热泵系统和用于控制热泵系统的方法技术方案

一种热泵系统(100)，包括至少一个热媒线路(210、220、230、240、250、310、320、410、420、430、440、450、460)，所述热泵系统继而包括：压缩机(211)；膨胀阀(232、242)；从室外空气、水体、地面或者排出气体中选出的至少两个不同的主热源或主冷源；从室内空气、池水和自来水中选出的两个不同的副热源或副冷源中的至少一者；位于每个所述主热源或主冷源处的相应的温度传感器(412、432)；阀门装置(421、431、451)，用于选择性地将主侧热媒导向至所述主热交换装置中的至少一者；以及控制装置(500)。本发明专利技术的特征在于，在副侧加热操作模式下，主热源或主冷源的温度被测量，并且主侧热媒仅被导向至与具有最高温度的热源或冷源相关联的可用主热交换装置。本发明专利技术还涉及一种方法。

Heat pump system and methods for controlling heat pump system

A heat pump system (100) includes at least one heat medium circuit (210, 220, 230, 240, 250, 310, 320, 410, 420, 430, 440, 450, 460), which in turn includes a compressor (211); expansion valves (232, 242); at least two different main heat sources selected from outdoor air, water, ground or exhaust gas. Source or main cooling source; at least one of two different secondary heat sources or sub-cooling sources selected from indoor air, pond water and tap water; corresponding temperature sensors (412, 432) located at each of the main heat sources or main cooling sources; and valve devices (421, 431, 451) for selectively guiding the main side heat medium to the main heat exchange. At least one of the devices; and a control device (500). The invention is characterized in that in the auxiliary heating operation mode, the temperature of the main heat source or the main cold source is measured, and the main side heat medium is directed only to the available main heat exchange device associated with the highest temperature heat source or the cold source. The invention also relates to a method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热泵系统和用于控制热泵系统的方法
本专利技术涉及用于热泵的系统和方法。特别地，其涉及将一个或若干个主热源(heatsource)或主冷源(heatsink)与一个或若干个副热源或副冷源相互连接以提供灵活且响应迅速的建筑物加热和/或制冷的方法和系统。
技术介绍
