CN112673216A - 用于控制可逆热泵组件的方法和控制器 - Google Patents

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Abstract

提出了一种控制器，该控制器被配置为选择性地将可逆热泵组件(100)设置为加热模式或冷却模式。该控制器包括控制电路(44)，该控制电路被配置为：在一段时间内，使用需求确定函数(50)确定对来自连接至该可逆热泵组件(100)的一个或多个局部加热回路(140)的热量的加热需求和对来自连接至该可逆热泵组件(100)的一个或多个局部冷却回路(140)的冷的冷却需求；使用控制函数(52)产生控制信号，该控制信号指示是否要将该可逆热泵组件(100)设置为加热模式或冷却模式，其中，该控制函数被配置为使用该加热需求和该冷却需求作为输入数据；以及使用传输函数(54)将该控制信号发送到该可逆热泵组件(100)的热泵(110)。还提出了一种用于控制可逆热泵组件(100)的方法。

Description

用于控制可逆热泵组件的方法和控制器
技术领域
本发明涉及一种用于控制可逆热泵组件的方法。还提出了一种用于控制可逆热泵组件的控制器。
背景技术
世界上几乎所有大型发达城市都在其基础设施中结合有至少两种类型的能源网；一种网用于提供电能，并且一种网用于提供空间加热和热自来水制备。现今，用于提供空间加热和热自来水制备的常用网是提供可燃烧气体(通常是化石燃料气体)的气体网。由气体网提供的气体在局部燃烧以用于提供空间加热和热自来水。用于提供空间加热和热自来水制备的气体网的替代方案是区域加热网。电能网的电能也可以用于空间加热和热自来水制备。电能网的电能还可以用于空间冷却。电能网的电能进一步用于驱动冰箱和冷冻机。
相应地，传统的建筑物加热和冷却***主要使用比如电力和化石燃料等高等级能源或呈工业废热形式的能源来提供空间加热和/或冷却，并且对建筑物中使用的水进行加热或冷却。此外，还在城市中安装区域冷却网以用于空间冷却已经日益普遍。对建筑物空间和水进行加热或冷却的过程将这种高等级能量转化成具有高熵的低等级废热，这些低等级废热离开建筑物并且返回到环境。
因此，需要改进为城市提供加热和冷却的方式。
发明内容
本发明的目标是解决上述问题中的至少一些问题。
根据第一方面，提供了一种控制器，该控制器被配置为选择性地将可逆热泵组件设置为加热模式或冷却模式。该控制器包括控制电路，该控制电路被配置为：
在一段时间内，使用需求确定函数确定要由该可逆热泵组件输送的加热需求和对要由该可逆热泵组件输送的冷的冷却需求；
使用控制函数产生控制信号，该控制信号指示是否要将该可逆热泵组件设置为加热模式或冷却模式，其中，该控制函数被配置为使用该加热需求和该冷却需求作为输入数据；以及
使用传输函数将该控制信号发送到该可逆热泵组件的热泵。
用语“选择性地设置成加热模式或冷却模式”应被解释为可逆热泵组件在一个时间点被设置成加热模式并且在另一个时间点被设置成冷却模式。
该可逆热泵组件易于连接至作为区域热能分配***的一部分的热能回路。该可逆热泵组件提供了使用同一组件来输送加热和冷却两者。在一个时间点，该可逆热泵组件可以被设置成该加热模式，并且在另一个时间点，该可逆热泵组件可以被设置成该冷却模式。与专用的加热或冷却热泵组件相比，通过本可逆热泵组件，可以增加热泵组件的利用率。可以简化建筑物中加热/冷却***的构建，因为仅需要一个单一热泵组件。进一步地，可以简化建筑物中加热/冷却***的控制，因为仅需要控制一个单一热泵组件。本可逆热泵组件可以进一步提供可拓展性，假设客户起初仅对加热感兴趣，在稍后的时间点，同一客户可以开始获得同样从同一热泵组件引进的冷却。因此，不需要在客户处安装新的热泵组件。
加热需求可以包括与一个或多个局部加热回路所期望的加热量有关的时间分辨信息。
冷却需求可以包括与一个或多个局部冷却回路所期望的冷却量有关的时间分辨信息。
可以从连接至该可逆热泵组件的一个或多个局部加热回路接收该加热需求。
从连接至该可逆热泵组件的一个或多个局部冷却回路接收该冷却需求。
该控制电路可以进一步被配置为使用评估函数来识别将该可逆热泵组件设置为该加热模式和该冷却模式的同时期望，其中，该评估函数被配置为使用该加热需求和该冷却需求作为输入数据；
其中，该控制函数进一步被配置为在产生控制信号时使用所识别的将可逆热泵组件(100)设置为该加热模式和该冷却模式的同时期望。
该控制电路可以进一步被配置为：
在该时间段内，使用占空比函数确定该加热模式的加热占空比和该冷却模式的冷却占空比，其中，该占空比函数被配置为使用该加热需求和该冷却需求作为输入数据。
该控制函数可以进一步被配置为响应于该加热占空比和该冷却占空比低于第一阈值，在该控制信号已经指示该可逆热泵组件要被设置为该加热模式的情况下，在时间上延迟该可逆热泵组件到该冷却模式的设置，或者在该控制信号已经指示该可逆热泵组件要被设置为该冷却模式的情况下，在时间上延迟该可逆热泵组件(100)到该加热模式的设置。
该控制函数可以进一步被配置为响应于该加热占空比和该冷却占空比高于第二阈值而产生该控制信号，以包括用于临时设置该热泵以大于该加热需求所指示的输出的输出来输送热量的信息，从而减小该加热占空比，和/或以包括用于临时设置该热泵以大于该冷却需求所指示的输出的输出来输送冷的信息，从而减小该冷却占空比。
该控制函数可以进一步被配置为产生该控制信号以包括与以下有关的信息：
当该控制信号包括与将该可逆热泵组件设置为该加热模式、设置该热泵的换向阀使得该热泵的制冷剂从第一侧线圈流到第二侧线圈有关的信息时，
当该控制信号包括与将该可逆热泵组件设置成该冷却模式、将该热泵的换向阀设置成使得该热泵的制冷剂从该第二侧线圈流到该第一线圈有关的信息时。
该传输函数可以进一步被配置为：
将该控制信号发送到该可逆热泵组件的第一侧入口阀组件，该第一侧入口阀组件包括：连接至该热泵的第一侧入口的热泵连接件；连接至热能网的热导管的热导管连接件，该热导管被配置为允许第一温度的传热液体流过；以及连接至该热能网的冷导管的冷导管连接件，该冷导管被配置为允许第二温度的传热液体流过，该第二温度低于该第一温度；以及
将该控制信号发送到该可逆热泵组件的第二侧出口阀组件，该第二侧出口阀组件包括：至该热泵的第二侧出口的热泵连接件；连接至该一个或多个加热回路的加热回路连接件；连接至该一个或多个冷却回路的冷却回路连接件。
该控制函数可以进一步被配置为产生该控制信号以包括与以下有关的信息：
当该控制信号包括与将该可逆热泵组件设置为该加热模式、将该第一侧入口阀组件设置为流体地连接该热导管连接件和该热泵连接件有关的信息时；以及
以及当该控制信号包括与将该可逆热泵组件设置为该冷却模式、将该第二侧出口阀组件设置为流体地连接该热泵连接件和该加热回路连接件有关的信息时。
该控制函数可以进一步被配置为产生该控制信号以包括与以下有关的信息：
当该控制信号包括与将该可逆热泵组件设置为该加热模式、将该第一侧入口阀组件设置为将该冷导管连接件与该热泵连接件流体地断开有关的信息时；以及
以及当该控制信号包括与将该可逆热泵组件设置为该冷却模式、将该第二侧出口阀组件设置为将该热泵连接件与该冷却回路连接件流体地断开有关的信息时。
该方法的下述特征在适用时也适用于此第一方面。为了避免过度重复，参考下文。
根据第二方面，提出了一种用于控制可逆热泵组件的方法。该可逆热泵组件包括：
具有第一侧和第二侧的热泵，该热泵被配置为将热量从该第一侧传递至该第二侧，反之亦然，
其中，该可逆热泵组件被配置为选择性地被设置成加热模式或冷却模式，其中，在该加热模式下：
该热泵被配置为将热量从该第一侧传递至该第二侧；
其中，在该冷却模式下：
该热泵被配置为将热量从该第二侧传递至该第一侧，
其中，该方法包括：
在一段时间内，确定对要由该可逆热泵组件输送的热量的加热需求和对要由该可逆热泵组件输送的冷的冷却需求，
基于该加热需求和该冷却需求来控制该可逆热泵组件到该加热模式或该冷却模式的设置。
该热泵可以被配置为允许一个或多个局部加热回路中之一或一个或多个局部冷却回路中之一的传热液体流过第二侧。
该热泵可以被配置为允许来自热能网的传热液体流过该第一侧，并且允许一个或多个局部加热回路或一个或多个局部冷却回路的传热液体流过该第二侧。
在该加热模式下，可以允许传热液体从热能网的热导管流过第一侧并流到热能网的冷导管。
在该冷却模式下，可以允许传热液体从热能网的冷导管流过第一侧并流到热能网的热导管。
加热需求可以包括与一个或多个局部加热回路所期望的加热量有关的时间分辨信息。冷却需求可以包括与一个或多个局部冷却回路所期望的冷却量有关的时间分辨信息。
可以从连接至该可逆热泵组件的一个或多个局部加热回路接收该加热需求。可以从连接至该可逆热泵组件的一个或多个局部冷却回路接收该冷却需求。
该方法可以进一步包括：
基于该加热需求和该冷却需求，识别将该可逆热泵组件设置为该加热模式和该冷却模式的同时期望；
其中，该控制动作进一步基于所识别的同时期望。
