセンブリ局所圧力差を高温導管１２の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力と低温導管１４の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力との間の圧力差として決定するようになっている。したがって、消費アセンブリ局所圧力差Δｐ１が以下のように表わされてもよい。
【００５６】
Δｐ１＝ｐ１ｃ−ｐ１ｈ
好ましくは、高温導管１２の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力は、熱エネルギー消費熱交換器２２が高温導管１２に接続される場所付近で測定される。好ましくは、低温導管１４の熱伝達液体の消費アセンブリ局所圧力は、熱エネルギー消費熱交換器２２が低温導管１４に接続される場所付近で測定される。
【００５７】
消費アセンブリ圧力差決定装置２６は、ハードウェア装置、ソフトウェア装置、又は、それらの組み合わせとして実装されてもよい。消費アセンブリ圧力差決定装置２６は、消費アセンブリ局所圧力差Δｐ１を示す信号を生成するようになっている。
【００５８】
熱エネルギー消費熱交換器２２は、流量制御器１００を介して高温導管１２に接続されるように構成される。流量制御器１００は、送出モード又は流れモードに選択的に設定される。流量制御器１００は、以下の消費アセンブリ局所送出差圧Δｐ１ｄｐに基づいて送出モード又は流れモードに選択的に設定される。
Δｐ１ｄｐ＝Ｐ１ｃ−ｐ１ｈ＋Δｐｃｈｅ
ここで、Δｐｃｈｅは、熱エネルギー消費熱交換器２２にわたる圧力降下に打ち勝つための差圧である。これについては、流量制御器１００のより詳細な開示に関連して、また、局所熱エネルギー消費アセンブリ２０の制御に関連して、以下で更に詳しく説明する。
【００５９】
送出モードに設定されると、流量制御器１００は、熱伝達液体を高温導管１２から熱エネルギー消費熱交換器２２へ送出するためのポンプとして作用するように構成される。したがって、流量制御器１００が送出モードに設定されると、高温導管１２からの熱伝達液体が熱エネルギー消費熱交換器２２へ送出される。流れモードに設定されると、流量制御器１００は、高温導管１２からの熱伝達液体が熱エネルギー消費熱交換器２２へ流れ込むことができるようにするための流量調整器として作用するように構成される。したがって、流量制御器１００が流れモードに設定されると、高温導管１２からの熱伝達液体は、熱エネルギー消費熱交換器２２へ流入することができる。この場合も先と同様に、高温導管１２からの熱伝達液体が熱エネルギー消費熱交換器２２に流れ込むことができるようにする又は高温導管１２から熱エネルギー消費熱交換器２２へ熱伝達液体を送出するという選択は、消費アセンブリ局所送出差圧Δｐ１ｄｐに基づいて行われる。
【００６０】
ここで、図３、図４ａ、及び、図４ｂを参照して、流量制御器１００の実施形態を更に詳しく説明する。図３には、流量制御器１００の一実施形態が概略的に示される。図４Ａ及び図４Ｂには、流量制御器１００の別の実施形態が概略的に示される。
【００６１】
以下では、最初に、図３に示される流量制御器１００及び図４Ａ及び図４Ｂに示される別の流量制御器１００の両方の共通の特徴について説明する。その後、２つの別の流量制御器１００の特定の特徴について説明する。
【００６２】
流量制御器１００は、熱伝達液体のための入口１０２、熱伝達液体のための出口１０３、入口１０２と出口１０３との間に配置されるポンプアセンブリ１１０、入口１０２と出口１０３との間に配置される流量調整アセンブリ１２０、及び、モードコントローラ１３０を備える。
【００６３】
流量制御器１００は、流体の第１及び第２のリザーバ間に接続されるように構成されると言える。入口１０２は、第１のリザーバに接続されるように構成される。出口１０３は、第２のリザーバに接続されるように構成される。
【００６４】
ポンプアセンブリ１１０は、作動時、流量制御器１００を通じて入口１０２から出口１０３へ熱伝達液体を送出するように構成される。ポンプアセンブリ１１０はポンプホイール１１４及び電気モータ１１２を備えてもよい。電気モータ１１２は、ポンプアセンブリ１１０が作動しているときにポンプホイール１１４を回転させ、それにより、ポンプアセンブリ１１０に送出動作をもたらすように構成される。したがって、ポンプアセンブリ１１０のポンプホイール１１４は、ポンプ作用をもたらすように構成される。更に、ポンプアセンブリ１１０は、流量制御器１００を通過する熱伝達液体の流量を制御できるようになっていてもよい。
【００６５】
流量調整アセンブリ１２０は、作動時に、熱伝達液体が流量制御器１００を通じて入口１０２から出口１０３へ流れることができるようにするべく構成される。更に、作動時、流量調整アセンブリ１２０は、発電モードに又は流量減少モードに選択的に設定されるように更に構成される。
【００６６】