有很多已知的能够通过使用热泵为建筑物提供加热和/或制冷功能的方案。例如，钻井(borehole)、土壤或者水体能够被用来提供具备稳定温度的热载体，该热载体能够被用来通过使用热泵加热水或室内空气或者制冷室内空气。类似地，室外空气能够被用来加热或制冷热载体，然后热载体能够被用来通过热泵加热水或室内空气或者制冷室内空气。作为众所周知的现有技术，这种热泵提供高效的加热或制冷功能。现有技术中，热泵本身也已经被广泛的描述。例如，可逆热泵，作为具有不同的类型的热泵，是众人所知的。一个如上所述的热泵的示例为液体-液体热泵，被设置成通过内部的热媒环路(loop)，将热能从一组液体转移至另一组液体。另一个示例为空气-液体热泵，被设置成通过类似的内部热媒环路将热能从空气转移至液体，或者从液体转移至空气。还众所周知的是，通过室外冷空气和储能设备之间的热交换，来利用冷为被用于制冷的储能设备补充制冷所需的能量。为建筑物设计热泵系统的问题在于，加热和/或制冷需求在一年之内，甚至一天之内，都会有很大的变动。例如，在温带气候的夏天，供暖的需求接近于0，而在冬季，供暖的需求可能是相当大的。类似地，在这种气候下的夏季，制冷的需求可能会间歇性地出现，而室外池可能会同时需要供暖。另外，对热自来水的需求可能会根据一天中不同的时间而变化。因此，热泵系统所需的最大效能(capacity)典型地会远远高于该系统的平均需求。这个问题可以例如，通过使用诸如热自来水槽之类的积累槽来解决。这个解决方案是有问题的，因为这种积累槽必须很大以具有足够的容量，并且也存在与这种热能存储设备相关的热损失。而且，将储存的能量转变成对室内空气或池水的适当加热是很复杂或者成本低效的，而对制冷的需求也是不容易得到满足的。并且，在热量生产条件诱人的情况下，积累槽在其温度达到其最大允许值之前只接受一定量的热能。例如，热自来水只能达到100摄氏度。已经被提议的另一个解决方案为，使用效能小于最大需求效能的热泵，并使用能够与热泵一起被激活的电加热设备为该热泵补充热能以达到建筑物所需的最高产出功率。与使用热泵相比，这种电加热不仅昂贵，而且从环保角度来说也是不太诱人的解决方案。然而，尺寸很大的热泵也是昂贵的，并且在大多数情况中所要求的相对低功率下，可能无法以最大效率执行。另外，在夏季期间被制冷下来的地热钻井也是有问题的，由于房屋的过度加热，导致地面通常随着时间的推移而变得越来越冷，特别是在有很多这种钻井的场所中尤为如此。反过来，这又导致使用这种地热系统加热效率的降低。因此，需要一种灵活且简单的热泵系统，其能够以高的平均效率在建筑物与其环境之间实现最佳的热能分配。另一个需求在于，以比传统热泵系统更成本高效的方法来监控热泵系统。特别地，在具有大量的阀门和其他部件的情况下，热泵系统会变得非常复杂。在没有执行定期检查的情况下，通常很难检测这些部件的损坏。期望使这种检查自动化，其目的在于在更严重的损坏结果发生之前的早期时间点来检测部件损坏。
技术实现思路
本专利技术用于解决上面描述的问题。因此，本专利技术涉及一种热泵系统，该热泵系统包括至少一个热媒线路，所述热泵系统继而包括：压缩机；膨胀阀(expansionvalve)；至少两个主热交换装置，用于在主侧热媒与从室外空气、水体、地面或者排出气体(exhaustair)中选出的两个不同的主热源或主冷源中的至少一者之间传递热能；至少一个副热交换装置，用于在副侧热媒与从室内空气、池水、自来水和最顶地面层中选出的两个不同的副热源或副冷源中的至少一者之间传递热能；相应的温度传感器，用于测量每个所述主热源或主冷源的温度；阀门装置，用于选择性地将主侧热媒导向所述主热交换装置中的至少一者；以及控制装置，用于控制所述阀门装置；所述热泵系统的特征在于，所述控制装置用于在副侧加热操作模式下，测量所述主热源或主冷源的温度，并且控制所述阀门装置选择性地将主侧热媒仅导向至适用于为热泵线路提供热量并且与具有最高温度的热源或冷源相关联的主热交换装置，或者导向至适用于为热泵线路提供热量并且与各自的、具有最高温度的热源或冷源相关联的若干主热交换装置。本专利技术还涉及一种控制热泵系统的方法，其中，所述热泵系统包括热媒线路，所述热泵系统继而包括：压缩机；膨胀阀；至少两个主热交换装置，用于在主侧热媒与从室外空气、水体或地面中选出的两个不同的主热源或主冷源中的至少一者之间传递热能；至少一个副热交换装置，用于在副侧热媒与从室内空气、池水、自来水和最顶地面层中选出的两个不同的副热源或副冷源中的至少一者之间传递热能；相应的温度传感器，用于测量每个所述主热源或主冷源的温度；阀门装置，用于选择性地将主侧热媒导向所述主热交换装置中的至少一者；以及控制装置，用于控制所述阀门装置；所述方法的特征在于，所述方法包括所述控制装置测量所述副热源或副冷源的温度的步骤，以及所述方法还包括在副侧加热操作模式下所述控制装置控制所述阀门装置选择性地将主侧热媒仅导向至适用于为热泵线路提供热量并且与具有最高温度的热源或冷源相关联的主热交换装置，或者导向至适用于为热泵线路提供热量并且与具有最高温度的热源或冷源相关联的若干所述主热交换装置。附图说明下文中，将参考本专利技术的示例性实施例以及附图对本专利技术进行详细描述，其中：图1a为根据本专利技术第一实施例的示出以第一循环模式进行循环的热泵系统的概略图；图1b为根据本专利技术第一实施例的示出以第二循环模式进行循环的热泵系统的概略图；图1c为根据本专利技术第一实施例的示出以第三循环模式进行循环的热泵系统的概略图；以及图1d为根据本专利技术第一实施例的示出以第四循环模式进行循环的热泵系统的概略图。