该控制动作可以包括使该可逆热泵组件在该加热模式或该冷却模式下运行至少是模式转换时间的预定倍数的运行时间。模式转换时间是可逆热泵组件从加热模式改变为冷却模式或反之亦然的时间。典型的转换时间是约几分钟，例如1到5分钟。预定数量可以设置在5到10的范围内。由此，可以限制花费在改变可逆热泵组件的模式上的时间。因此，可以增加可逆热泵组件的利用程度。
该方法可以进一步包括：
在该时间段内并基于该加热需求，确定该加热模式的加热占空比；
在该时间段内并基于该冷却需求，确定该冷却模式的冷却占空比。
该控制动作可以包括：响应于该加热占空比以及该冷却占空比低于第一阈值，在该可逆热泵组件已经处于该加热模式的情况下，在时间上延迟该可逆热泵组件到该冷却模式的设置，或者在该可逆热泵组件已经处于该冷却模式的情况下，在时间上延迟该可逆热泵组件到该加热模式的设置。
该控制动作可以包括：响应于该加热占空比以及该冷却占空比高于第二阈值，临时将该热泵设置为以大于该加热需求所指示的输出的输出来输送热量，从而减小该加热占空比，和/或临时将该热泵设置为以大于该冷却需求所指示的输出的输出来输送冷，从而减小该冷却占空比。
该方法可以进一步包括：响应于所识别的同时期望，临时将该热泵设置为以大于该加热需求所指示的输出的输出来输送热量，从而减小该加热占空比，和/或临时将该热泵设置为以大于该冷却需求所指示的输出的输出来输送冷，从而减小该冷却占空比。
该方法可以进一步包括将加热优先级等级与该加热需求相关联以及将冷却优先级等级与该冷却需求相关联，其中，该控制动作进一步基于该加热优先级等级和该冷却优先级等级。
将加热优先级等级与加热需求相关联的动作可以包括将特定加热优先级等级与特定加热需求相关联。
将冷却优先级等级与冷却需求相关联的动作可以包括将特定冷却优先级等级与特定冷却需求相关联。
该控制器的上述特征在适用时也适用于此第二方面。为了避免过度重复，参考上文。
根据下面给出的详细说明，本发明的进一步适用范围将变得清楚。然而，应理解，详细说明和具体示例虽然指示了本发明的优选实施例，但仅以说明性的方式给出，因为本领域普通技术人员根据该详细说明将清楚本发明的范围内的各种变化和修改。
因此，应理解，本发明不限于所描述的装置的具体零部件或所描述的方法的步骤，因为这种装置和方法可以改变。还应理解，本文所使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，并不旨在是限制性的。必须注意，除非上下文另有明确规定，否则如在本说明书和所附权利要求中所使用的那样，冠词“一(a)”、“一个(an)”、“该(the)”以及“所述(said)”旨在意指存在一个或多个要素。因此，例如，提及“单元”或“该单元”可以包括若干装置等。此外，词语“包括(comprising)”、“包含(including)”、“含有(containing)”和类似用语不排除其他要素或步骤。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明的这些和其他方面，这些附图示出了本发明的实施例。提供了附图以展示本发明的实施例的一般结构。在所有附图中，相同的附图标记指代相同的要素。
图1是区域热能分配***的示意图。
图2是与热能网、加热回路和冷却回路连接的可逆热泵组件的示意图。
图3是用于控制图2的可逆热泵组件的控制器的示意图。
图4是用于控制图2的可逆热泵组件的方法的框图。
具体实施方式
现在下文将参照附图对本发明进行更全面的描述，在附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施而不应被解释为限于本文中阐述的这些实施例；而是，这些实施例被提供用于获得彻底性和完整性、并且向技术人员充分地传达本发明的范围。
在图1中，展示了区域热能分配***1。区域热能分配***1包括热能回路10和多个建筑物5。热能回路10被配置为将建筑物5互连，使得呈加热和/或冷却形式的热能可以被分配到建筑物5和/或从这些建筑物中分配。因此，热能回路10可以被视为区域热能回路。多个建筑物5与热能回路10热联接。热能回路10被布置为使流过热能回路10的传热液体中的热能循环和储存该热能。
热能回路10的传热液体可以包括水。然而，可以替代性地使用其他传热液体。一些非限制性的示例是氨、油、乙醇和防冻液体(比如乙二醇)。传热液体还可以包括两种或更多种上述传热液体的混合物。要使用的特定混合物是与防冻液体混合的水。
热能回路10包括允许传热液体流过的两个导管12、14。这两个导管12、14的传热液体的温度被设置为是不同的。热能回路10中的热导管12被配置为允许第一温度的传热液体流过。热能回路10中的冷导管14被配置为允许第二温度的传热液体流过。第二温度低于第一温度。
在传热液体是水(可能添加有防冻液体)的情况下，热的传热液体的适当温度范围在5℃至45℃之间，并且冷的传热液体的适当温度范围在0℃至40℃之间。第一温度与第二温度之间的适当温度差在5℃至16℃的范围内、优选地在7℃至12℃的范围内、更优选地在8℃至10℃的范围内。
优选地，该***被设置为以取决于气候而变化的滑移温度差(slidingtemperature difference)来操作。优选地，滑移温度差是固定的。因此，温度差可以被设置为以固定的温度差瞬间滑移。
热导管12和冷却导管14是分开的。热导管12和冷却导管14可以并行布置。热导管12和冷却导管14可以被布置为管道的闭环。热导管12和冷却导管14在建筑物5处流体地互连，以便允许将热能传递到建筑物5和从这些建筑物传递热能。这将在下面进一步更详细地讨论。
热能回路10的这两个导管12、14可以由塑料管、复合管、混凝土管或金属管形成。根据一个实施例，可以使用高密度聚乙烯(HDPE)管。这些管可以是单壁管。这些管可以是不保温的。根据一个实施例，热能回路10主要布置在地面中。地面将用作热能回路10的热惰性体。因此，管道的保温没有额外的价值。例外情况是安装在气候非常温暖的城市或气候非常寒冷的城市中。在这些城市，在一年的关键时期，地面的惰性的害处可能多于好处。在这些城市，可能需要在管道的一个或两个管上进行保温。
根据一个实施例，热能回路10的这两个导管12、14针对高达1MPa(10巴)的压力确定尺寸。根据其他实施例，热能回路10的这两个导管12、14可以针对高达0.6MPa(6巴)的压力或高达1.6MPa(16巴)的压力确定尺寸。
区域热能分配***1可以包括热服务器设备2。热服务器设备2起外部热源和/或散热器的作用。热服务器设备2的功能是维持热能回路10的热导管12与冷导管14之间的温度差。即，热服务器设备2可以用于平衡区域热能分配***1，使得当热能回路10达到温度端点时，热服务器设备2被布置为将热能吸入到热能回路10或使热能从该热能回路散发。在冬季，当热导管12达到其最低温度端点的可能性更高时，热服务器设备2用于向热能回路10添加热能。在夏季，当冷导管达到其最高温度端点的可能性更高时，热服务器设备2用于从热能回路10减去热能。
建筑物5包括至少一个可逆热泵组件100。一个特定建筑物5可以包括多于一个可逆热泵组件100。
可逆热泵组件100被配置为连接至热能回路10。可逆热泵组件100被配置为连接至加热回路140。可逆热泵组件100被配置为连接至冷却回路150。
加热回路140可以是配置在建筑物5内的局部加热回路。加热回路140被配置为允许传热液体流过。加热回路140可以是舒适加热***、过程加热***和热自来水生产***中的一个或多个。
冷却回路140可以是配置在建筑物5内的局部冷却回路。冷却回路150被配置为允许传热液体流过。冷却回路150可以是舒适冷却***、过程冷却***、制冷***和冷冻***中的一个或多个。
可逆热泵组件100可以被设置为在加热模式下或冷却模式下操作。因此，特定的可逆热泵组件100可以选择性地被设置在加热模式下或冷却模式下。
在加热模式下，可逆热泵组件100充当散热器。因此，可逆热泵组件100被布置为从热能回路10移除热能。或者换言之，可逆热泵组件100被布置为将热能从热能回路10的传热液体传递到加热回路140的传热液体。这是通过将热能从取自热导管12的传热液体传递到加热回路140的传热液体来实现的，使得返回到冷导管14的传热液体具有低于第一温度的温度、并且优选地具有等于第二温度的温度。
因此，可逆热泵组件100可以安装在建筑物5中以充当向一个或多个局部加热回路140供热的提供器。作为非限制性示例，局部加热回路140可以被布置为输送舒适加热、过程加热或热自来热水制备。替代性地或组合地，局部加热回路140可以输送(delive)池加热或冰雪清除。因此，可逆热泵组件100一旦被设置成加热模式就被配置为从热导管12的传热液体获得热量，并且产生流动到冷导管14中的冷却的传热液体。因此，一旦被设置成加热模式，可逆热泵组件100就将热导管12与冷却导管14流体地互连，使得热的传热液体可以从热导管12流过可逆热泵组件100，并然后在传热液体中的热能已经被可逆热泵组件100消耗之后，流动到冷却导管14中。一旦被设置成加热模式，可逆热泵组件100就操作以从热导管12汲取热能来对加热回路140进行加热，并然后将冷却的传热液体存放(deposit)到冷却导管14中。
在冷却模式下，可逆热泵组件100充当热源。因此，可逆热泵组件100被布置为将热能存放到热能回路10。或者换言之，可逆热泵组件100被布置为将热能从冷却回路150的传热液体传递到热能回路10的传热液体。这是通过将热能从冷却回路150的传热液体传递到取自冷导管12的传热液体来实现的，使得返回到热导管12的传热液体具有高于第二温度的温度、并且优选地具有等于第一温度的温度。
因此，可逆热泵组件100可以安装在建筑物5中以充当对一个或多个局部冷却回路150进行冷却的提供器。作为非限制性示例，局部冷却回路150可以被布置为输送舒适冷却、过程冷却或用于冷冻机和冰箱的冷却。替代性地或组合地，局部冷却器可以输送用于溜冰场和滑雪中心或冰雪制造的冷却。因此，可逆热泵组件100一旦被设置成冷却模式就被配置为从冷导管14的传热液体获得冷却，并且产生流动到热导管12中的加热的传热液体。因此，一旦被设置成冷却模式，可逆热泵组件100就将冷导管14与热导管12流体地互连，使得冷的传热液体可以从冷导管14流过可逆热泵组件100，并然后在热能已经通过可逆热泵组件100存放到传热液体中之后，流动到热导管12中。可逆热泵组件100操作以从冷却回路150提取热量，并且将提取的热量存放到热导管12中。
特定的可逆热泵组件100可以连接至一个加热回路140和一个冷却回路150。这例如在图1的建筑物5a和5c中被展示。
建筑物可以包括多个可逆热泵组件100，这些可逆热泵组件各自连接至一个加热回路140和一个冷却回路150。这例如在图1的建筑物5b中被展示。
多个可逆热泵组件100可以连接至一个加热回路140和一个冷却回路150。这例如在图1的建筑物5d中被展示。如果这样，该多个可逆热泵组件100中的一个可逆热泵组件可以被设置成加热模式，以向该一个加热回路140提供加热，并且该多个可逆热泵组件100中的另一个可逆热泵组件可以被设置成冷却模式，以向该一个冷却回路150提供冷却。替代性地，该多个可逆热泵组件100中的两个或更多个可逆热泵组件可以被设置成加热模式，以向该一个加热回路140提供加热。又替代性地，该多个可逆热泵组件100中的两个或更多个可逆热泵组件可以被设置成冷却模式，以向该一个冷却回路150提供冷却。进一步替代性地，该多个可逆热泵组件100中的所有可逆热泵组件可以被设置成加热模式，以向该一个加热回路140提供加热。替代性地，该多个可逆热泵组件100中的所有可逆热泵组件可以被设置成冷却模式，以向该一个冷却回路150提供冷却。在第一特定时间点，可以使用以上指示的多个可逆热泵组件100的替代性设置中的一种设置，在另一特定时间点，可以使用以上指示的多个可逆热泵组件100的替代性设置中的另一种设置。因此，取决于加热回路140和冷却回路150的加热和冷却需要，可以不同地设置多个可逆热泵组件100。
特定的可逆热泵组件100可以连接至多个加热回路140。这例如在图1的建筑物5e中被展示。如果这样，可逆热泵组件100可以被配置为在第一时间点将热量输送到该多个加热回路140中的一个加热回路，并且在第二时间点将热量输送到这些加热回路140中的另一个加热回路，第二时间点不同于第一时间点。
特定的可逆热泵组件100可以连接至多个冷却回路150。这例如在图1的建筑物5f中被展示。如果这样，可逆热泵组件100可以被配置为在第一时间点将冷却输送到该多个冷却回路150中的一个冷却回路，并且在第二时间点将冷却输送到这些冷却回路150中的另一个冷却回路，第二时间点不同于第一时间点。
参照图2，现在将讨论可逆热泵组件100的功能。可逆热泵组件100包括具有第一侧120和第二侧130的热泵110、第一侧入口阀组件126、第二侧出口阀组件136。
热泵110的第一侧120包括允许传热液体流过热泵110的第一侧120的第一侧入口122和第一侧出口124。因此，热泵110被配置为使得区域热能分配***1的传热液体被允许经由第一侧入口122和第一侧出口124流过热泵110的第一侧120。
热泵110的第二侧130包括允许传热液体流过热泵110的第二侧130的第二侧入口132和第二侧出口134。因此，热泵110被配置为使得加热回路140和/或冷却回路150的传热液体被允许经由第二侧入口132和第二侧出口134流过热泵110的第二侧130。
第一侧入口阀组件126包括连接至第一侧入口122的热泵连接件126a、被布置为连接至热能网10的热导管12的热导管连接件126b、以及被布置为连接至热能网10的冷导管14的冷导管连接件126c。第一侧入口阀组件126的所有连接件126a-c被配置为将第一侧入口阀组件126流体地连接至相应的装置/导管。可以使用管道形成任何这种连接。因此，热泵连接件126a被配置为将第一侧入口阀组件126与热泵110的第一侧入口122流体地连接。热导管连接件126b被布置为将第一侧入口阀组件126与热能网10的热导管12流体地连接。冷导管连接件126c被布置为将第一侧入口阀组件126与热能网10的冷导管14流体地连接。
第二侧出口阀组件136包括连接至第二侧出口134的热泵连接件136a、被布置为连接至加热回路140的加热回路连接件136b、以及被布置为连接至冷却回路150的冷却回路连接件136c。第二侧出口阀组件136的所有连接件136a-c被配置为将第二侧出口阀组件136流体地连接至相应的装置/回路。可以使用管道形成任何这种连接。因此，热泵连接件136a被配置为将第二侧出口阀组件136与热泵110的第二侧出口134流体地连接。加热回路连接件136b被布置为将第二侧出口阀组件136与加热回路140流体地连接。冷却回路连接件136c被布置为将第二侧出口阀组件136与冷却回路150流体地连接。
可逆热泵组件100被配置为选择性地被设置成加热模式或冷却模式。因此，在特定时间点，可逆热泵组件100可以被设置成加热模式或冷却模式中的一个。
一旦可逆热泵组件100被设置成加热模式，热泵110被配置为将热量从第一侧120传递至第二侧130。一旦可逆热泵组件100被设置成加热模式，第一侧入口阀组件126被配置为将热导管连接件126b与热泵连接件126a流体地连接。一旦可逆热泵组件100被设置成加热模式，第二侧出口阀组件136被配置为将热泵连接件136a与加热回路连接件136b流体地连接。一旦可逆热泵组件100被设置成加热模式，第一侧入口阀组件126可以被配置为将冷导管连接件126c与热泵连接件126a流体地断开连接。一旦可逆热泵组件100被设置成加热模式，第二侧出口阀组件136可以被配置为将热泵连接件136a与冷却回路连接件136c流体地断开连接。
一旦可逆热泵组件100被设置成冷却模式，热泵110被配置为将热量从第二侧130传递至第一侧120。一旦可逆热泵组件100被设置成冷却模式，第一侧入口阀组件126被配置为将冷导管连接件126c与热泵连接件126a流体地连接。一旦可逆热泵组件100被设置成冷却模式，第二侧出口阀组件136被配置为将热泵连接件136a与冷却回路连接件136c流体地连接。一旦可逆热泵组件100被设置成冷却模式，第一侧入口阀组件126可以被配置为将热导管连接件126b与热泵连接件126a流体地断开连接。一旦可逆热泵组件100被设置成冷却模式，第二侧出口阀组件136可以被配置为将热泵连接件136a与加热回路连接件136b流体地断开连接。
因此，热泵110被配置为将热量从第一侧120传递至第二侧130或反之亦然。这种热泵110可以被称为可逆热泵。可逆热泵可以包括第一侧线圈112、第二侧线圈114和换向阀116。
一旦热泵组件100被设置成加热模式，第一侧线圈112被配置为用作蒸发器，第二侧线圈114被配置为用作冷凝器，并且换向阀116被设置为使得热泵110的制冷剂从第一侧线圈112流动至第二侧线圈114。因此，从第一侧线圈112(充当蒸发器)流动的制冷剂将热能从热能网10运送(carries)到热泵110的第二侧130。蒸气温度在热泵110内通过对其进行压缩而增加。第二侧线圈114(充当冷凝器)然后将热能(包括来自压缩的能量)传递至热泵110的第二侧出口134。传递的热量将对加热回路140的传热液体进行加热。制冷剂然后被允许膨胀，并且因此冷却，并且在第一侧线圈112(充当蒸发器)中从热能网10吸收热量，并且循环重复。
一旦热泵组件100被设置成冷却模式，第二侧线圈114被配置为用作蒸发器，第一侧线圈112被配置为用作冷凝器，并且换向阀116被设置为使得热泵110的制冷剂从第二侧线圈114流动至第一侧线圈112。因此，一旦热泵组件100被设置成冷却模式，循环类似于以上结合热泵组件100被设置成加热模式所讨论的循环，但是第一侧线圈112现在是冷凝器并且第二侧线圈114(其达到较低的温度)是蒸发器。