発電モードに設定されると、流量調整アセンブリ１２０は、流量制御器１００を通じて流れる熱伝達液体の流動エネルギーを電気に変換することによって電気を生成するように構成される。流量調整アセンブリ１２０は、水力発電をもたらすためのタービンホイール１２４と、タービンホイール１２４に接続されるように構成される発電機１２２とを備えてもよい。発電機１２２は、タービンホイール１２４が回転される際に電気を生成するように構成される。タービンホイール１２４は、流量調整アセンブリ１２０が発電モードに設定されているときに流量制御器１００を通じて流れる熱伝達液体の流れによって回転される。したがって、流量調整アセンブリ１２０のタービンホイール１２４は、水力発電をもたらすように構成される。
【００６７】
前述のように、流量調整アセンブリ１２０は流量減少モードに更に設定されてもよい。流量調整アセンブリ１２０が流量減少モードに設定されると、今度はホイール１２４が流体の流れ方向に抗して回転しているように減速手段として作用するタービンホイール１２４を駆動することによって流量制御器１００を通過する流量を調整できる。ホイール１２４は所定の周波数で回転されてもよい。ホイール１２４を流体の流れ方向に抗して回転させることにより、流量制御器を通じた流体の流れを減速させることができる。異なる所定の周波数が流量制御器１００を通過する異なる流量に対応する。したがって、流量制御器１００を通じた流れの方向に抗してホイール１２４を回転させることによって流量制御器１００を通じた流れを減速させることができる。
【００６８】
モードコントローラ１３０は、流量制御器１００を送出モード又は流れモードに選択的に設定するように構成される。流れモードは、２つの別のモード、すなわち、発電モード及び流量減少モードを含む。送出モードでは、流量調制御器１００がポンプとして作用している。流れモードでは、流量制御器１００が流量調整器として作用している。発電モードでは、流量調整器１００が流量調整器として作用していると同時に電気のための発電機として作用している。流量減少モードでは、流量調整器１００が流量調整器として作用していると同時に流量制御器１００を通過する流体の流れを減速させている。したがって、流量制御器１００は、ポンプとして又は流量調整器として選択的に作用するように構成される。流量制御器１００は、ポンプとして作用すると、流量制御器１００を通じて熱伝達液体を送出するように構成される。流量制御器１００は、流量調整器として作用すると、熱伝達液体が流量制御器１００を通じて流れることができるようにするべく構成される。送出モードに設定されると、モードコントローラ１３０は、流量調整アセンブリ１２０を停止させてポンプアセンブリ１１０を作動させるように構成される。流れモードに設定されると、モードコントローラ１３０は、ポンプアセンブリ１１０を停止させて流量調整アセンブリ１２０を作動させるように構成される。
【００６９】
この熱エネルギー回路１０では、高温導管及び低温導管１２、１４内の熱伝達液体間の差圧が経時的に変化する。より正確には、高温導管１２と低温導管１４の熱伝達液体間の差圧は、差圧が正から負へ又はその逆に変化するように変わり得る。
【００７０】
流量制御器１００が局所熱エネルギー消費アセンブリ２０に備えられる場合、先に参照されるように、熱伝達液体は高温導管１２から低温導管１４に伝送されることになる。熱エネルギー回路１０の高温導管１２と低温導管１４との間の変動する差圧に応じて、時として、熱伝達液体を高温導管１２から低温導管１４へ送出する必要があり、また、時として、熱伝達液体を高温導管１２から低温導管１４へ流すことができるようにする必要がある。より正確には、消費アセンブリ局所送出差圧Δｐ１ｄｐが負である場合、流量制御器１００は、熱伝達液体の流れが流量制御器１００を流通できるようにするべく構成される。このため、モードコントローラ１３０は、流量制御器１００を流れモードに設定するように構成される。更に、消費アセンブリ局所送出差圧Δｐ１ｄｐが正である場合、流量制御器１００は、熱伝達液体を高温導管１２から低温導管１４へ送出するように構成される。このため、モードコントローラ１３０は、流量制御器１００を送出モードに設定するように構成される。
【００７１】
更に、流量制御器１００が局所熱エネルギー生成アセンブリ３０に備えられる場合、以下に参照されるように、熱伝達液体は、低温導管１４から高温導管１２に伝送されることになる。熱エネルギー回路１０の高温導管１２と低温導管１４との間の変動する差圧に応じて、熱伝達液体を低温導管１４から高温導管１２に送出する必要があり、また、時として、熱伝達液体を低温導管１４から高温導管１２へ流すことができるようにする必要がある。より正確には、生成アセンブリ局所送出差圧Δｐ２ｄｐ（生成アセンブリ局所送出差圧については以下で更に詳しく参照される）が正である場合、流量制御器１００は、熱伝達液体の流れが流量制御器１００を流通できるようにするべく構成される。このため、モードコントローラ１３０は、流量制御器１００を流れモードに設定するように構成される。更に、生成アセンブリ局所送出差圧Δｐ２ｄｐが負である場合、流量制御器１００は、熱伝達液体の流れを低温導管１４から高温導管１２へ送出するように構成される。このため、モードコントローラ１３０は、流量制御器１００を送出モードに設定するように構成される。
【００７２】
モードコントローラ１３０は、高温導管１２及び低温導管１４の熱伝達液体間の圧力差を示す信号を受信するように構成される。モードコントローラ１３０が完全にハードウェア実装されてもよい。或いは、モードコントローラ１３０が完全にソフトウェア実装されてもよい。更に別の方法として、モードコントローラ１３０は、ハードウェア実装とソフトウェア実装との組み合わせであってもよい。モードコントローラ１３０のソフトウェア部分は処理ユニットで実行されてもよい。モードコントローラ１３０は、高温導管及び低温導管１２、１４内の熱伝達液体間の圧力差を示す信号に基づいて、流量制御器１００を送出モード又は流れモードに設定するように構成される。
【００７３】
モードコントローラ１３０は、入口１０２の流体と出口１０３の流体との間の圧力差を示す信号に基づいて流量制御器１００を送出モード又は発電モード又は流量減少モードに設定するように構成されてもよい。そうであれば、モードコントローラ１３０は、入口１０２における流体の圧力が出口１０３における圧力以下であることを信号が示す場合、流量制御器１００を送出モードに設定するように構成される。更に、そうであれば、モードコントローラ１３０は、入口２における流体の圧力が出口１０３における圧力よりも高いことを信号が示す場合、流量制御器１００を発電モード又は流量減少モードに設定するように構成される。流量制御器を発電モード又は流量減少モードに設定するという選択は、入口１０２における流体の圧力と出口１０３における流体の圧力との間の圧力差に基づく。比較的低い圧力差の場合、モードコントローラ１３０は、流量制御器１００を発電モードに設定するように構成され、また、比較的低い圧力差の場合、モードコントローラ１３０は流量制御器を流量減少モードに設定するように構成される。発電モードの代わりに流量減少モードが選択されるべき値は、流量制御器１００を通過する実際の流量に依存する。比較的高い圧力差に起因して流量を減少させる必要がある場合、モードコントローラ１３０は、流量制御器１００を流量減少モードに設定するように構成される。
【００７４】
また、モードコントローラ１３０は、流量制御器１００を通る熱伝達液体の流量を制御するように構成されてもよい。したがって、モードコントローラ１３０は、ポンプアセンブリ１１０によって送出される熱伝達液体の流量が制御されるようにポンプアセンブリ１１０を制御するべく構成されてもよい。これは、ポンプアセンブリ１００のポンプホイール１１４の回転周波数を調整することによって行われてもよい。更に、モードコントローラ１３０は、流量調整アセンブリ１２０を通じて流れる熱伝達液体の流量が制御されるように流量調整アセンブリ１２０を制御するべく構成されてもよい。これは、前述したように、ホイール１２４の回転周波数を調整することによって行われてもよい。
【００７５】
図３を参照すると、流量制御器１００はホイール１５０を更に備えてもよい。ホイール１５０は、ポンプアセンブリ１１０のポンプホイール１１４として及び流量調整アセンブリ１２０のタービンホイール１２４として選択的に動作可能である。流量制御器１００が送出モードに設定されると、ホイール１５０はポンプホイール１１４として選択的に動作可能である。流量制御器１００が流れモードに設定されると、ホイール１５０はタービンホイール１２４として選択的に動作可能である。流量制御器１００が流量減少モードに設定されると、ホイール１５０は減速手段として選択的に動作可能である。したがって、送出モードにおいて、ホイール１５０は、ポンプホイール１２４として作用しており、電気モータ１１２に接続されるように構成される。更に、流れモードにおいて、ホイール１５０は、タービンホイール１２４として作用しており、発電機１２２に接続されるように構成される。更に、流量減少モードにおいて、ホイール１５０は、減速手段として作用しており、電気モータ１１２に接続されるように構成される。
【００７６】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、流量制御器１００は、熱伝達液体用の第１の流路１１６と熱伝達液体用の第２の流路１２６とを備えてもよい。第１の流路１１６はポンプアセンブリ１１１０の一部を形成する。第２の流路１２６は流量調整アセンブリ１２０の一部を形成する。流量制御器１００はフローダイレクタ１６０を更に備えてもよい。フローダイレクタ１６０は、モードコントローラ１３０によって制御されるように構成される。流量制御器１００が送出モードに設定されると、フローダイレクタ１６０は、第１の流路１１６を通過するように熱伝達液体の流れを方向付け、第２の水路１２６を通じた熱伝達液体の流れを遮断するように構成される。これが図４Ｂに示される。流量制御器１００が流れモードに設定されると、フローダイレクタ１６０は、第２の流路１２６を通過するように熱伝達液体の流れを方向付け、第１の水路１１６を通じた熱伝達液体の流れを遮断するように構成される。これが図４Ａに示される。フローダイレクタ１６０は、多くの異なる態様で具現化されてもよい。非限定的な例によれば、フローダイレクタ１６０は、第１及び第２の流路１１６、１２６をそれぞれ通じた熱伝達液体の流れを選択的に遮断するように構成される摺動ブロックを備えてもよい。フローダイレクタ１６０の摺動ブロックが第１及び第２の流路１１６、１２６のうちの一方を遮断しているときに、他方の流路は、熱伝達液体がそこを通って流れることができるようにするべく開放される。
【００７７】
熱エネルギー消費熱交換器２２は、熱エネルギー消費熱交換器２２から低温導管１４への熱伝達液体の戻りを可能にするために低温導管１４に更に接続される。
【００７８】
熱エネルギー消費熱交換器２２は、熱エネルギーを熱伝達液体から熱エネルギー消費熱交換器２２の周囲に伝達するようになっている。低温導管１４に戻された熱伝達液体は、第１の温度よりも低い温度を有する。好ましくは、熱エネルギー消費熱交換器２２は、低温導管１４に戻される熱伝達液体の温度が第２の温度に等しくなるように制御される。
【００７９】
局所熱エネルギー消費アセンブリ２０は、一対の消費アセンブリサービスバルブ２１ａ、２１ｂを更に備えてもよい。消費アセンブリサービスバルブ２１ａ、２１ｂは、熱エネルギー消費熱交換器２２及び流量制御器１００を熱エネルギー回路１０に接続する／熱エネルギー回路１０から切断するために使用されてもよい。
【００８０】
局所熱エネルギー消費アセンブリ２０は、消費アセンブリ高温導管温度決定装置２５ａ及び消費アセンブリ低温導管温度決定装置２５ｂを更に備えてもよい。消費アセンブリ高温導管温度決定装置２５ａは、高温導管１２の熱伝達液体の消費アセンブリ局所温度ｔ１ｈを測定するために高温導管１２に接続されるようになっている。消費アセンブリ低温導管温度決定装置２５ｂは、低温導管１４の熱伝達液体の消費アセンブリの局所温度ｔ１ｃを測定するために低温導管１４に接続されるようになっている。消費アセンブリ高温導管温度決定装置２５ａ及び消費アセンブリ低温導管温度決定装置２５ｂは、ｔ１ｈ及びｔ１ｃを流量制御器１００に通信するために流量制御器１００に接続される。
【００８１】
局所熱エネルギー消費アセンブリ２０は、消費アセンブリ出口温度決定装置２７を更に備えてもよい。消費アセンブリ出口温度決定装置２７は、熱エネルギー消費熱交換器２２の出口を低温導管１４に接続する戻り導管に接続されるようになっている。消費アセンブリ出口温度決定装置２７は、熱エネルギー消費熱交換器２２の出口から出て低温導管１４に戻される熱伝達液体の出口温度ｔｃｈｅを測定するようになっている。消費アセンブリ出口温度決定装置２７は、ｔｃｈｅを流量制御器１００に通信するために流量制御器１００に接続される。
【００８２】
図５に関連して、流量制御器１００のモードコントローラ１３０が局所熱エネルギー消費アセンブリ２０をどのように制御するようになっているかに関する例示的な実施形態を説明する。
【００８３】
局所熱エネルギー消費アセンブリの始動
１．Ｓ５００では、モードコントローラ１００による始動信号を受ける。始動信号は、局所熱エネルギー消費アセンブリ２０がその周囲に熱エネルギーを吐き出すために機能し始めなければならないことを示す。始動信号は、例えば、局所熱エネルギー消費アセンブリ２０が位置付けられている建物内に配置されたサーモスタット（図示せず）によって発せられてもよい。
２．Ｓ５０２では、以下の式にしたがって、消費アセンブリ局所送出差圧Δｐ１ｄｐを決定する。
Δｐ１ｄｐ＝ｐ１ｃ−ｐ１ｈ＋Δｐｃｈｅ
ここで、Δｐｃｈｅは、熱エネルギー消費熱交換器２２にわたる圧力降下に打ち勝つための差圧である。
３．Δｐ１ｄｐが正の値である場合：
ａ．Ｓ５０４では、流量制御器１００を送出モードに設定する。
ｂ．Ｓ５０６では、熱エネルギー消費熱交換器２２を通る所定の流量が達成されるようにポンプアセンブリ１１０の流量を増大させる。
ｃ．以下で参照されるようにポンプ動作時に局所熱エネルギー消費アセンブリの通常動作モードに切り換える。
４．Δｐ１ｄｐが負の値の場合：
ａ．Ｓ５１２では、流量制御器１００を流れモードに設定する。
ｂ．Ｓ５１４では、熱エネルギー消費熱交換器２２を通る所定の流量が達成されるように流量制御器１００を通る流量を調整する。
ｃ．以下で参照されるように流動動作時に局所熱エネルギー消費アセンブリの通常動作モードに切り換える。
【００８４】
ポンプ動作時の局所熱エネルギー消費アセンブリの通常動作モード
１．Ｓ５０８では、熱エネルギー消費熱交換器２２にわたる差分温度Δｔｃｈｅ＝ｔ１ｈ−ｔｃｈｅが所定値に保たれるように熱エネルギー消費熱交換器２２を通る熱伝達液体の流量が設定されるべくポンプアセンブリ１１０を制御する。適切な所定の差分温度は、５〜１６℃の範囲内、好ましくは７〜１２℃の範囲内、より好ましくは８〜１０℃の範囲内である。
２．Ｓ５１０では、消費アセンブリ局所送出差圧Δｐ１ｄｐを決定する。
３．Δｐ１ｄｐが正の値である場合；前述の「ポンプ動作時の局所熱エネルギー消費アセンブリの通常動作モード」の下で、ポイント１に戻る。
４．Δｐ１ｄｐが負の値の場合：
ａ．前述の「局所熱エネルギー消費アセンブリの始動」の下でポイント４に進む。
ｂ．モードコントローラ１３０から停止信号をポンプアセンブリ１１０に送ることによってポンプアセンブリ１１０を停止させる。
【００８５】
流動動作時の局所熱エネルギー消費アセンブリの通常動作モード
１．Ｓ５１６では、熱エネルギー消費熱交換器２２にわたる差分温度Δｔｃｈｅ＝ｔ１ｈ−ｔｃｈｅが所定値に保たれるように熱エネルギー消費熱交換器２２を通る熱伝達液体の流量が設定されるべく流量調整アセンブリ１２０を制御する。適切な所定の差分温度は、５〜１６℃の範囲内、好ましくは７〜１２℃の範囲内、より好ましくは８〜１０℃の範囲内である。
２．Ｓ５１８では、消費アセンブリ局所送出差圧Δｐ１ｄｐを決定する。
３．Δｐ１ｄｐがまだ負の値の場合；前述の「流動動作時の局所熱エネルギー消費アセンブリの通常動作モード」の下で、ポイント１．に戻る。
４．Δｐ１ｄｐが負の値の場合：
ａ．前述の「局所熱エネルギー消費アセンブリの始動」の下でポイント３に進む。
ｂ．モードコントローラ１３０から停止信号を流量調整アセンブリ１２０に送ることによって流量調整アセンブリ１２０を停止させる。
【００８６】
図２を参照すると、局所熱エネルギー生成アセンブリ３０は、熱エネルギー生成熱交換器３２、流量制御器１００、及び、生成アセンブリ圧力差決定装置２６を備える。
【００８７】
生成アセンブリ圧力差決定装置３６は、熱エネルギー回路１０の生成アセンブリ局所圧力差Δｐ２を決定するようになっている。Δｐ２は、好ましくは、熱エネルギー生成熱交換器３２が熱エネルギー回路１０に接続される場所付近で測定される。生成アセンブリ圧力差決定装置３６は、高温導管圧力決定装置３６ａ及び低温導管圧力決定装置３６ｂを備えてもよい。高温導管圧力決定装置３６ａは、高温導管１２の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力ｐ２ｈを測定するために高温導管１２に接続されるようになっている。低温導管圧力決定装置３６ｂは、低温導管１４の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力ｐ２ｃを測定するために低温導管１４に接続されるようになっている。生成アセンブリ局所圧力差装置３６は、生成アセンブリ局所圧力差を高温導管１２の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力と低温導管１４の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力との間の圧力差として決定するようになっている。したがって、生成アセンブリ局所圧力差Δｐ２は、以下のように表わすことができる。
Δｐ２＝ｐ２ｃ−ｐ２ｈ
【００８８】
好ましくは、高温導管１２の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力は、熱エネルギー生成熱交換器３２が高温導管１２に接続される場所付近で測定される。好ましくは、低温導管１４の熱伝達液体の生成アセンブリ局所圧力は、熱エネルギー生成熱交換器３２が低温導管１４に接続される場所付近で測定される。
【００８９】
生成アセンブリ圧力差決定装置３６は、ハードウェア装置、ソフトウェア装置、又は、それらの組み合わせとして実装されてもよい。生成アセンブリ圧力差決定装置３６は、生成アセンブリ局所圧力差Δｐ２を示す信号を生成するようになっている。
【００９０】
熱エネルギー生成熱交換器３２は、流量制御器１００を介して低温導管１４に接続される。流量制御器１００は、送出モード又は流れモードに選択的に設定される。流量制御器１００は、以下の生成アセンブリ局所送出差圧Δｐ２ｄｐに基づいて送出モード又は流れモードに選択的に設定される。
Δｐ２ｄｐ＝ｐ２ｃ−ｐ２ｈ＋Δｐｇｈｅ
ここで、Δｐｇｈｅは、熱エネルギー生成熱交換器３２にわたる圧力降下に打ち勝つための差圧である。これについては、前述の流量制御器１００のより詳細な開示に関連して更に詳しく説明され、また、局所熱エネルギー生成アセンブリ３０の制御に関連して以下でなお一層詳しく説明される。
【００９１】
送出モードに設定されると、流量制御器１００は、熱伝達液体を低温導管１４から熱エネルギー生成熱交換器３２へ送出するためのポンプとして作用するように構成される。したがって、流量制御器１００が送出モードに設定されると、低温導管１４からの熱伝達液体が熱エネルギー生成熱交換器３２へ送出される。流れモードに設定されると、流量制御器１００は、低温導管１４からの熱伝達液体が熱エネルギー生成熱交換器３２へ流れ込むことができるようにするための流量調整器として作用するように構成される。したがって、流量制御器１００が流れモードに設定されると、低温導管１４からの熱伝達液体は、熱エネルギー生成熱交換器３２へ流入することができる。この場合も先と同様に、低温導管１４からの熱伝達液体が熱エネルギー生成熱交換器３２に流れ込むことができるようにする又は低温導管１４から熱エネルギー生成熱交換器３２へ熱伝達液体を送出するという選択は、生成アセンブリ局所送出差圧Δｐ２ｄｐに基づいて行われる。
【００９２】
熱エネルギー生成熱交換器３２は、熱エネルギー生成熱交換器３２から高温導管１２への熱伝達液体の戻りを可能にするために高温導管１２に更に接続される。
【００９３】
熱エネルギー生成熱交換器３２は、その周囲から熱伝達液体に熱エネルギーを伝達するようになっている。高温導管１２に戻される熱伝達液体は、第２の温度よりも高い温度を有する。好ましくは、熱エネルギー生成熱交換器３２は、高温導管１２に戻される熱伝達液体の温度が第１の温度に等しくなるように制御される。
【００９４】
局所熱エネルギー生成アセンブリ３０は、一対の生成アセンブリサービスバルブ３１ａ、３１ｂを更に備えてもよい。生成アセンブリサービスバルブ３１ａ、３１ｂは、熱エネルギー生成熱交換器３２及び流量制御器１００を熱エネルギー回路１０に接続する／熱エネルギー回路１０から切断するために使用されてもよい。
【００９５】
局所熱エネルギー生成アセンブリ３０は、生成アセンブリ高温導管温度決定装置３５ａ及び生成アセンブリ低温導管温度決定装置３５ｂを更に備えてもよい。生成アセンブリ高温導管温度決定装置は、高温導管１２の熱伝達液体の生成アセンブリ局所温度ｔ２ｈを測定するために高温導管１２に接続されるようになっている。生成アセンブリ低温導管温度決定装置は、低温導管１４の熱伝達液体の生成アセンブリ局所温度ｔ２ｃを測定するために低温導管１４に接続されるようになっている。生成アセンブリ高温導管温度決定装置３５ａ及び生成アセンブリ低温導管温度決定装置３５ｂは、ｔ１ｈ及びｔ１ｃを流量制御器１００に通信するために流量制御器１００に接続される。
【００９６】
局所熱エネルギー生成アセンブリ３０は、生成アセンブリ出口温度決定装置３７を更に備えてもよい。生成アセンブリ出口温度決定装置３７は、熱エネルギー生成熱交換器３２の出口を高温導管１２に接続する戻り導管に接続されるようになっている。生成アセンブリ出口温度決定装置３７は、熱エネルギー生成熱交換器３２の出口から出て高温導管１２に戻される熱伝達液体の出口温度ｔｇｈｅを測定するようになっている。生成アセンブリ出口温度決定装置３７は、ｔｇｈｅを流量制御器１００に通信するために流量制御器１００に接続される。
【００９７】
図６に関連して、流量制御器１００のモードコントローラ１３０が局所熱エネルギー生成アセンブリ３０をどのように制御するようになっているかに関する例示的な実施形態を説明する。
【００９８】
局所熱エネルギー生成アセンブリの始動
１．Ｓ６００では、モードコントローラ１３０による始動信号を受ける。始動信号は、局所熱エネルギー生成アセンブリ３０がその周囲から熱エネルギーを吸い込むために機能し始めなければならないことを示す。始動信号は、例えば、局所熱エネルギー生成アセンブリ３０が位置付けられている建物内に配置されたサーモスタット（図示せず）によって発せられてもよい。
２．Ｓ６０２では、以下の式にしたがって、生成アセンブリ局所送出差圧Δｐ２ｄｐを決定する。
Δｐ２ｄｐ＝ｐ２ｃ−ｐ２ｈ＋Δｐｇｈｅ
ここで、Δｐｇｈｅは、熱エネルギー生成熱交換器３２にわたる圧力降下に打ち勝つための差圧である。
３．Δｐ２ｄｐが負の値である場合：
ａ．Ｓ６０４では、流量制御器１００を送出モードに設定する。
ｂ．Ｓ６０６では、熱エネルギー生成熱交換器３２を通る所定の流量が達成されるようにポンプアセンブリ１１０の流量を増大させる。
ｃ．以下で参照されるようにポンプ動作時に局所熱エネルギー生成アセンブリの通常動作モードに切り換える。
４．Δｐ２ｄｐが正の値である場合：
ａ．Ｓ６１２では、流量制御器１００を流れモードに設定する。
ｂ．Ｓ５１４では、熱エネルギー生成熱交換器３２を通る所定の流量が達成されるように流量制御器１００を通る流量を調整する。
ｃ．以下で参照されるように流動動作時に局所熱エネルギー生成アセンブリの通常動作モードに切り換える。
【００９９】
ポンプ動作時の局所熱エネルギー生成アセンブリの通常動作モード
１．Ｓ６０８では、熱エネルギー消費熱交換器２２にわたる差分温度Δｔｇｈｅ＝ｔ２ｈ−ｔｇｈｅが所定値に保たれるように熱エネルギー生成熱交換器３２を通る熱伝達液体の流量が設定されるべくポンプアセンブリ１１０を制御する。適切な所定の差分温度は、５〜１６℃の範囲内、好ましくは７〜１２℃の範囲内、より好ましくは８〜１０℃の範囲内である。
２．Ｓ６１０では、生成アセンブリ局所送出差圧Δｐ２ｄｐを決定する。
３．Δｐ２ｄｐが負の値である場合；前述の「ポンプ動作時の局所熱エネルギー生成アセンブリの通常動作モード」の下で、ポイント１に戻る。
４．Δｐ２ｄｐが正の値である場合：
ａ．前述の「局所熱エネルギー生成アセンブリの始動」の下でポイント４に進む。
ｂ．モードコントローラ１３０から停止信号をポンプアセンブリ１１０に送ることによってポンプアセンブリ１１０を停止させる。
【０１００】
流動動作時における局所熱エネルギー生成アセンブリの通常動作モード
１．Ｓ６１６では、熱エネルギー生成熱交換器３２にわたる差分温度Δｔｇｈｅ＝ｔ２ｈ−ｔｇｈｅが所定値に保たれるように熱エネルギー生成熱交換器３２を通る熱伝達液体の流量が設定されるべく流量調整アセンブリ１２０を制御する。適切な所定の差分温度は、５〜１６℃の範囲内、好ましくは７〜１２℃の範囲内、より好ましくは８〜１０℃の範囲内である。
２．Ｓ６１８では、生成アセンブリ局所送出差圧Δｐ２ｄｐを決定する。
３．Δｐ２ｄｐがまだ正の値である場合；前述の「流動動作時の局所熱エネルギー生成アセンブリの通常動作モード」の下で、ポイント１に戻る。
４．Δｐ２ｄｐが正の値である場合：
ａ．前述の「局所熱エネルギー生成アセンブリの始動」の下でポイント３に進む。
ｂ．モードコントローラ１３０から停止信号を流量調整アセンブリ１２０に送ることによって流量調整アセンブリ１２０を停止させる。
【０１０１】
したがって、高温導管及び低温導管１２，１４を備える熱エネルギー回路１０に接続されるべき局所熱エネルギー消費アセンブリ２０及び局所熱エネルギー生成アセンブリ３０が提供される。局所熱エネルギー消費アセンブリ２０は、流量制御器１００を介して高温導管１２に接続される。局所熱エネルギー生成アセンブリ３０は、流量制御器１００を介して低温導管１４に接続される。流量制御器１００は、高温導管及び低温導管１２、１４の熱伝達液体間の局所圧力差に基づいて送出モード又は流れモードに選択的に設定される。更に、高温導管及び低温導管１２、１４を備える地域熱エネルギー分配システムが提供される。地域熱エネルギー分配システムは、１つ以上の局所熱エネルギー消費アセンブリ２０及び／又は１つ以上の熱エネルギー生成アセンブリ３０も備える。
【０１０２】
したがって、地域熱エネルギー分配システム１は、熱伝達液体が流通できるようにするための高温導管及び低温導管１２、１４を備える熱エネルギー回路１０を備える。地域熱エネルギー分配システム１は、１つ以上の熱エネルギー消費熱交換器２２及び１つ以上の熱エネルギー生成熱交換器３２を更に備える。先に開示されたことによれば、地域熱エネルギー分配システム１は、流量制御器１００を介して高温導管１２に接続される熱エネルギー消費熱交換器２２を備えてもよい。流量制御器１００は、高温導管及び低温導管１２、１４の熱伝達液体間の局所圧力差に基づいて送出モード又は流れモードに選択的に設定される。これに代えて又は加えて、地域熱エネルギー分配システム１は、熱エネルギー消費バルブ（図示せず）又は熱エネルギー消費ポンプ（図示せず）を介して高温導管１２に選択的に接続される熱エネルギー消費熱交換器２２を備えてもよい。熱伝達液体を熱エネルギー消費熱交換器２２に流通させるための熱エネルギー消費バルブ又は熱エネルギー消費ポンプの使用は、高温導管及び低温導管１２、１４の熱伝達液体間の局所圧力差に基づく。更に、先に開示されたことによれば、地域熱エネルギー分配システム１は、流量制御器１００を介して低温導管１４に接続される熱エネルギー生成熱交換器３２を備えてもよい。流量制御器１００は、高温導管及び低温導管１２、１４の熱伝達液体間の局所圧力差に基づいて送出モード又は流れモードに選択的に設定される。
【０１０３】
これに代えて又は加えて、地域熱エネルギー分配システム１は、熱エネルギー生成バルブ（図示せず）又は熱エネルギー生成ポンプ（図示せず）を介して低温導管１４に選択的に接続される熱エネルギー生成熱交換器３２を備えてもよい。熱伝達液体を熱エネルギー生成熱交換器３２に流通させるための熱エネルギー生成バルブ又は熱エネルギー生成ポンプの使用は、高温導管及び低温導管１２、１４の熱伝達液体間の局所圧力差に基づく。
【０１０４】
好ましくは、熱エネルギー消費熱交換器２２及び熱エネルギー生成熱交換器３２を使用して熱を吸い込む又は吐き出すという要求は、所定の温度差で行われる。８〜１０℃の温度差は、熱エネルギー消費熱交換器２２及び熱エネルギー生成熱交換器３２を通る最適な流れに対応する。
【０１０５】
高温導管１２と低温導管１４との間の局所圧力差は、熱エネルギー回路１０に沿って変化してもよい。特に、高温導管１２と低温導管１４との間の局所圧力差は、高温導管１２及び低温導管１４のうちの一方から見て正の圧力差から負の圧力差へと変化し得る。そのため、時として、特定の局所熱エネルギー消費／生成アセンブリ２０，３０が対応する熱エネルギー消費／生成熱交換器２２，３２を通じて熱伝達液体を送出する必要があるかもしれず、また、時として、特定の局所熱エネルギー消費／生成アセンブリ２０，２０が熱伝達液体を対応する熱エネルギー消費／生成熱交換器２２，３２に流通させる必要があるかもしれない。したがって、システム１内の全て送出を局所熱エネルギー消費／生成アセンブリ２０，３０内で行わせることができる。したがって、地域熱エネルギー分配システム１の構築が容易になされる。更に、制御が容易な地域熱エネルギー分配システム１が提供される。
【０１０６】
更に、必要とされる限られた流量及び圧力に起因して、流量制御器１００のポンプアセンブリは、周波数制御される循環ポンプに基づいてもよい。
【０１０７】
地域熱エネルギー分配システム１の基本的な考え方は、現代の都市が都市内で再利用可能な熱エネルギーをそれら自体でもたらすという本発明者らによる見識に基づく。再利用された熱エネルギーは、地域熱エネルギー分配システム１によって拾い上げられて、例えば、暖房又は高温水道水調製のために使用されてもよい。また、冷房需要の増加も地域熱エネルギー分配システム１内で扱われる。地域熱エネルギー分配システム１内において、都市内の建物５は、相互に接続されるとともに、異なる局所的な要求のために低温の廃棄物エネルギーを容易且つ単純な方法で再分配してもよい。とりわけ、地域熱エネルギー分配システムは以下をもたらす。
【０１０８】
−都市内のエネルギー流れの最適な再利用に起因して一次エネルギーの使用を最小限に抑える。
−ガスや他の燃料を局所的に燃焼させる必要性が減るため、都市内での煙突や焼却場所の必要性を制限する。
−冷却装置により生成される余分な熱が輸送されて地域熱エネルギー分配システム１内で再利用され得るため、都市内での冷却塔や対流式冷房器の必要性を制限する。
【０１０９】
そのため、地域熱エネルギー分配システム１は、都市内の熱エネルギーの巧妙な競争使用をもたらす。地域熱エネルギー分配システム１は、都市に組み込まれると、都市内の加熱及び冷却の両方の用途において低レベル熱エネルギー廃棄物を利用する。これにより、都市におけるガスグリッド又は地域加熱グリッド及び冷却グリッドの必要性を排除することで、都市の一次エネルギー消費量が減少される。
【０１１０】
地域熱エネルギー分配システム１は熱サーバプラント２を備えてもよい。熱サーバプラント２は外部熱源及び／又は熱シンクとして機能する。熱サーバプラント２の機能は、熱エネルギー回路１０の高温導管１２と低温導管１４との間の温度差を維持することである。すなわち、熱サーバプラント２は、熱エネルギー回路１０が温度終点に達するときに熱サーバプラント２が熱エネルギーを熱エネルギー回路１０に吸い込む又は熱エネルギー回路１０から吐き出すようになっているべく、地域熱エネルギー分配システム１を釣り合わせるように使用されてもよい。冬期において、高温導管１２がその最低温度の終点に到達する可能性がより高いとき、熱サーバプラント２は、熱エネルギーを熱エネルギー回路１０に加えるために使用される。夏季に、低温導管がその最高温度の終点に達する可能性がより高いとき、熱サーバプラント２は、熱エネルギー回路１０から熱エネルギーを差し引くために使用される。
【０１１１】
当業者であれば分かるように、本発明は決して前述の好ましい実施形態に限定されない。逆に、添付の特許請求の範囲内で多くの変更及び変形が可能である。
【０１１２】
例えば、流量制御器１００がバッテリ１４０を更に備えてもよい。バッテリ１４０は、発電モードにあるときに流量調整アセンブリ１２０により生成される電気を蓄積するように構成されてもよい。電気モータ１１２は、バッテリ１４０に蓄えられる電気により少なくとも部分的に給電されるように構成されてもよいモードコントローラ１３０は、少なくとも部分的に、バッテリ１４０に蓄えられる電気により給電されるように構成されてもよい。
【０１１３】
また、流量制御器１００が発電モードに設定されると、電気モータ１１２は、発電機１２２として作用するように構成されてもよい送出モードに設定されると、電気モータ１１２は電気が供給されるように構成される。モードコントローラ１３０は、電気モータ１１２への電気の供給を制御するように構成されてもよい。電気モータ１１２は、電気が印加されると、今度はポンプホイール１１４又は減速手段として作用するホイール１５０を回転させるように構成される。流れモードに設定されると、電気モータ１１２は発電機１２２として作用するように構成されてもよい。電気モータ１１２が発電機１２２として作用しているとき、今度はタービンホイール１１４として作用するホイール１５０の回転は、電気を生成するように発電機１２２を促す。以上にしたがって、生成される電気をバッテリ１４０に蓄えることができる。バッテリ１４０に蓄えられる電気は、その後、送出モード又は流量減少モードに設定されているときに電気モータ１１２に給電するために使用されてもよい。
【０１１４】
更に、図２に示される実施形態では、圧力差決定装置２６；３６が２つの物理的に異なる圧力差決定装置である。しかしながら、他の実施形態によれば、１つの特定の局所熱エネルギー消費アセンブリ２０及び１つの特定の局所熱エネルギー生成アセンブリ３０が同じ圧力差決定装置を共有してもよい。そのため、圧力差決定装置２６；３６は物理的に同じ圧力差決定装置であってもよい。更なる実施形態によれば、２つの特定の局所熱エネルギー消費アセンブリ２０が同じ圧力差決定装置を共有してもよい。更に他の実施形態によれば、２つの特定の局所熱エネルギー生成アセンブリ３０が同じ圧力差決定装置を共有してもよい。
【０１１５】
加えて、開示された実施形態に対する変形は、図面、開示内容、及び、添付の特許請求の範囲の検討により、特許請求の範囲に記載される発明を実施する際に当業者によって理解されて達成され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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