对于相同或相对应的部件，所有附图共享相同的参考标号。具体实施方式图1a和1b示出根据本专利技术优选实施例的热泵系统100。该热泵系统100包括热泵部件200，该热泵部件200包括内部热媒在其中进行循环的内环热媒线路210、220、230、240、250。内环热媒线路包括至少一个压缩机211以及至少一个膨胀阀232、242(在用示例性实施例示出的附图中，存在两个膨胀阀，其原因将在下文中进行说明)。该热泵系统100优选地用于对建筑物进行加热和/或制冷，建筑物优选地为或者包括诸如公寓楼、办公室或者其他商业建筑之类的建筑，但优选地为小型的能够容纳一个或者两个家庭的房屋。这种建筑物还可以包括位于这种建筑外围但仍然为同一建筑物或者房地产的一部分(例如，这种建筑旁边的室外池342)的、将被加热和/或制冷的部分。另外，该热泵系统100包括主侧部件400以及副侧部件300，或者与该主侧部件400以及该副侧部件300相关联。在主侧，热交换在主侧热媒与各种外部热源和/或冷源之间进行；在副侧，热交换在副侧热媒与各种热和/或冷消耗设备之间进行。因此，根据消耗设备的热或冷的需求，热能可以通过热泵部件200从副侧300被转移至主侧400，或者从主侧400被转移至副侧300。与仅仅执行热交换不同，热泵部件2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热泵系统(100)，包括至少一个热媒线路(210、220、230、240、250、310、320、410、420、430、440、450、460)，所述热泵系统继而包括：压缩机(211)，膨胀阀(232、242)，至少两个主热交换装置(422、433、452)，被设置成在主侧热媒与从室外空气、水体、地面或者排出气体中选出的两个不同的主热源或主冷源中的至少一者之间传递热能，至少一个副热交换装置(314、315、316)，被设置成在副侧热媒与从室内空气、池水、自来水和最顶地面层中选出的两个不同的副热源或副冷源中的至少一者之间传递热能，相应的温度传感器(423、432、454)，被设置成测量每个所述主热源或主冷源的温度，阀门装置(421、431、451)，被设置成选择性地将所述主侧热媒导向至所述主热交换装置中的至少一者，以及控制装置(500)，被设置成控制所述阀门装置，其特征在于，所述控制装置被设置成在副侧加热操作模式下测量所述主热源或主冷源的温度，并且控制所述阀门装置选择性地将所述主侧热媒仅导向至适用于为所述热泵线路提供热量并且与具有最高温度的热源或冷源相关联的所述主热交换装置、或者导向至适用于为所述热泵线路提供热量并且与各自的、具有最高温度的热源或冷源相关联的所述主热交换装置中的若干主热交换装置。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.20 SE 1551509-11.一种热泵系统(100)，包括至少一个热媒线路(210、220、230、240、250、310、320、410、420、430、440、450、460)，所述热泵系统继而包括：压缩机(211)，膨胀阀(232、242)，至少两个主热交换装置(422、433、452)，被设置成在主侧热媒与从室外空气、水体、地面或者排出气体中选出的两个不同的主热源或主冷源中的至少一者之间传递热能，至少一个副热交换装置(314、315、316)，被设置成在副侧热媒与从室内空气、池水、自来水和最顶地面层中选出的两个不同的副热源或副冷源中的至少一者之间传递热能，相应的温度传感器(423、432、454)，被设置成测量每个所述主热源或主冷源的温度，阀门装置(421、431、451)，被设置成选择性地将所述主侧热媒导向至所述主热交换装置中的至少一者，以及控制装置(500)，被设置成控制所述阀门装置，其特征在于，所述控制装置被设置成在副侧加热操作模式下测量所述主热源或主冷源的温度，并且控制所述阀门装置选择性地将所述主侧热媒仅导向至适用于为所述热泵线路提供热量并且与具有最高温度的热源或冷源相关联的所述主热交换装置、或者导向至适用于为所述热泵线路提供热量并且与各自的、具有最高温度的热源或冷源相关联的所述主热交换装置中的若干主热交换装置。2.根据权利要求1所述的热泵系统(100)，其特征在于，所述控制装置(500)被设置成在至少一个操作模式下，不是将所述主侧热媒导向至适用于为所述热泵线路提供热量的所有所述主热交换装置(422、433、452)，而是仅导向至此种可用的主热交换装置的子集。3.根据权利要求1或2所述的热泵系统(100)，其特征在于，所述控制装置(500)被设置成首先评估哪些主热交换装置(422、433、452)适用于为所述热泵线路提供热量，并之后选择将所述主侧热媒导向至此种可用的主热交换装置中的哪个主热交换装置。