热泵组件100可以进一步包括第一侧出口阀组件128。第一侧出口阀组件128包括连接至第一侧出口124的热泵连接件128a、被布置为连接至热能网10的热导管12的热导管连接件128b、以及被布置为连接至热能网10的冷导管14的冷导管连接件128c。第一侧出口阀组件128的所有连接件128a-c被配置为将第一侧出口阀组件128流体地连接至相应的装置/导管。可以使用管道形成任何这种连接。因此，热泵连接件128a被配置为将第一侧出口阀组件128与热泵110的第一侧出口124流体地连接。热导管连接件128b被布置为将第一侧出口阀组件128与热能网10的热导管12流体地连接。冷导管连接件128c被布置为将第一侧出口阀组件128与热能网10的冷导管14流体地连接。一旦可逆热泵组件100被设置成加热模式，第一侧出口阀组件128被配置为将热泵连接件128a与冷导管连接件126c流体地连接。一旦可逆热泵组件100被设置成加热模式，第一侧出口阀组件128可以被配置为将热泵连接件128a与热导管连接件128b流体地断开连接。一旦可逆热泵组件100被设置成冷却模式，第一侧出口阀组件128被配置为将热泵连接件128a与热导管连接件128b流体地连接。一旦可逆热泵组件100被设置成冷却模式，第一侧出口阀组件128可以被配置为将热泵连接件128a与冷导管连接件128c流体地断开连接。
热泵组件100可以进一步包括第二侧入口阀组件138。第二侧入口阀组件138包括连接至第二侧入口132的热泵连接件138a、被布置为连接至加热回路140的加热回路连接件138b、以及被布置为连接至冷却回路150的冷却回路连接件138c。第二侧入口阀组件138的所有连接件138a-c被配置为将第二侧入口阀组件138流体地连接至相应的装置/回路。可以使用管道形成任何这种连接。因此，热泵连接件138a被配置为将第二侧入口阀组件138与热泵110的第二侧入口132流体地连接。加热回路连接件138b被布置为将第二侧入口阀组件138与加热回路140流体地连接。冷却回路连接件138c被布置为将第二侧入口阀组件138与冷却回路150流体地连接。一旦可逆热泵组件100被设置成加热模式，第二侧入口阀组件138被配置为将热泵连接件138a与加热回路连接件138b流体地连接。一旦可逆热泵组件100被设置成加热模式，第二侧入口阀组件138可以被配置为将热泵连接件138a与冷却回路连接件136c流体地断开连接。一旦可逆热泵组件100被设置成冷却模式，第二侧入口阀组件138被配置为将热泵连接件138a与冷却回路连接件138c流体地连接。一旦可逆热泵组件100被设置成冷却模式，第二侧入口阀组件138可以被配置为将热泵连接件138a与加热回路连接件138b流体地断开连接。
热泵组件100可以进一步包括热泵组件模式控制器108a。热泵组件模式控制器108a被配置为选择性地将热泵组件100设置成加热模式或冷却模式。这可以例如通过将热泵组件模式控制器108a配置为控制热泵110、第一侧入口阀组件126和/或第二侧出口阀组件136来进行。热泵组件模式控制器108a可以进一步被配置为控制第一侧出口阀组件128。热泵组件模式控制器108a可以进一步被配置为控制第二侧入口阀组件138。热泵组件模式控制器108a通常是软件实现的。然而，热泵组件模式控制器108a可以是硬件和软件组合实现方式。热泵组件模式控制器108a的软件部分可以在处理单元上运行。热泵组件模式控制器108a被配置为向热泵组件100的要由热泵组件模式控制器108a控制的组件部分发送控制信号。
热泵组件模式控制器108a被配置为基于来自连接至热泵组件100的一个或多个局部加热回路140的加热需求和来自连接至热泵组件100的一个或多个局部冷却回路150的冷却需求，将热泵组件100设置为加热模式或冷却模式。加热需求可以包括与一个或多个局部加热回路140所期望的加热量有关的时间分辨信息。冷却需求可以包括与一个或多个局部冷却回路150所期望的冷却量有关的时间分辨信息。
关于加热/冷却量的时间分辨信息可以是预测的加热和/或冷却需求。该预测可以基于环境因素，比如天气条件和现象，和/或基于消费者的行为。由于环境因素造成的预测可以基于天气预报数据，例如预测的温度风暴、暴风雪或热浪。该预测可以基于与一个或多个加热/冷却回路140、150的历史加热/冷却排出量(outtake)有关的预先记录的时间分辨数据。该预测还可以基于一天的类型。因此，由此可以考虑工作日、假期、或对加热/冷却的需求相似的不规则现象。该预测还可以基于一天中的时间。因此，例如，可以考虑用于淋浴的热自来水的早高峰需求。该预测可以基于与热泵组件100所位于的建筑物的类型有关的数据。建筑物的类型可以是以下之一：住宅楼、商业楼、独立的房子或公寓建筑。不同类型的建筑物可能会对上述每种现象做出不同的反应。因此，如果事先知道例如暴风雪对独立的房子的影响大于对公寓大楼的影响。
结合图3示出了热泵组件模式控制器108a的更详细的示意图。热泵组件模式控制器108a包括收发器42、控制电路44和存储器48。
收发器42被配置为与一个或多个加热回路140和一个或多个冷却回路150、或一个或多个加热回路140和一个或多个冷却回路150的至少控制器连通。收发器42进一步被配置为与热泵110、第一侧入口阀组件126和/或第二侧出口阀组件136连通。收发器42可以进一步被配置成与第一侧出口阀组件128和第二侧入口阀组件138连通。连通可以包括数据传输等。数据传输可以包括但不限于下载和/或上传数据以及接收或发送消息。数据可以由热泵组件模式控制器108a处理。处理可以包括将数据存储在存储器中，例如热泵组件模式控制器108a的存储器48中，执行操作或函数等等。
控制电路44被配置为执行热泵组件模式控制器108a的函数和操作的整体控制。控制电路44可以包括处理器46，比如中央处理器(CPU)、微控制器或微处理器。处理器46被配置为执行存储在存储器48中的程序代码，以便执行热泵组件模式控制器108a的函数和操作。
存储器48可以是缓冲器、闪速存储器、硬盘驱动器、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器、随机存取存储器(RAM)或其他合适的设备中的一个或多个。在典型的布置中，存储器48可以包括用于长期数据存储的非易失性存储器和用作控制电路48的***存储器的易失性存储器。存储器48可以通过数据总线与控制电路44交换数据。在存储器48和控制电路44之间也可以存在随附的控制线和地址总线。
热泵组件模式控制器108a的函数和操作可以被实施为存储在热泵组件模式控制器108a的非暂时性计算机可读介质(例如，存储器48)上并且由控制电路44(例如，使用处理器46)执行的可执行逻辑例程(例如，代码行、软件程序等)的形式。此外，热泵组件模式控制器108a的函数和操作可以是独立的软件应用或形成执行与热泵组件模式控制器108a有关的附加任务的软件应用的一部分。所描述的函数和操作可以被认为是配置对应装置执行的方法。同样，虽然所描述的函数和操作可以在软件中实施，但是这种函数也可以通过专用硬件或固件或者硬件、固件和/或软件的某种组合来进行。
控制电路44被配置为执行需求确定函数50。需求确定函数50被配置为在一段时间内确定对来自连接至可逆热泵组件100的一个或多个局部加热回路140的热量的加热需求和对来自连接至可逆热泵组件100的一个或多个局部冷却回路140的冷的冷却需求。该时间段可以是将来的时间段。这是因为加热需求和冷却需求是与一个或多个加热回路140和一个或多个冷却回路150所需的加热/冷却量有关的时间分解预测信息。
控制电路44进一步被配置为执行控制函数52。控制函数52被配置为产生控制信号，该控制信号指示是否要将可逆热泵组件100设置为加热模式或冷却模式。控制函数52被配置为使用加热需求和冷却需求作为输入数据。
控制电路44进一步被配置为执行传输函数54。传输函数54被配置为将控制信号发送到热泵110。传输函数54还可以被配置为将控制信号发送到第一侧入口阀组件126、第二侧出口阀组件136、第一侧出口阀组件128和第二侧入口阀组件138中的一个或多个。传输函数54可以被配置为使用收发器42发送控制信号。
对特定热泵组件100的加热和冷却需求可能重叠。然而，热泵组件100可以在特定的时间点仅被设置为加热模式或冷却模式之一。因此，热泵组件模式控制器108a被配置为基于加热需求和冷却需求来控制可逆热泵组件100到加热模式或冷却模式的设置。因此，控制电路44可以进一步被配置为执行评估函数56。评估函数56被配置为识别将可逆热泵组件100设置为加热模式和冷却模式的同时期望。评估函数56被配置为使用加热需求和冷却需求作为输入数据。然后，控制函数52可以进一步被配置为在产生控制信号时使用所识别的将可逆热泵组件100设置为加热模式和冷却模式的同时期望。如果可逆热泵组件100已经处于冷却模式，则控制函数52可以被配置为延迟将可逆热泵组件100设置为加热模式的执行，反之亦然。控制函数52可以被配置为改变可逆热泵组件100到加热模式和冷却模式的设置，使得可以通过以穿插方式将可逆热泵组件100设置为加热模式和冷却模式来处理同时需求。
控制函数52可以进一步被配置为使可逆热泵组件100在加热模式或冷却模式下运行至少为模式转换时间的预定倍数的运行时间。模式转换时间是可逆热泵组件100从加热模式改变为冷却模式或反之亦然的时间。典型的转换时间是约几分钟，例如1到5分钟。预定数量可以设置在5到10的范围内。由此，可以限制花费在改变可逆热泵组件100的模式上的时间。因此，可以增加可逆热泵组件100的利用程度。
控制函数52可以进一步被配置为响应于识别的同时期望，临时设置热泵110以大于加热需求指示的输出的输出来输送热量。由此，可逆热泵组件100将需要处于加热模式的时间可以减少，并且可逆热泵组件100满足所有加热需求和冷却需求的可能性可以提高。
控制函数52可以进一步被配置为响应于识别的同时期望，临时设置热泵110以大于冷却需求指示的输出的输出来输送冷。由此，可逆热泵组件100将需要处于冷却模式的时间可以减少，并且可逆热泵组件100满足所有加热需求和冷却需求的可能性可以提高。
控制函数52可以被配置为响应于识别的同时需求，识别指示加热需求和冷却需求中时间上最长的需要的期望。此信息可以用于确定是否应增加热量排出量或冷排出量。如果对热量的期望指示了时间上最长的需要，则控制函数52可以被配置为增加热量排出量。如果对冷的期望指示了时间上最长的需要，则控制函数52可以被配置为增加冷排出量。
控制函数52可以进一步被配置为确定分别由于加热期望和冷却期望而需要将热泵设置为与最大热或冷排出量多接近。控制函数52可以进一步被配置为基于与热泵需要被设置为与最大热或冷排出量的接近度来临时增加热或冷排出量。例如，与最大排出量差距最大的排出量可能会增加最多。一些热量或冷排出量可能会增加，而另一些可能不会增加。例如，可以增加舒适加热(至少一段时间)以对建筑物进行预热。然而，一些排出量可能不会增加。例如，舒适制冷可能不会增加，仅一摄氏度或几摄氏度地增加舒适冷却的排出量将立即被那个建筑物中的人们认为是不舒服的。因此，可以有区别地确定不同类型的热和冷排出量的优先级。这将在本说明书的以下部分中进一步地更详细地讨论。
对于可逆热泵组件100的一些设置，甚至可以减少热或冷排出量，并且同时增加进行排出的时间。例如，这可能在对热或冷的期望指示对热或冷的短时期望的情况下。在本上下文中，短是指在可逆热泵组件100的转换时间以下。增加热泵110将处于特定模式的时间可以增加热泵110的寿命。
控制电路44可以进一步被配置为执行占空比函数58。占空比函数58被配置为在该时间段内确定加热模式的加热占空比。占空比函数58被配置为使用加热需求来确定加热占空比。占空比函数58被配置为在该时间段内确定冷却模式的冷却占空比。占空比函数58被配置为使用冷却需求作为用于确定冷却占空比的输入数据。占空比函数58可以被配置为确定可逆热泵组件100的总占空比。总占空比是加热占空比和冷却占空比的总和。
控制函数52可以进一步被配置为响应于总占空比低于第一阈值，在控制信号已经指示可逆热泵组件100要被设置为加热模式的情况下，在时间上延迟可逆热泵组件100到冷却模式的设置。第一阈值可以是80％或更小。控制函数52可以进一步被配置为响应于总占空比低于第一阈值，在控制信号已经指示可逆热泵组件100要被设置为冷却模式的情况下，在时间上延迟可逆热泵组件100到加热模式的设置。
控制函数52可以进一步被配置为响应于总占空比高于第二阈值，产生控制信号以包括信息来临时设置热泵110以大于加热需求指示的输出的输出来输送热量。由此，将减少加热占空比，并且可逆热泵组件100满足所有加热需求和冷却需求的可能性可以提高。第二阈值可以是80％或更高。控制函数52可以进一步被配置为响应于总占空比高于第二阈值，产生控制信号以包括信息来临时设置热泵110以大于冷却需求指示的输出的输出来输送冷。由此，将减少冷却占空比，并且可逆热泵组件100满足所有加热需求和冷却需求的可能性可以提高。
建筑物5的每个加热***包括连接至热泵组件100的一个或多个加热回路140。建筑物5的每个冷却***包括连接至热泵组件100的一个或多个冷却回路150。加热***的示例是热水生产***(例如，家用热水生产***)、舒适加热***和过程加热***。冷却***的示例是舒适冷却***和过程冷却***。热泵组件模式控制器108a可以被配置为有区别地确定来自加热***和冷却***的需求的优先级。例如，热泵组件模式控制器108a可以被配置为使冷却***的优先级高于加热***。这是因为冷却可能比加热具有更高的重要性。然而，热泵组件模式控制器108a可以被配置为使加热***的优先级高于冷却***。进一步地，热泵组件模式控制器108a可以被配置为有区别地确定多个加热回路中的不同加热回路140的优先级。例如，可以使热水产生回路的优先级高于舒适加热***。热泵组件模式控制器108a可以被配置为设置多个加热回路140中的哪一个加热回路被提供来自热泵组件100的加热。此设置可以基于不同加热电路140的优先级。进一步地，热泵组件模式控制器108a可以被配置为有区别地确定多个冷却回路中的不同冷却回路150的优先级。热泵组件模式控制器108a可以被配置为设置多个冷却回路150中的哪一个冷却回路被提供来自热泵组件100的冷却。此设置可以基于不同冷却回路150的优先级。根据具体示例，自来热水产生可以具有最高优先级，过程冷却可以具有第二最高优先级，舒适冷却可以具有第二最低优先级，而舒适加热可以具有最低优先级。根据另一个特定示例，自来热水产生可以具有最高优先级，过程冷却可以具有第二最高优先级，舒适加热可以具有第二最低最高优先级，而舒适冷却可以具有最低优先级。根据其他示例，过程冷却的优先级可以比热自来水产生更高。
控制函数52可以进一步被配置为产生控制信号以包括与以下一个或多个有关的信息。当控制信号包括与将可逆热泵组件100设置成加热模式、将热泵110的换向阀116设置成使得热泵110的制冷剂从第一侧线圈112流到第二侧线圈114有关的信息。当控制信号包括与将可逆热泵组件100设置成冷却模式、将热泵110的换向阀116设置成使得热泵110的制冷剂从第二侧线圈114流到第一线圈112有关的信息。
传输函数54可以进一步被配置成将控制信号发送到可逆热泵组件100的第一侧入口阀组件126、可逆热泵组件100的第二侧出口阀组件136中的一个或多个。控制函数52可以进一步被配置为产生控制信号以包括与以下有关的信息：当控制信号包括与将可逆热泵组件100设置为加热模式、将第一侧入口阀组件126设置为流体地连接热导管连接件126b和热泵连接件126a以及将冷导管连接件126c与热泵连接件126a流体地断开有关的信息时；以及当控制信号包括与将可逆热泵组件100设置为冷却模式、将第二侧出口阀组件136设置为流体地连接热泵连接件136a和加热回路连接件136b以及将热泵连接件136a与冷却回路连接件136c流体地断开有关的信息时。
参照图4，现在将讨论用于控制可逆热泵组件100的方法。该方法包括：在一段时间内，确定S400来自一个或多个局部加热回路140的加热需求和来自一个或多个局部冷却回路150的冷却需求。基于加热需求和冷却需求，控制S404可逆热泵组件100到加热模式或冷却模式的设置。加热需求可以包括与一个或多个局部加热回路140所期望的加热量有关的时间分辨信息。冷却需求可以包括与一个或多个局部冷却回路150所期望的冷却量有关的时间分辨信息。
该方法可以进一步包括基于加热需求和冷却需求识别S401将可逆热泵组件100同设置为加热模式和冷却模式的同时期望。控制动作S404可以进一步基于所识别的同时期望。
控制动作S404可以包括使可逆热泵组件100在加热模式或冷却模式下运行至少是模式转换时间的预定倍数的运行时间。
该方法可以进一步包括：在该时间段内并且基于加热需求，确定S402加热模式的加热占空比。该方法可以进一步包括在该时间段内并基于冷却需求确定S403冷却模式的冷却占空比。控制动作S404可以包括：响应于加热占空比以及冷却占空比低于第一阈值，在可逆热泵组件100已处于加热模式的情况下，在时间上延迟可逆热泵组件100到冷却模式的设置。控制动作S404可以包括在可逆热泵组件100已经处于冷却模式的情况下，在时间上延迟可逆热泵组件100到加热模式的设置。
控制动作S404可以包括：响应于加热占空比以及冷却占空比高于第二阈值，将热泵110临时设置为以大于加热需求所指示的输出的输出来输送热量，从而减少了加热占空比。
控制动作S404可以包括：响应于加热占空比以及冷却占空比高于第二阈值，将热泵110临时设置为以大于冷却需求所指示的输出的输出来输送冷，从而减少了冷却占空比。
该方法可以进一步包括：响应于识别的同时期望，将热泵110临时设置为以大于加热需求所指示的输出的输出来输送热量，从而减小加热占空比。
该方法可以进一步包括：响应于识别的同时期望，临时设置热泵110以大于冷却需求所指示的输出的输出来输送冷，从而减小冷却占空比。
该方法可以进一步包括将加热优先级等级与加热需求相关联，并且将冷却优先级等级与冷却需求相关联，其中，控制动作S404进一步基于加热优先级等级和冷却优先等级。将加热优先级等级与加热需求相关联的动作可以包括将特定加热优先级等级与特定加热需求相关联。将冷却优先级等级与冷却需求相关联的动作可以包括将特定冷却优先级等级与特定冷却需求相关联。
参照图2，热泵组件100可以进一步包括压力差确定装置106。压力差确定装置106被配置为确定热能回路10的热导管12与冷导管14的传热液体之间的局部压力差Δp。优选地，在热泵组件100连接至热能回路10的位置附近测量Δp。压力差确定装置106可以包括热导管压力确定装置106a和冷导管压力确定装置106b。热导管压力确定装置106a被布置为连接至热导管12，以用于测量热导管12的传热液体的局部压力p1h。冷导管压力确定装置106b被布置为连接至冷导管14，以用于测量冷导管14的传热液体的局部压力p1c。压力差确定装置106被配置为将Δp确定为热导管12的传热液体的局部压力与冷导管14的传热液体的局部压力之间的压力差。
压力差确定装置106可以实现为硬件装置、软件装置或其组合。消耗组件压力差确定装置106被布置为生成指示消耗组件局部压力差Δp的局部压力差信号。压力差确定装置106可以被配置为将局部压力差信号发送至流动模式控制器108b。流动模式控制器108b通常是软件实现的。然而，流动模式控制器108b可以是硬件和软件组合实现方式。流动模式控制器108b的软件部分可以在处理单元上运行。流动模式控制器108b和热泵组件模式控制器108a可以被实现为单个装置。
热泵组件100可以进一步包括流动控制器101。流动控制器101被配置为控制从热能网10到热泵110的传热流体的流动。因此，流动控制器101连接在热能网10与热泵110之间。流动控制器101可以连接在第一侧入口阀组件126与第一侧入口122之间。这是优选的，因为仅需要一个流动控制器101。因此，热泵110经由流动控制器101连接至热能网10。流动控制器101选择性地被设置成泵送模式或流动模式。基于根据下式的热泵组件局部输送压差Δpdp将流动控制器101选择性地设置成泵送模式或流动模式：
Δpdp＝Δp+Δpche
其中，Δpche是用于克服热泵110以及可能还有第一侧入口阀组件126和/或第一侧出口阀组件128上的压降的压差。这将在下面更详细地讨论。流动模式控制器108b可以被配置为将流动控制器101设置成泵送模式或流动模式。流动控制器101的实施例可以例如在同一申请人的PCT/EP 2017/083077中找到。
一旦设置成泵送模式，流动控制器101被配置为充当用于将传热液体从热能网10泵送到热泵110中的泵104。因此，当流动控制器101被设置成泵送模式时，来自热能网10的传热液体被泵送到热泵110中。当设置成流动模式时，流动控制器101被配置为充当用于允许将传热液体从热能网10流动到热泵110中的流动调节器102。流动调节器102可以被视为阀。因此，当流动控制器101被设置成流动模式时，来自热能网10的传热液体被允许流动到热泵110中。再次地，允许将传热液体从热能网10流动到热泵110中或者将传热液体从热能网10泵送到热泵110中的选择是基于热泵组件局部输送压差Δpdp做出的。
流动模式控制器108b被配置为将流动控制器101选择性地设置成泵送模式或流动模式。在泵送模式下，流动控制器101充当泵104。在流动模式下，流动控制器101充当流动调节器102。因此，流动控制器101被配置为选择性地充当泵104或流动调节器102。流动控制器101被配置为一旦充当泵104就将传热液体泵送通过流动控制器101。流动控制器101被配置为一旦充当流动调节器102就允许传热液体流过流动控制器101。
在热能回路10中，在热导管12与冷导管14中的传热液体之间的压差可以随时间改变。更确切地，在热导管12与冷导管14的传热液体之间的压差可以改变以使得压差从正变为负，或反之亦然。取决于热能回路10的热导管12与冷导管14之间的变化的压差并且取决于是否将可逆热泵组件100设置成加热模式或冷却模式，热能回路10的传热液体有时需要被泵送通过可逆热泵组件100，并且热能回路10的传热液体有时需要被允许流过可逆热泵组件100。下面直接给出一些示例。
假设可逆热泵组件100被设置成加热模式。因此，热能回路10的传热液体被设置成从热导管12经由热泵110的第一侧120传递至冷导管14。在热泵组件局部输送压差Δpdp指示热导管12中的局部压力比冷导管14中的局部压力更高的情况下，流动控制器101应被设置为允许传热液体流流过流动控制器101。因此，流动模式控制器108b被配置为将流动控制器101设置成流动模式。在热泵组件局部输送压差Δpdp指示热导管12中的局部压力比冷导管14中的局部压力更低的情况下，流动控制器101应被设置为将传热液体流从热导管12泵送至冷导管14。因此，流动模式控制器108b被配置为将流动控制器101设置成泵送模式。
假设可逆热泵组件100被设置成冷却模式。因此，热能回路10的传热液体被设置成从冷导管14经由热泵110的第一侧120传递至热导管16。在热泵组件局部输送压差Δpdp指示冷导管14中的局部压力比热导管12中的局部压力更高的情况下，流动控制器101应被配置为允许传热液体流流过流动控制器101。因此，流动模式控制器108b被配置为将流动控制器101设置成流动模式。在热泵组件局部输送压差Δpdp指示冷导管14中的局部压力比热导管12中的局部压力更低的情况下，流动控制器101应被配置为将传热液体流从冷导管14泵送至热导管12。因此，流动模式控制器108b被配置为将流动控制器101设置成泵送模式。
流动模式控制器108b还可以被配置为控制传热液体的通过流动控制器101的流速。相应地，流动模式控制器108b还可以被配置为控制流动控制器101的泵104以使得由泵104泵送的传热液体的流速受到控制。此外，流动模式控制器108b还可以被配置为控制流动调节器102以使得流过流动控制器101的传热液体的流速受到控制。
可逆热泵组件100可以进一步包括热导管温度确定装置105a和冷导管温度确定装置105b。热导管温度确定装置105a被布置为连接至热导管12，以用于测量热导管12的传热液体的局部温度th。冷导管温度确定装置105b被布置为连接至冷导管14，以用于测量冷导管14的传热液体的局部温度tc。热导管温度确定装置105a和冷导管温度确定装置105b可以连接至流动模式控制器108b，以用于向其传送th和tc。
可逆热泵组件100可以进一步包括出口温度确定装置105c。出口温度确定装置105c被布置为连接至返回导管，该返回导管将热泵110的第一侧出口124与第一侧出口阀组件128连接。出口温度确定装置105c被布置为测量离开热泵110的第一侧出口124并且返回到热能回路10的传热液体的出口温度t返回。出口温度确定装置105c可以连接至流动模式控制器108b，以用于向其传送t返回。
不同的温度th、tc和t返回可以用于控制热能回路10的传热液体的通过热泵110的流速。当可逆热泵组件100被设置成加热模式时，流速优选地被控制成使得t返回＝tc。当可逆热泵组件100被设置成冷却模式时，流速优选地被控制成使得t返回＝th。替代性地或组合地，并且独立于是否将可逆热泵组件100设置成加热模式或冷却模式，热能回路10的传热液体的通过热泵110的流速可以被控制成使得热泵110在限定的温度差下吸入或散发热量。5℃至15℃、优选地8℃至10℃的温度差对应于通过热泵110的最佳流动。热能回路10的传热液体的通过热泵110的流速可以由流动模式控制器108b通过控制通过流动控制器101的流速来控制。
因此，披露了一种可逆热泵组件100。热泵组件100包括具有第一侧120和第二侧130的热泵110。热泵110被配置为将热量从第一侧120传递至第二侧130或反之亦然。热泵组件100进一步包括第一侧入口阀组件126，该第一侧入口阀组件具有连接至第一侧120的热泵连接件126a、以及被布置为连接至包括热导管12和冷导管14的热能网10的热导管连接件126b和冷导管连接件126c。热泵组件100进一步包括第二侧出口阀组件136，该第二侧出口阀组件具有连接至第二侧130的热泵连接件136a、以及被布置为分别连接至加热回路130和冷却回路140的加热回路连接件136b和冷却回路连接件136c。可逆热泵组件100被配置为选择性地被设置成加热模式或冷却模式。在加热模式下，热泵110被配置为将热量从第一侧120传递至第二侧130。在加热模式下，第一侧入口阀组件126被配置为将热导管连接件126b与热泵连接件126a流体地连接。在加热模式下，第二侧出口阀组件136被配置为将热泵连接件136a与加热回路连接件136b流体地连接。在冷却模式下，热泵110被配置为将热量从第二侧130传递至第一侧120。在冷却模式下，第一侧入口阀组件126被配置为将冷导管连接件126c与热泵连接件126a流体地连接。在冷却模式下，第二侧出口阀组件136被配置为将热泵连接件136a与冷却回路连接件136c流体地连接。
此外，提供了一种区域热能分配***1，包括热导管12和冷导管14。区域热能分配***1还包括一个或多个可逆热泵组件100。相应地，区域热能分配***1包括热能回路10，该热能回路包括用于允许传热液体流过的热导管12和冷导管14。区域热能分配***1进一步包括一个或多个可逆热泵组件100。根据以上已经披露的内容，该一个或多个可逆热泵组件100可以经由流动控制器101连接至热能回路10。流动控制器101基于热导管12与冷导管14的传热液体之间的局部压力差而选择性地设置成泵送模式或流动模式。替代性地或此外，区域热能分配***1可以包括一个或多个可逆热泵组件100，该一个或多个可逆热泵组件经由阀(例如，流动调节器)和泵选择性地连接至热能回路10。因此，代替使用根据上述的流动控制器101，可逆热泵组件100可以经由阀和经由泵来连接至热能回路10。取决于可逆热泵组件100的模式并且取决于热能回路10的热导管12与冷导管14之间的在可逆热泵组件100与热能回路10之间的连接处的局部压力差，使用阀或泵来使热能回路10的传热液体流过可逆热泵组件100的热泵110的第一侧120。
优选地，使用可逆热泵组件100吸入或散发热量的需求是在限定的温度差下做出的。5℃至15℃、优选地8℃至10℃的温度差对应于穿过热泵110的最佳流动。
热导管12与冷导管14之间的局部压力差可以沿着热能回路10而变化。特别地，从热导管12和冷导管14之一来看，热导管12与冷导管14之间的局部压力差可以从正压力差变为负压力差。因此，特定的可逆热泵组件100有时可能需要将热能回路10的传热液体泵送通过对应的热泵110，并且可逆热泵组件100有时可能需要使热能回路10的传热液体流过对应的热泵110。相应地，将能够使区域热能分配***1内的所有泵送在可逆热泵组件100中发生。因此，提供了易于建造的区域热能分配***1。进一步地，提供了易于控制的区域热能分配***1。此外，由于所需的流动和压力有限，因此流动控制器101的泵组件可以基于频率控制的循环泵。
本领域的技术人员认识到，本发明绝不局限于上文描述的优选实施例。相反地，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。
例如，在以上讨论的实施例中，流动模式控制器108b和热泵组件模式控制器108a被讨论为实现为单个装置。然而，这两个不同的模式控制器108a、108b的功能可以分布在不同的物理装置上。例如，一个装置(充当热泵组件模式控制器108a)可以被配置为控制可逆热泵组件100被设置成加热模式或冷却模式，另一个装置(充当流动模式控制器108b)可以被配置为是否控制流动控制器101应被设置成流动模式或泵送模式。这两个不同的装置可以被配置为彼此通信。
另外，所披露的实施例的变化可以是技术人员在实践所要求保护的发明时通过学习附图、披露内容、以及所附权利要求而可以理解并实现的。

Claims (23)

1.一种控制器，该控制器被配置为选择性地将可逆热泵组件(100)设置为加热模式或冷却模式，该控制器包括控制电路(44)，该控制电路被配置为：
在一段时间内，使用需求确定函数(50)确定对要由该可逆热泵组件(100)输送的热量的加热需求和对要由该可逆热泵组件(100)输送的冷的冷却需求；
使用评估函数(56)识别同时加热需求和冷却需求，其中，该评估函数(56)被配置为使用该加热需求和该冷却需求作为输入数据；
使用控制函数(52)产生控制信号，该控制信号指示是否要将该可逆热泵组件(100)设置为该加热模式或该冷却模式，其中，该控制函数被配置为使用该加热需求、该冷却需求和所识别的同时加热需求和冷却需求作为输入数据，其中，产生该控制信号，使得响应于所识别的同时加热需求和冷却需求，临时设置该可逆热泵组件(100)的热泵(110)以大于该加热需求所指示的输出的输出来输送热量，从而减小加热占空比，和/或临时设置该热泵(110)以大于该冷却需求所指示的输出的输出来输送冷，从而减小冷却占空比；以及
使用传输函数(54)将该控制信号发送到该可逆热泵组件(100)的热泵(110)。
2.一种控制器，该控制器被配置为选择性地将可逆热泵组件(100)设置为加热模式或冷却模式，该控制器包括控制电路(44)，该控制电路被配置为：
在一段时间内，使用需求确定函数(50)确定对要由该可逆热泵组件(100)输送的热量的加热需求和对要由该可逆热泵组件(100)输送的冷的冷却需求；
使用控制函数(52)产生控制信号，该控制信号指示将该可逆热泵组件(100)设置为加热模式或冷却模式，其中，该控制函数被配置为使用该加热需求和该冷却需求作为输入数据；
在该时间段内，使用占空比函数(58)确定该加热模式的加热占空比和该冷却模式的冷却占空比，其中，该占空比函数被配置为使用该加热需求和该冷却需求作为输入数据；
其中，该控制函数(52)进一步被配置为响应于该加热占空比和该冷却占空比低于阈值，在该控制信号已经指示该可逆热泵组件(100)要被设置为该加热模式的情况下，在时间上延迟该可逆热泵组件(100)到该冷却模式的设置，或者在该控制信号已经指示该可逆热泵组件(100)要被设置为该冷却模式的情况下，在时间上延迟该可逆热泵组件(100)到该加热模式的设置；以及
使用传输函数(54)将该控制信号发送到该可逆热泵组件(100)的热泵(110)。
3.一种控制器，该控制器被配置为选择性地将该可逆热泵组件(100)设置为加热模式或冷却模式，该控制器包括控制电路(44)，该控制电路被配置为：
在一段时间内，使用需求确定函数(50)确定对要由该可逆热泵组件(100)输送的热量的加热需求和对要由该可逆热泵组件(100)输送的冷的冷却需求；
使用控制函数(52)产生控制信号，该控制信号指示是否要将该可逆热泵组件(100)设置为加热模式或冷却模式，其中，该控制函数被配置为使用该加热需求和该冷却需求作为输入数据；
在该时间段内，使用占空比函数(58)确定该加热模式的加热占空比和该冷却模式的冷却占空比，其中，该占空比函数被配置为使用该加热需求和该冷却需求作为输入数据；
其中，该控制函数(52)还被配置为响应于该加热占空比和该冷却占空比高于阈值而产生该控制信号，以包括用于临时设置该热泵(110)以大于该加热需求所指示的输出的输出来输送热量的信息，从而减小该加热占空比，和/或以包括用于临时设置该热泵(110)以大于该冷却需求所指示的输出的输出来输送冷的信息，从而减小该冷却占空比；以及
使用传输函数(54)将该控制信号发送到该可逆热泵组件(100)的热泵(110)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制器，其中，该加热需求包括与期望的加热量有关的时间分辨信息，其中，该冷却需求包括与期望的冷却量有关的时间分辨信息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制器，其中，从连接至该可逆热泵组件(100)的一个或多个局部加热回路(140)接收该加热需求。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制器，其中，从连接至该可逆热泵组件(100)的一个或多个局部冷却回路(140)接收该冷却需求。
7.根据权利要求1、3至6中任一项所述的控制器，其中，该控制电路进一步被配置为：
在该时间段内，使用占空比函数(58)确定该加热模式的加热占空比和该冷却模式的冷却占空比，其中，该占空比函数被配置为使用该加热需求和该冷却需求作为输入数据；
其中，该控制函数(52)进一步被配置为响应于该加热占空比和该冷却占空比低于第一阈值，在该控制信号已经指示该可逆热泵组件(100)要被设置为该加热模式的情况下，在时间上延迟该可逆热泵组件(100)到该冷却模式的设置，或者在该控制信号已经指示该可逆热泵组件(100)要被设置为该冷却模式的情况下，在时间上延迟该可逆热泵组件(100)到该加热模式的设置。
8.根据权利要求1,2、4至6中任一项所述的控制器，其中，该控制电路进一步被配置为：
在该时间段内，使用占空比函数(58)确定该加热模式的加热占空比和该冷却模式的冷却占空比，其中，该占空比函数被配置为使用该加热需求和该冷却需求作为输入数据；
其中，该控制函数(52)还被配置为响应于该加热占空比和该冷却占空比高于第二阈值而产生该控制信号，以包括用于临时设置该热泵(110)以大于该加热需求所指示的输出的输出来输送热量的信息，从而减小该加热占空比，和/或以包括用于临时设置该热泵(110)以大于该冷却需求所指示的输出的输出来输送冷的信息，从而减小该冷却占空比。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的控制器，其中，该控制函数(52)进一步被配置为产生控制信号以包括与以下有关的信息：
当该控制信号包括与将该可逆热泵组件(100)设置为该加热模式、将该热泵(110)的换向阀(116)设置为使得该热泵(110)的制冷剂从第一侧线圈(112)流到第二侧线圈(114)有关的信息时，
当该控制信号包括与将该可逆热泵组件(100)设置为该冷却模式、将该热泵(110)的换向阀(116)设置为使得该热泵(110)的制冷剂从该第二侧线圈(114)流到该第一线圈(112)有关的信息时。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的控制器，其中，该传输函数(54)进一步被配置为：
将该控制信号发送到该可逆热泵组件(100)的第一侧入口阀组件(126)，该第一侧入口阀组件(126)包括：连接至该热泵(110)的第一侧入口(122)的热泵连接件(126a)；连接至热能网(10)的热导管(12)的热导管连接件(126b)，该热导管(12)被配置为允许第一温度的传热液体流过；以及连接至该热能网(10)的冷导管(14)的冷导管连接件(126c)，该冷导管(14)被配置为允许第二温度的传热液体流过，该第二温度低于该第一温度；
将该控制信号发送到该可逆热泵组件(100)的第二侧出口阀组件(136)，该第二侧出口阀组件(136)包括：至该热泵(110)的第二侧出口(134)的热泵连接件(136a)；以及连接至该一个或多个加热回路(140)的加热回路连接件(136b)；连接至该一个或多个冷却回路(150)的冷却回路连接件(136c)；以及
其中，该控制函数(52)进一步被配置为产生该控制信号以包括与以下有关的信息：
当该控制信号包括与将该可逆热泵组件(100)设置为该加热模式、将该第一侧入口阀组件(126)设置为流体地连接该热导管连接件(126b)和该热泵连接件(126a)以及将该冷导管连接件(126c)与该热泵连接件(126a)流体地断开有关的信息时；并且
当该控制信号包括与将该可逆热泵组件(100)设置为该冷却模式、将该第二侧出口阀组件(136)设置为流体地连接该热泵连接件(136a)和该加热回路连接件(136b)以及将该热泵连接件(136a)与该冷却回路连接件(136c)流体地断开有关的信息时。
11.一种用于控制可逆热泵组件(100)的方法，该可逆热泵组件(100)包括具有第一侧(120)和第二侧(130)的热泵(110)，该热泵被配置为将热量从该第一侧(120)传递到该第二侧(130)，反之亦然，其中，该可逆热泵组件(100)被配置为选择性地设置为加热模式或冷却模式，其中，在该加热模式下，该热泵(110)被配置为将热量从该第一侧(120)传递到该第二侧(130)，并且其中，在该冷却模式下，该热泵(110)被配置为将热量从该第二侧(130)传递到该第一侧(120)，该方法包括：
在一段时间内，确定对要由该可逆热泵组件(100)输送的热量的加热需求和对要由该可逆热泵组件(100)输送的冷的冷却需求，
基于该加热需求和该冷却需求，识别将该可逆热泵组件(100)设置为该加热模式和该冷却模式的同时期望，
基于该加热需求、该冷却需求和所识别的同时期望来控制该可逆热泵组件(100)到该加热模式或该冷却模式的设置，使得响应于所识别的同时期望而临时设置该可逆热泵组件(100)的热泵(110)以大于该加热需求所指示的输出的输出来输送热量，从而减小加热占空比，和/或临时将该热泵(110)设置为以大于该冷却需求所指示的输出的输出来输送冷，从而减小冷却占空比。
12.一种用于控制可逆热泵组件(100)的方法，该可逆热泵组件包括具有第一侧(120)和第二侧(130)的热泵(110)，该热泵(110)被配置为将热量从该第一侧(120)传递到该第二侧(130)，反之亦然，其中，该可逆热泵组件(100)被配置为选择性地被设置为加热模式或冷却模式，其中，在该加热模式下，该热泵(110)被配置为将热量从该第一侧(120)传递到该第二侧(130)；其中，在该冷却模式下，该热泵(110)被配置为将热量从该第二侧(130)传递到该第一侧(120)，该方法包括：
在一段时间内，确定对要由该可逆热泵组件(100)输送的热量的加热需求和对要由该可逆热泵组件(100)输送的冷的冷却需求；
在该时间段内并基于该加热需求，确定该加热模式的加热占空比；
在该时间段内并基于该冷却需求，确定该冷却模式的冷却占空比；以及
基于该加热需求和该冷却需求，控制该可逆热泵组件(100)到该加热模式或该冷却模式的设置，其中，控制动作包括响应于该加热占空比以及该冷却占空比低于阈值，在该可逆热泵组件(100)已经处于该加热模式的情况下，在时间上延迟该可逆热泵组件(100)到该冷却模式的设置，或在该可逆热泵组件(100)已经处于该冷却模式的情况下，在时间上延迟该可逆热泵组件(100)到该加热模式的设置。
13.一种用于控制可逆热泵组件(100)的方法，该可逆热泵组件包括具有第一侧(120)和第二侧(130)的热泵(110)，该热泵(110)被配置为将热量从该第一侧(120)传递到该第二侧(130)，反之亦然，其中，该可逆热泵组件(100)被配置为选择性地被设置为加热模式或冷却模式，其中，在该加热模式下，该热泵(110)被配置为将热量从该第一侧(120)传递到该第二侧(130)；其中，在该冷却模式下，该热泵(110)被配置为将热量从该第二侧(130)传递到该第一侧(120)，该方法包括：
在一段时间内，确定对要由该可逆热泵组件(100)输送的热量的加热需求和对要由该可逆热泵组件(100)输送的冷的冷却需求；
在该时间段内并基于该加热需求，确定该加热模式的加热占空比；
在该时间段内并基于该冷却需求，确定该冷却模式的冷却占空比；以及
基于该加热需求和该冷却需求，控制该可逆热泵组件(100)到该加热模式或该冷却模式的设置，其中，控制动作包括响应于该加热占空比以及该冷却占空比高于阈值，临时将该热泵(110)设置为以大于该加热需求所指示的输出的输出来输送热量，从而减小该加热占空比，和/或临时将该热泵(110)设置为以大于该冷却需求所指示的输出的输出来输送冷，从而减小该冷却占空比。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，该加热需求包括与期望的加热量有关的时间分辨信息，其中，该冷却需求包括与期望的冷却量有关的时间分辨信息。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，进一步包括：
从连接至该可逆热泵组件(100)的一个或多个局部加热回路(140)接收该加热需求。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，进一步包括：
从连接至该可逆热泵组件(100)的一个或多个局部冷却回路(140)接收该冷却需求。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，进一步包括：
基于该加热需求和该冷却需求，识别将该可逆热泵组件(100)设置为该加热模式和该冷却模式的同时期望，以及
其中，该控制动作进一步基于所识别的同时期望。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其中，该控制动作包括使该可逆热泵组件(100)在该加热模式或该冷却模式下运行至少是模式转换时间的预定倍数的运行时间。
19.根据权利要求11、13至18中任一项所述的方法，进一步包括：
在该时间段内并基于该加热需求，确定该加热模式的加热占空比；
在该时间段内并基于该冷却需求，确定该冷却模式的冷却占空比；
其中，该控制动作包括：响应于该加热占空比以及该冷却占空比低于第一阈值，在该可逆热泵组件(100)已经处于该加热模式的情况下，在时间上延迟该可逆热泵组件(100)到该冷却模式的设置，或者在该可逆热泵组件(100)已经处于该冷却模式的情况下，在时间上延迟该可逆热泵组件(100)到该加热模式的设置。
20.根据权利要求11、12、14至19中任一项所述的方法，进一步包括：
在该时间段内并基于该加热需求，确定该加热模式的加热占空比；
在该时间段内并基于该冷却需求，确定该冷却模式的冷却占空比；
其中，该控制动作包括：响应于该加热占空比以及该冷却占空比高于第二阈值，临时将该热泵(110)设置为以大于该加热需求所指示的输出的输出来输送热量，从而减小该加热占空比，和/或临时将该热泵(110)设置为以大于该冷却需求所指示的输出的输出来输送冷，从而减小该冷却占空比。
21.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
响应于所识别的同时期望，临时将该热泵(110)设置为以大于该加热需求所指示的输出的输出来输送热量，从而减小该加热占空比，和/或临时将该热泵(110)设置为以大于该冷却需求所指示的输出的输出来输送冷，从而减小该冷却占空比。
22.根据权利要求11至21中任一项所述的方法，进一步包括：
将加热优先级等级与该加热需求相关联以及将冷却优先级等级与该冷却需求相关联，其中，该控制动作进一步基于该加热优先级等级和该冷却优先级等级。
23.根据权利要求22所述的方法，
其中，所述将该加热优先级等级与该加热需求相关联的动作包括将特定加热优先级等级与特定加热需求相关联；和/或
其中，所述将冷却优先级等级与该冷却需求相关联的动作包括将特定冷却优先级等级与特定冷却需求相关联。
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