4.根据权利要求1或2所述的热泵系统(100)，其特征在于，所述控制装置(500)被设置成首先选择将所述主侧热媒导向至哪个主热交换装置(422、433、452)，并之后调节所述热泵线路(210、220、230、240、250、310、320、410、420、430、440、450、460)的温度以便能够从所选择的主热交换装置接受热量。5.根据权利要求4所述的热泵系统(100)，其特征在于，所述热泵线路(210、220、230、240、250、310、320、410、420、430、440、450、460)包括内环热媒线路(210、220、230、240、250)，所述内环热媒线路继而包括压缩机(211)、膨胀阀(232、242)以及内环热交换器(214)，所述内环热交换器(214)被设置成与主侧热媒线路(410、420、430、440、450、460)进行热传递，所述主侧热媒线路继而包括所述主热交换装置(422、433、452)，并且所述控制装置(500)被设置成通过调节流经所述内环热交换器的热媒的温度来执行对所述热泵线路的温度的所述调节。6.根据权利要求5所述的热泵系统(100)，其特征在于，所述控制装置(500)被设置成通过调节所述压缩机(211)的功率、分离泵的功率和/或所述膨胀阀(232、242)的开度，调节流经所述内环热交换器(214)的所述热媒的温度。7.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的热泵系统(100)，其特征在于，所述主热源或主冷源包括为室外空气的至少一个热源或冷源以及为地面的至少一个热源或冷源。8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的热泵系统(100)，其特征在于，所述控制装置(500)被进一步设置成在副侧制冷操作模式下，控制所述阀门装置(421、431、451)选择性地将所述主侧热媒仅导向至与具有最低温度的热源或冷源相关联的所述主热交换装置(422、433、452)。9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的热泵系统(100)，其特征在于，所述控制装置(500)被进一步设置成在副侧制冷操作模式下，控制所述阀门装置(421、431、451)选择性地将所述主侧热媒导向至与各自的、温度低于预定最高温度的热源或冷源相关联的所述主热交换装置(422、433、452)中的至少两者。10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的热泵系统(100)，其特征在于，所述控制装置(500)被进一步设置成在副侧加热操作模式下，控制所述阀门装置(421、431、451)选择性地将所述主侧热媒仅导向至与具有最高温度且有可能与被设置成转移来自排出气体的热能的主热交换装置(452)分离的热源或冷源相关联的所述主热交换装置(422、433、452)。11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的热泵系统(100)，其特征在于，所述控制装置(500)被进一步设置成在副侧加热操作模式下，控制所述阀门装置(421、431、451)选择性地将所述主侧热媒导向至与各自的、温度高于预定最低温度的热源或冷源相关联的所述主热交换装置(422、433、452)中的至少两者。12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的热泵系统(100)，其特征在于，在热能再补充操作模式下，所述控制装置(500)被设置成选择性地停用所述副热交换装置(314、315、316)，以使流经所述热媒线路的所述主侧热媒大体上只与所述至少两个主热交换装置(422、433、452)进行热交互。13.根据权利要求12所述的热泵系统(100)，其特征在于，当所述副热交换装置被停用时，所述控制装置(500)被设置成停用所述压缩机(211)以及膨胀阀(232、242)，以使所述主侧热媒不与所述压缩机以及所述膨胀阀进行热交互。14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的热泵系统(100)，其特征在于，阀门装置(311、312、313、421、431、451)各...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·加利莫，J·托尔布恩，
申请(专利权)人：SENS地质能源储存公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE