CN109073241A - 热泵系统和用于控制热泵系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种热泵系统，包括热媒线路(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)；至少一个主热交换装置(422、433、452)，位于主侧热媒与从室外空气、水体或地面中选出的各个主热源或主冷源之间；至少一个副热交换装置(314、315、316)，位于副侧热媒与从室内空气、池水和自来水中选出的各个副热源或副冷源之间；以及控制装置(500)。本发明的特征在于，所述压缩机的速度能够被控制，所述阀门装置的开度是可调节的，所述压缩机的速度被控制，并且在给定所述压缩机的受控速度的情况下通过控制所述膨胀阀的所述开度来控制从所述膨胀阀流出的热媒的输出温度。本发明还涉及一种方法。

Description

热泵系统和用于控制热泵系统的方法

技术领域

本发明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(heat sink)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。

背景技术

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(bore hole)、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，被布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，被布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。

发明内容

本发明用于解决上面描述的问题。

因此，本发明涉及一种热泵系统，该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(expansion valve)；至少一个主热交换装置，被设置成在主侧热媒与从室外空气、水体或者地面中选出的各个主热源或主冷源之间传递热能；至少一个副热交换装置，被设置成在副侧热媒与从室内空气、池水和自来水中选出的各个副热源或副冷源之间传递热能；以及控制装置；所述系统的特征在于，所述压缩机的速度能够被控制，所述阀门装置的开度是可调节的，并且所述控制装置被设置成通过控制压缩机的速度控制所述热泵系统的功率，以及所述控制装置被设置成在给定所述压缩机的受控速度的情况下通过控制所述膨胀阀的开度来控制从所述膨胀阀流出的热媒的输出温度。

本发明还涉及一种控制热泵系统的方法，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；至少一个主热交换装置，被设置在主侧热媒与从室外空气、水体或地面中选出的各个主热源或主冷源之间传递热能；至少一个副热交换装置，被设置成在副侧热媒与从室内空气、池水和自来水中选出的各个副热源或副冷源之间传递热能；以及控制装置；所述方法的特征在于，所述方法包括通过所述控制装置控制压缩机的速度以实现所述热泵系统的特定功率的步骤，以及所述方法还包括在给定所述压缩机的受控速度的情况下通过所述控制装置调节所述膨胀阀的开度以实现从所述膨胀阀流出的热媒的特定输出温度的步骤。

附图说明

下文中，将参考本发明的示例性实施例以及附图对本发明进行详细描述，其中：

图1a为根据本发明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为根据本发明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为根据本发明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为根据本发明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示出根据本发明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200在这个热能转移的过程期间执行热泵动作。如下面将示例的，通过没有任何热泵动作的热交换，热能也可以在主侧400与副侧300之间被直接提供。

如图1a和1b所示，优选地，主侧400包括与内环热媒线路210、220、230、240、250分开的热媒线路410、420、430、440、450、460，其中，这两组线路通过热交换器214进行热传递。热交换器214以及热交换器215(见下文)中的一者或两者可以分别形成部件400、300的一部分，尽管优选地，热交换器214以及热交换器215可以为内环200的一部分。

然而，线路210、220、230、240、250以及410、420、430、440、450、460可以可替换地为同一线路，从而共享同一热媒。在一些实施例中，如图1a和1b中所示的将两个线路分开是有利的，因为这能够更自由地选择各自的适当的内环路以及主侧热媒，以使得适当的热媒能够在内部热泵线路210、220、230、240、250中使用，以及不同的适当的热媒能够在主侧线路410、420、430、440、450、460中使用，其中，相较于前者，后者典型地具有不同的温度需求等。另一方面，通过具有仅一条线路，循环泵461可以例如被省略，从而导致更低的成本，并且减少热交换器214中的不必要的热损失。另外，线路220中的管道可能要承受相当大的压力，而线路460中则不存在这种情况，因此，通过将线路220与线路460分开，能够减小系统100的成本。

类似地，副侧300包括热媒线路310、320，热媒线路310、320(如图所示)优选地是被隔离的，但是可以被内环热泵线路210、220、230、240共享。副侧热媒通过副侧线路310、320进行流动，通过使用热交换器215，流经内部热泵线路210、220、230、240、250的内环热媒与副侧热媒进行热交换。线路310、320中的流动由循环泵317驱动。

综上所述，显然，存在三个主要的管道线路，分别为：主侧400线路410、420、430、440、450、460；副侧300线路310、320；以及内部线路210、220、230、240、250。对于很多应用而言，图1a中所示的配置方式是优选的，也就是说，最好根据各自的热媒流动路线将三个主要的管道线路分开。然而，主侧线路和/或副侧线路在某种程度上可以与内部线路进行互连，以使得这些线路进行互通，特别是使得这些线路实际上形成连接的环路线路，热媒各自通过连接的环路线路以环路方式流动。因此，主侧热媒和内环热媒可以是相同的，并且副侧热媒和内环热媒也可以是相同的。在某些情况下，可以意识到的是，所有三个热媒也即主侧热媒、副侧热媒以及内环热媒都可以是同样的热媒，在同样的连接线路环路310、320、210、220、230、240、250、410、420、430、440、450、460中循环。还可能的是，上述线路被分为三段，有可能这三段各自具有不同的热媒。

在下文中，当出于各种原因是可能的和期望的时，所有这些可能性都会被认为是可适用的。

根据优选的实施例，至少两个主热交换装置422、433、452被布置成在主侧热媒与两个不同的主热源或主冷源中的至少一者之间转移热能，上述两个不同的主热源或主冷源可以从建筑物的室外空气、水体、地面或者排出气体中选择。在该场景中，“地面”可以为诸如图中所示的钻井之类的钻井431，但可以可替换地或附加地为例如浅埋在草坪中的收集器管道(collector conduit)等。

在附图中，主热源或主冷源被示例为将被加热和/或制冷的建筑物附近的室外空气，诸如扇式换流器的空气热交换器422被布置成将热能从副侧热媒转移至室外空气，或者从室外空气转移至副侧热媒；主热源或主冷源还被示例为地面，收集器管道433被布置在钻井431中，并且被布置成将热能从流经管道433的副侧热媒转移至钻井431周边的地面，或者反之亦然；以及主热源或主冷源还被示例为建筑物的排出气体，热交换器452被布置成将来自排出气体管453中的排出气体的热能转移至副侧热媒。上述的排出气体优选为来自建筑的通风空气。

这里，表述“主热交换装置”指的是用于实现主侧热媒与主热源或主冷源之间的热能转移的热交换装置，主热源或主冷源被布置以便其不会实质性地影响将使用根据本发明的系统进行加热和/或制冷的建筑物的温度。这种主热交换装置可以为例如被布置在室外或者至少在将被加热或者制冷的建筑物外围的装置422、433，或者可以对离开建筑物的排出气体进行操作，诸如装置452。可以意识到的是，可以存在面对面地操作同一热源或冷源的、多于两个的主热交换装置。除了图1a所示的三个主热交换装置412、422、433外，其他示例包括布置具有各自的收集器管道的若干并行的钻井。另外，还可以存在被并行使用的、多于两个的主热源或主冷源。在至少存在两个主热源或主冷源的情况下，这些主热源或主冷源优选地从室外空气、水体和地面中进行选择。

根据优选的实施例，存在至少一个副热交换装置314、315、316，用于在副侧热媒与两个不同的副热源或副冷源中的至少一者之间传递热能，其中两个不同的副热源或副冷源可以从室内空气、池水、自来水和建筑物的室外地面或者地板中选取。在附图中，这些副热源或副冷源被示例为建筑物内部的室内空气，室内扇式换流器314用于将热能从副侧热媒转移至室内空气，或者反之亦然；副热源或副冷源还被示例为隔离的室内液体加热环路，因为热交换器315用于将热能从副侧热媒转移至用于服务室内散热器332或者地热或地冷系统的室内水环路300，或者反之亦然；以及副热源或副冷源被示例为泳池342的水343，热交换器316被布置成将热能从副侧热媒转移至水343，或者反之亦然。图中未示出的选项是建筑物中的室外地面或者地板被加热和/或制冷。在后者的情况下，副侧热媒通过使用适当的副侧线路被导向室外地面或者地板中的环路，以用于加热最顶地面层。例如，室外地面或者地板可以是在冬天期间需要加热以使其不被冰雪覆盖的运动场，或者是需要制冷以保持冰不融化的冰球场。还可以存在被布置在副侧线路与被布置在地面中的热载体环路之间的热交换器。

可以意识到的是，图中所示的副热交换装置314、315、316仅为这种副热交换装置的示例，而且进一步地，这种副热交换装置也可以例如串联连接或者既串联又并联。

水环路330由循环泵331服务。

在某些实施例中，池342可以替代地为用于储存热自来水343的槽，其与池示例的主要区别在于水343对于温度的需求是不同的，也即，对于池来说，典型地期望大约20-30℃的水温，而对于热自来水槽的示例而言，则期望相当更高的温度，例如50-80℃。

如能够从图中看出的，副侧热源或冷源通过某种方式连接，以便从热泵部件200中传送出的热或冷能够选择性地被传送至一个或若干个副侧热源或冷源。在附图中，所示例的是副侧热源或冷源并行连接，关闭阀(shut-off valve)311、312、313各自被布置成以可选择的方式关闭这些副侧热源或冷源中的任意一者；以及内部热媒通过这些并行连接的管道310进行循环。如此，控制装置500(见下文)能够选择性地将热或冷从热泵部件200导向至副侧300处热或冷的一个或若干个接收方。

这里，表述“副热交换装置”指的是被配置以便其本质上影响将通过使用根据本发明的系统进行加热和/或制冷的建筑物的温度。这种副热交换装置可以为例如被布置以实现副侧热媒与热源或冷源之间的热转移的装置，该热源或冷源被布置于将通过使用根据本发明的系统进行加热和/或制冷的建筑物或者房地产的室内或者至少是内部或边界内。以与上面描述的主热交换装置的情况相类似的方式，可以存在着多于一个的、面对面地操作同一热源或冷源的副热交换装置，例如，具有各自的针对副侧热媒的或者既直接314又间接315、332地与室内空气进行热交换的热交换器的若干个并行的散热器环路；以及如附图中所示的，可以存在着多于两个的被并行使用的副热源或副冷源。

可以意识到的是，术语“热源或冷源”在这里用于指代某些类型的实体，这些实体具备吸收和发射热能的能力并可以因此被用于经由与热源或冷源的热交换来加热或制冷各自的热媒，所述热交换通过使用被布置成执行这种热交换的热交换装置实现。热媒是被实际地加热还是制冷取决于在特定时刻使用的操作原理，尤其取决于热源或冷源与热媒之间的相对温度差异。对于某些热源或冷源，例如泳池的水来说，只有一种类型的热传递(在那种特定的情况中，通过制冷相应的热媒来加热池水)将有可能或者总是被执行。关于源452，相应的情况是正确的，源452将有可能或者总是对排出气体进行制冷从而加热主侧热媒。

还可以意识到的是，术语“线路”在这里用于表示管道布置，热媒能够通过该管道布置进行流动。这种线路可以是闭环的或者可以不是闭环的。然而，这里使用的“环路线路”为热媒闭环线路。

进一步地，根据优选的实施例，系统100包括相应的温度传感器423、432、454，每个温度传感器被布置成测量每个相应的主热源或主冷源的温度。这种测量可以通过不同的方式执行。一个示例为直接测量所述热源或者冷源的温度，例如传感器423测量室外空气的温度或者传感器432测量特定深度处的钻井431的温度。然而，间接地测量所述热源或冷源的温度也是可能的，例如通过测量经过所述热源或冷源的主侧热媒在通过热交换器422、433、452之后的温度，有可能需要考虑关于特定的热源或冷源是如何影响流过所述热源或冷源的热媒的温度。对于温度传感器454而言情况是这样的，也即测量在主侧热媒流经热交换器452之后的温度。

在另一个示例中，一对温度传感器424、425被用作传感器423的代替或者补充方案，这对温度传感器424、425被布置成测量热交换器422的热媒上游和下游的温度；以及一对温度传感器434、435也可以被用作传感器432的代替或者补充方案，这对温度传感器434、435被布置成测量热交换器433的热媒上游和下游的温度。因此，有可能使用这两种基本测量原理的组合。

进一步地，根据优选的实施例，系统100包括阀门装置，用于选择性地将主侧热媒导向至主热交换装置422、433、452中的至少一者。在附图中，该阀门装置被示例为第一三通阀421，用于选择性地将主侧热媒从线路460(通过室外空气热交换器422)导向至线路420，或者(在不经过热交换器422的情况下)直接导向至三通阀431。阀门装置的另一示例为三通阀431，用于选择性地将副侧热媒从(从三通阀421或者从线路420到达三通阀431的)线路460导向至线路430(经过钻井431热交换收集器管道433)，或者(经由线路420)直接导向至线路440。第三个示例为三通阀451，用于选择性地将副侧热媒从线路430或440经由热交换器452导向至线路450，或者直接导向回线路460。

优选地，阀门装置被布置成以选择性的方式完全地或者大体上完全地切断向至少两个主热交换装置供给主侧热媒。从这个意义上来说，阀门装置包括三通阀421、431、451中的至少两个或者甚至全部三个，这些三通阀被视为单个的“阀门装置”一起工作。

此处，术语“选择性地导向”以及“选择性地切断”的含义为将热媒导向至一个或多个热源或冷源，或者切断热媒向一个或多个热源或冷源的通路，同时不将该热媒导向至其他的热源或冷源，或者不切断该热媒向其他的热源或冷源的通路。因此，阀门装置被布置成控制热媒在每一时间点被导向至哪些热源或冷源。

出于纯示例的目的，图1a中的箭头表示当主侧热媒被选择性地仅导向至室外空气热交换器422时的流动，而图1b中的箭头表示当主侧热媒被选择性地仅导向至地面收集器管道433时的流动。图1c和1d示出了在两种热源或冷源同时被使用时这两种流动的组合。

另外，优选地，控制装置500被布置成控制阀门装置421、431、451以及阀门装置411和212(见下文)。控制装置500可以为例如被本地布置于将被加热和/或制冷的建筑物中的服务器，或者为被远程布置并经由因特网连接到该建筑物的中心服务器(centrallylocated server)。控制装置500具有合适的有线和/或无线数字通信接口，其中系统100的许多传感器和/或致动器被控制装置500读取和/或控制。优选地，为了能够被控制装置500读取和/或控制，所有传感器、阀门以及其他可读的和/或可控制的设备，例如各种压缩机211以及各种膨胀阀232、242，通过适当的方式与控制装置500连接。优选地，控制装置500还具有常规的处理器和常规的数据库，并且运行软件功能以控制和监管热泵系统100。优选地，控制装置500被连接至外部的数据提供方，例如本地天气预报的提供方，或者被布置为从外部数据提供方接收数据，以用于在控制系统100的操作时使用。优选地，控制装置500还与各种室外和室内传感器(例如，温度、气压、湿度、日光照射率等传感器)相连接，这些传感器本身可以是常规的并且在附图中用标号501连带地被示出。通过使用这些外部数据和传感器，控制装置500被布置成控制系统100，其目的在于基于系统100的用户例如通过远程地使用由控制装置500提供的网络服务器用户接口装置做出的设置来随着时间的推移保持预设的室内温度间隔、相应的最低热自来水和池水温度等。下文中，将通过示例对控制装置500的控制功能进行说明。

系统100可以以若干不同的模式运行。如这里使用的，在“副侧加热操作模式”下，热能从至少一个主侧400热源中被转移，并经由如上描述的部件200中的热泵动作以及热交换被转移至至少一个热消耗副侧300冷源。相应地，在“副侧制冷操作模式”下，热能从至少一个副侧300热源中被转移，并经由如上描述的部件200中的热泵动作以及热交换被转移至至少一个主侧400冷源。在副侧制冷操作模式下，热能也可以如线路410所示例的那样(见下文)，在没有热泵的情况下，从副侧300被转移至主侧400。

如上所述，热泵部件200包括压缩机211，该压缩机优选地也起到泵的作用。压缩机211与四通阀212相连，四通阀212被布置成控制热泵部件200的功能，以相对于副侧300来说是制冷或者加热热泵。在加热操作中，内部热媒流在图1a-1c中用箭头示出，四通阀212将热媒导向至线路250，以经由热交换器215向副侧300传递热量。从副侧返回来之后，热媒流经包含膨胀阀242和止逆阀(non-return valve)241的线路240，在线路240之后，热媒流经热交换器214并经由线路220和四通阀212返回至压缩机211。

另一方面，在热泵部件200的制冷操作中，内部热媒流在图1d中用箭头示出，四通阀212被设置以使得从压缩机211中流出的内部热媒被导向至线路220以及之后被导向至热交换器214，以将热量传送至主侧400。此后，热媒流经包含膨胀阀232和止逆阀231的线路230，在线路230之后热媒传递至线路250以及热交换器215，以用于从副侧300吸收热量。此后，热媒经由四通阀212再次流回压缩机211。

止逆阀231、241用于确保根据内部热媒的流向内部热媒流经膨胀阀232或膨胀阀242。这种结构是用于实现热泵部件200的可逆性的简单但鲁棒的结构。

也就是说，热泵部件200优选为可逆的，换言之，在加热模式下，热泵部件200可以被设置为将热能从主侧400传送至副侧300，以及在制冷模式下，热泵部件200可以被设置为将热能从副侧300传送至主侧400。除了出于示例的原因在附图中示出的阀门布置方式之外，可逆性还可以使用其他的阀门布置方式来提供。控制装置500被布置成对于每个特定的时间点而言控制热泵部件200处于加热或制冷模式下。

根据优选的实施例，控制装置500被布置成在至少一个上述副侧加热操作模式下，测量主热源或主冷源的温度，并且被布置成控制阀门装置421、431、451选择性地将主侧热媒仅导向至具有最高温度的主热交换装置或者导向至具有最高温度的若干个主热交换装置，例如，当前最热的两个热源。

优选地，主侧热媒被选择性地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主热源或主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主热源或主冷源相关联的若干个主热交换装置。

这里，表述“适用于为热泵线路提供热量”的含义为所述主热源或主冷源足够热以能够经由热交换来加热热泵线路210、220、230、240、250、310、320、410、420、430、440、450、460中的至少一个热媒，目的在于如如上所述的那样向副热源或副冷源中的至少一者提供热量。如图1a-1c中所示的那样，这可能意味着，所述主热源或主冷源比在主侧热泵线路410、420、430、440、450、460中流动的主侧热媒更热，并流经内环热泵线路210、220、230、240、250的热交换器214。例如，主侧热媒温度可以在热交换器214的下游通过使用可选的温度传感器263被迅速测量，并与主侧热源或冷源的测量出的温度进行对比。在内环线路和主侧线路共享同一热媒的情况下，这或许可替换地意味着所述主热源或主冷源足够热，以致可以由控制装置500根据一些预定条件确定将能够在给定热泵线路的当前操作状态的情况下提供有效的加热。这些条件优选地取决于在热泵线路中流动的热媒的温度测量。

应当指出的是，如上所述，主热源或主冷源的温度可以被直接地或者间接地测量。

通过使用这种具有阀门系统的热泵系统100，其中阀门系统用于选择性地将主侧热媒导向至若干个不同的主侧热源或冷源并主动选择最热的一个或多个主侧热源或冷源将热能传递给热泵系统的热泵功能，所以热泵系统能够被允许总是高效率地操作。特别地，能够在更大的功率间隔内实现这种高效率，并且优选地不需要使用额外的热源(例如电加热)来处理功率需求峰值。

根据优选的实施例，控制装置500被布置成在至少一种操作模式下不将主侧热媒导向至所有适用于向热泵线路提供热量的主热交换装置422、433、452，而是将主侧热媒只导向至这些可用主热交换装置的子集。一个简单的示例是，在系统具有至室外空气热源和地面热源这两者的通路且由于这两者都足够热而因此都可用的情况下，控制装置可以将热媒仅导向至室外空气热源对应的热交换器422，因为室外空气热源比地面热源更热。由于存在着系统可用的许多不同的热源或冷源，所以相比于该简单示例而言，选择可能会更加复杂。

在第一优选的替代方案中，控制装置500被布置成首先基于如上描述的温度测量来评估主热交换装置422、433、452中的哪个或哪些适用于为热泵线路提供热量，并然后选择将主侧热媒导向至可用主热交换装置中的哪个。因此，在这种情况下，只有可用的热源或冷源才会被考虑被选出，并且，对这些可用的热源或冷源执行所述选择，被选出的可用的热源或冷源作为一个或若干个可用热源或冷源的子集。

在第二优选的替代方案中，控制装置500被布置成首先选择将主侧热媒导向至主热交换装置422、433、452中的哪个，也即如上所述的那样导向至具有一个或者若干个最热热源或冷源的热交换装置。此后，控制装置500被布置成调节热泵线路210、220、230、240、250、310、320、410、420、430、440、450、460的温度，以使其能够接受来自被选择的一个或若干个主热交换装置的热量。因此，这与第一优选的替代方案相比是相反的，第二优选的替代方案不是从可用的热源或冷源中进行选择，而是先执行选择，然后通过对热泵线路进行适当的温度调节的方式使被选择的热源或冷源变为可用的。这在需求高加热功率时是特别有利的，例如在需要将自来水尽快加热的副侧加热操作模式下。然后，当将热泵线路温度调低以便能够获取由被选择的热源或冷源提供的热量时，甚至在至少一个被选择的热源提供比在没有这种温度调节的情况下被采用的热源的温度更低的温度的情况下，为了最大的功率能够将更多的主热源或主冷源加入进来。特别地，优选的是，为了响应加热功率需求的瞬时增长，加入至少一个附加的热源或冷源，该附加的热源或冷源的温度低于当前采用的热源或冷源的温度。

为了更具体地进行说明，以如上所述的特殊情况为例，在该情况中，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，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，热交换器214被布置成与分离的主侧热媒线路410、420、430、440、450、460进行热交换，主侧热媒线路继而包括主热交换装置422、433、452。在这种情况下，控制装置500优选被布置成通过调节流经内环热交换器214的热媒的温度，执行对热泵线路的温度的调节。这种温度调节可以基于来自可选的温度传感器216的温度测量，温度传感器216被直接布置于所述热交换器214的上游和/或有可能下游。因此，内环热媒的温度被调节至低于从主侧热泵线路传送至热交换器214的热媒的温度，以使得主侧热媒能够加热内环热媒。可以理解的是，特别地，在存在若干个被选择的主热源或主冷源的情况下，被传送至热交换器214的主侧热媒可以具有与每个单独的热源或冷源的温度不同的温度。因此，传感器216测出的温度可以与传感器462或463测出的温度进行对比。通常，与主侧热媒进行热交换的内环热媒的温度被调节至低于被选择的具有最低温度的热源或冷源的温度。

特别地，优选的是，控制装置500被布置成通过调节压缩机211的功率和/或分离的泵的功率(在通过附加的泵对压缩机211进行补充的情况下)，来调节流经内环换热交换器214的内环热媒的温度。这种调节可以通过使用反馈环路中的传感器216的温度读数而被执行为调整环路(regulation loop)。除了控制压缩机211和/或上述附加泵，或者作为这种控制的替换，膨胀阀242的开度可以被控制以实现这种内环热媒温度。膨胀阀242的调整可以以类似的反馈环路来执行，或者这种反馈环路可以通过对压缩机211和/或上述附加泵以及膨胀阀242的控制来实现。

在这种调整过程期间，优选地，如下文进一步详述的，对压缩机211的控制被执行以实现期望的系统100功率，而膨胀阀242被控制以实现期望的热媒温度。

在内环和主侧线路共享同一个热载体的情况下，类似的调整可以被执行于所共享的热媒中。然后，热媒的温度可以使用温度传感器216来测量，并且压缩机211和/或附加泵和/或膨胀阀242可以被控制以实现热媒温度，使得热媒能够在流经被选择的主热源或主冷源的相应热交换装置时被加热。

特别地，在阀门装置被布置成选择性地将主侧热媒导向至的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(如图所示)的优选情况下，优选地，当传感器432测量的地面温度高于传感器412测量的室外空气温度时，只制冷地面，特别是只制冷钻井431。这也产生一种简单有效的不不必要地制冷地面的方式，其提供对地面中的可用热能的更有效的利用。

在排出气体能够通过管道453获取的情况下，以及在排出气体比室外空气更热的情况下，优选地使用热源452而不是热源422，至少只要热源433比热源452更冷。

相应地，根据优选的实施例，控制装置500被进一步布置成在副侧制冷操作模式下，控制阀门装置421、431、451选择性地将主侧热媒仅导向至由温度传感器423、424、425、432、434、435和/或454测量的、具有最低温度的主热交换装置。这将提供高操作效率。

在在副侧加热操作模式期间使用若干个主侧热源或冷源的优选实施例中，进一步优选地，控制装置500被布置成选择性地将主侧热媒导向至温度高于预定最低温度的主热交换装置中的至少两个主热交换装置。特别地，优选地，使用当前比预定最低温度更热的主热源中的所有或至少两个主热源。优选地，预定最低温度在0至10℃之间，更优选地，在2至5℃之间。特别地，优选的是，当地面热源433可用时，在室外空气的温度比地面的平均当前温度高不到大约2℃的情况下，室外空气(源422)不被用作热源。平均当前温度可以常规的方式来测量。

在在所提到的副侧制冷操作模式期间使用的类似的优选实施例中，也即在副侧制冷操作模式期间使用若干个主侧热源或冷源，则优选地，控制装置500被布置成选择性地将主侧热媒导向至温度低于预定最高温度的主热交换装置中的至少两个主热交换装置。特别地，优选的是，使用当前比预定最高温度更冷的主热源中的所有或至少两个主热源。优选地，预定最高温度在5至15℃之间，更优选地在7至10℃之间。特别地，优选的是，当地面冷源433可用时，在室外空气的温度比地面的平均温度低大于大约2℃的情况下，室外空气(源422)不被用作冷源。

特别地，设想了如下不同的副侧加热操作模式：

1、在寒冷的季节，例如温带气候中的冬季，当需要加热室内空气和自来水时，以及当室外空气比钻井431周围的地面更冷时，热能只能从地面汲取。换句话说，如图1b中的流箭头所示的那样，三通阀421被设置为左边和右边的出口被打开并且上方的出口(如附图中所示的方向)被关闭。同时，三通阀431被设置为左边和右边的出口被打开，但下方的出口被关闭。此后，主侧热媒如图1b所示的那样流动。如此，来自于地面的最高效的热量(相较于来自室外空气而言)能够被用于加热建筑物。需要说明的是，在该模式下，排出气体，如果可用的话，也同样可以被加热。这之后可以通过三通阀451来执行，其中，三通阀451的右边和下方出口被打开并且其左边出口被关闭，这也在图1b中示出。

2、在温暖的季节期间，例如温带气候的夏季，当室外空气比钻井431周围的地面更热时，热能只能从室外空气中汲取。因此，三通阀421被设置为左边和上方的出口被打开并且其右边的出口被关闭，而三通阀431被设置为左边和下方的出口被打开并且其右边的出口被关闭。此后，主侧热媒的流动将如图1a所示的那样。在这种情况下，以及在操作模式1的情况下，排出气体也可以被使用，例如如图1a和1b所示。

3、在两个热源(例如室外空气和地面)之间的温差小于预定值(例如5℃)的情况中，优选地，使用只有不需要操作风扇的热源，例如附图中示出的特殊情况中的地面热交换器433和排出气体热交换器452。

4、在副侧300处的加热需求异常大期间，三通阀421使其左边和上方的出口被打开而其右边的出口被关闭，并且三通阀431使其左边和右边的出口被打开而其下方的出口被关闭。然后，流将为如图1c和1b中所示的那样，而且两个主侧热媒都将被用于以比只使用其中一个热源所提供的常规加热功率更高的加热功率进行加热。在需要副侧300加热并且室外空气比地面更热的情况下(在这种情况下，室外空气与地面之间的大温差是被允许的)，该操作模式也是有用的。然后，主侧热媒将首先流经室外空气热交换器422，以使得室外空气对主侧热媒进行预热，之后，被预热后的热媒流经地面中的钻井431。如此，被加热过的主侧热媒将导致在热交换器214中与内部线路210、220、230、240、250进行热交换，而同时，钻井431周围的地面将会被重新补充热量。

5、在钻井431周围的地面比室外空气更冷期间，并且在当前在副侧300处没有加热或制冷需求时，优选地，三通阀421被设置为其左边和上方的出口被打开而其右边的出口被关闭，并且三通阀431被设置为其左边和右边的出口被打开而其下方的出口被关闭，而主侧热媒流为如图1c和1d所示的那样。同时，通过关闭压缩机211，内部线路210、220、230、240、250流被阻止活动，导致在热交换器214处没有热交换。该结果是因为热能从室外空气被移动至钻井431，从而有效地为钻井431周围的地面重新补充了热量，这在寒冷季节期间加热建筑物时或许会被用到。因此，这是一种钻井431热能再补充操作模式。需要说明的是，在这种情况下，三通阀411(见下文)使其左边和右边的出口被打开并且其上方的出口被关闭，以使得主侧400和副侧300之间不执行热转移。

钻井431热能再补充操作模式对于已经存在的、对于建筑物的加热需求来说尺寸过小的钻井(例如钻井431的深度)来说是优选的。在这种情况下，根据本发明优选实施例的方法包括：初始步骤，在该步骤中，系统100的部件通过使用已经存在的钻井431进行安装；该方法还包括在操作模式5下如上所述那样对钻井431重新补充热能的步骤。优选地，离开钻井431的热媒的温度被测量，并且其趋势被监控。然后根据该趋势在需要时对再补充模式进行初始化，以使得当钻井431周围的地面变得过冷时钻井431被重新补充热能。

除了上述的模式1-5，排出气体热交换器452只要在期望时就可以被用作热源，以增加系统100的效率。

如上所述，本发明还包括用于控制热泵设备100的方法。该方法包括：控制装置500测量副热源或副冷源的温度的步骤；以及在如上描述的副侧加热操作模式下的进一步的步骤，在该步骤中，控制装置500控制阀门装置421、431选择性地将主侧热媒仅导向至具有最高温度的主热交换装置，或者导向至具有最高温度的主热交换装置中的若干个主热交换装置。

根据优选的实施例，压缩机211的速度可以由控制装置500进一步动态地控制。进一步地，根据该实施例，同样借助控制装置500，膨胀阀232、242中的至少一者优选每一者的相应开度大小是可调节的。然后，控制装置500被布置成通过控制压缩机211的瞬时速度来控制热泵系统100的瞬时功率，以及控制装置500还被布置成在给定压缩机211的受控速度时，通过控制膨胀阀232、242的开度来同时控制从各个膨胀阀232、242中流出的热媒(在示例性实施例中，在附图中由内部热媒进行示例)的输出温度。

压缩机211的速度增加将导致压缩机211中的增加的压力差，同时导致从压缩机211中流出的内部热媒的增加的温度。开度更大的膨胀阀232、242将导致从所述膨胀阀232、242中流出的热媒流更大，但同时这种热媒的温度更低。因此，通过将压缩机211的速度设置为与期望的热泵功率相相应并之后将膨胀阀232、242调节至内部热媒的期望输出温度，具有特定温度的热媒(用于与副侧热消耗者进行热交换)以期望的加热功率被产出。

这导致了灵活的加热功率。在“常规(normal)”操作期间，压缩机211可以被设置为无最大速度，从而满足建筑物在“常规”状态下的加热功率需求。然而，在较高加热功率需求期间，压缩机211的速度可以被增大以满足更高的需求，同时仍然通过使用受控的更小的膨胀阀232、242开度产出具有期望温度的热媒。作为结果，热泵系统100能够被设计而无需额外的补充加热源(例如电气直接加热源)来处理峰值加热操作状况，以及仍然在大多数操作状况期间提供高效的操作。这提供了更好的经济性和环保考虑。另外，在没有被过度加热的情况下建筑物不能接受以常规速率进行加热期间，压缩机速度能够被控制降低以满足这种降低的加热需求，而不是完全被关闭。

将结合下面的优选实施方式解释进一步的优势。

需要说明的是，根据本发明的方法优选地包括相应的方法步骤，在该步骤中，压缩机211的速度由控制装置500控制以实现热泵系统100的特点热泵功率。另外，该方法包括以下步骤：在给定压缩机211的受控速度的情况下，膨胀阀232、242的开度由控制装置500进行调节以实现从膨胀阀232、242中流出的内部热媒的特定输出温度。

“在给定压缩机211的受控速度的情况下”控制膨胀阀232、242的含义为，压缩机211被控制在特定的速度，以及在压缩机211的速度为给定的变量的情况下膨胀阀232、242被控制以实现所述输出温度。

根据附图中所示的一个优选的实施例，热泵系统100包括如上解释的至少两个副热交换装置314、315、316，并且热泵系统100还包括如上所述的阀门装置311、312、313，所述阀门装置被配置成在控制装置500的控制下选择性地将副侧热媒导向至副热交换装置314、315、316中的一者或若干者，优选地以用于加热一个或若干个相应的副侧热消耗者。另外，控制装置500被布置成根据当前被用于热交换的副热交换装置314、315、316是什么来控制从膨胀阀242流出的热媒的输出温度。

因此，如果低温地板加热系统线路330是作为仅被使用的副侧热消耗者而起作用，则输出温度被控制到相对低的值，例如20-50℃之间，而且从膨胀阀242流出的热媒的流速相对应的大。另一方面，如果自来水343将被加热，则输出温度被控制到相对高的值，例如50-70℃之间，而且从膨胀阀242流出的热媒的流速相对应的小。因此，根据将被使用的副侧热消耗者是什么，热媒的温度能够在不变动该系统100的热泵功能的总体操作功率的情况下被改变。当存在若干个副侧热消耗者时，优选地，将最高温度期望的副侧热消耗者的期望热交换温度选为膨胀阀242的期望输出温度。在后一种情况中，反馈或者分流阀布置(未在图中示出)能够被用于降低流经低温需求的副侧热消耗者热交换器的副侧热媒的温度。

特别地，优选的是，热媒线路210、220、230、240、250、310、320、410、420、430、440、450、460包括至少两个副热交换装置314、315、316。然后，系统100可以以第一副侧加热操作模式被操作，在该模式中，副热交换装置314(或者与331和332结合的315)被用于将热能转移至室内空气。另外，系统100可以以第二副侧加热操作模式被操作，在该模式中，副热交换装置316被用于将热能转移至热自来水343。在这些先决条件下，膨胀阀242的开度被调节以便从膨胀阀242中流出的热媒在第二副侧加热操作模式下的输出温度要高于在第一副侧加热操作模式下的输出温度。这种不同的副侧加热操作模式然后可以被交替的使用，例如通过使用位于5到30分钟之间的交替时间间隔，以便随着时间的推移既向室内空气又向热自来水提供热量。

根据本发明的特别优选的实施例，对膨胀阀232、242开度的控制为根据各个温度传感器233、243的测量值的反馈控制，所述温度传感器被包含于热泵系统100中并被布置在各个膨胀阀232、242开口的下游。该测量值被提供至控制装置500，控制装置500之后以反馈方式动态地控制所述膨胀阀232、242，以根据热泵系统100的当前操作模式保持膨胀阀232、242的期望输出温度。

根据一个优选的实施例，对压缩机211速度的控制被控制，以满足系统100的期望总热泵功率并且基于一个或若干个主侧热源或冷源的给定当前温度。特别地，在该实施例中，热泵系统100包括至少一个温度传感器423、424、425、432、434、435、454，被布置成在所述主热交换装置进行热交换之后测量各个相应的主热交换装置的温度或者相应的主侧热媒的温度。系统100可以之后以第一主侧加热操作模式被操作，在该模式中，主热交换装置433中的至少一者被用于转移来自地面或者水体(例如湖泊)的热能，以及系统100可以以第二主侧加热操作模式被操作，在该模式中，主热交换装置422中的至少一者被用于转移来自室外空气的热能。根据该实施例，控制装置500被布置成控制压缩机211的速度，以便在给定主侧热媒的主热交换装置的当前测量温度的情况下，在热交换在当前使用的主侧加热操作模式下被执行后，热泵系统100的总瞬时加热功率被满足。需要说明的是，通过使用流经热交换器214的主侧热媒的不同温度，对于这两个主侧加热操作模式来说，满足特定总功率需求所需的压缩机211速度是不同的。可替换地，主侧热媒的温度也可以通过使用可选的温度传感器462而在热交换器214处被测量。

普通建筑，特别是小的能够容纳一个或两个家庭的房屋，典型地具有随着时间的推移有很大变化的热能需求。有时，能量需求将为0，而峰值能量需求或许会很高，其上限由例如房屋的大小、室内外空气之间的温度差以及热自来水利用来确定。对于处于温带气候例如处于北欧国家中的能够容纳一个或两个家庭的房屋而言，在一年中的任何给定时间点，其典型的热能需求可以在大概0-12kW之间。

通常来说，为了处理峰值需求，地热泵与仅在高峰期被使用的直接电加热相结合。当使用本发明的热泵系统100时，优选地，不使用任何仅在高峰产出期间使用的附加的加热系统，而且特别是不使用这种被布置成直接地或者通过液体散热器线路或者热自来水等对室内空气进行电加热的直接电加热系统。作为替代，优选地，使用如上所述的对压缩机211速度的控制来调节系统100的功率，以处理变动的加热(或者制冷)需求。

另一个常用的替代为使用积累槽，例如附加的水槽，以储存高峰需求期间使用的热能。根据本发明，优选地，除了可能的热自来水槽342之外，不必使用这种积累槽。根据一个实施例，然而，沿着线路310可能存在积累槽(未在图中示出)，其中副侧热交换器314、315、316中的全部或者一些可以从线路310中汲取热和/或冷。

下文中，特定的示例被用于描述根据本发明的热泵系统100的操作，特别是关于压缩机211和膨胀阀232、242的可变性。

在第一示例中，室外温度略微比建筑物所在位置的平常温度更低，例如，室外温度为0℃。由于建筑中的用户近来洗澡，所以所述建筑的当前加热需求较高，这是需要再次加热相对大量的热自来水的原因。并且，被传送至控制装置500的天气预报指出，在未来的几个小时中，室外温度将下降至甚至更低的温度。

因此，结果，控制装置500对操作模式进行初始化，在该操作模式中，最大热量将被传送至两个热交换器314和315以及热交换器316，以用于加热热自来水。此刻，测量的温度向控制装置500指示，能够从室外空气和钻井431这两者中有效地汲取能量。因此，主侧热媒循环流经两个热交换器422、433，以经由热交换器214将热能传送至内部线路210、220、230、240、250。压缩机211被设置为提供最大速度从而提高最大热泵功率，而且膨胀阀242被设置为在操作期间的每个时间点，在这两个副侧加热动作一次只被执行一个的情况下，使得温度适用于加热室内空气或热自来水(优选地，在替代方式中，阀311、312、313被激活，以使得副侧热媒每隔预定时间周期就被交替性地传送至热交换器314/315或者316)。为了加热室内空气，如如上所解释的，膨胀阀242将被设置到与用于加热自来水的情况相比开口更大的位置。在热交换器314/315和316同时被操作的情况下，膨胀阀242可以被设置，以便副侧热媒呈现适用于与室内空气热交换器314或315进行热交换的温度。

在第二示例中，膨胀阀232、242在不同的开度状态下被操作以实现不同的目的。例如，如果替代地期望非零热泵动作，则膨胀阀232、242必须在膨胀阀232、242的热媒上游和下游之间提供压力差。在后一情况中，膨胀阀232、242可以被控制装置500设置为位于0至50％开度之间的任一设置。

在压缩机211以全速进行操作的情况下，在示例的情况中，40％开度的膨胀阀232、242可以导致80℃的内部热媒。在压缩机211以50％的全速进行操作的情况下，膨胀阀232、242可以被设置为20％的开度，结果是在全速示例的大约一半的总瞬时功率的情况下提供85℃的内部热媒。因此，通过使用各种热泵功率能够实现相同或相近的热媒温度。

在第三示例中，其是北欧国家的夏天。室外温度为25℃，而且无需进行室内加热。然而，对热自来水的需求高于平时。并且，还需要加热池342。然后通过热交换器422，热能仅从室外空气中被汲取(提供更高的效率并避免地面的制冷)，而且通过控制压缩机211和膨胀阀242可以以适中的功率和高温度来传送热能至各个副侧自来水和池热交换器。在需要制冷室内空气的情况下，间歇性的/交替性的操作可以由控制装置执行，其中，在每隔预定时间周期期间，室内空气通过相应的副侧热交换器进行制冷，并且当如图1d所示的那样运行热泵部件200时通过如图1b所示的那样设置阀421、431来将热能推送至钻井431中(从而为钻井431重新补充热能)，并且在每隔预定时间周期期间，通过以图1a中所示的方式那样对阀421、431进行设置来从室外空气中汲取热能，对自来水和池水进行加热。功率和热媒温度被调节，以在每个预定时间周期期间适应特定的需求。

特别地，当存在过度加热自来水或池水的风险时，压缩机211的功率在该操作模式的加热过程中被控制下降。这将可以使热泵系统100避免因为安全原因而不得不被关闭，这也是传统系统的一个风险。

综上所述，优选的，根据本发明的可变压缩机211被标出刻度，以使其以处于建筑物的“常规”热泵需求或者接近“常规”热泵需求的峰值压缩机效率进行运转，并且使其也具备能够传送涵盖大多数操作先决条件的最大热泵功率的能力。例如，如果“常规”功率需求为大约5kW，则当采用5℃的主侧热媒(在本示例中，这将是在斯德哥尔摩地区使用钻井431时的常规温度)时，压缩机211应当以对应于5kW的速度以峰值效率或者接近峰值效率进行运转。以该功率并且在那些先决条件下运转热泵系统100所需的电功率降为大约1kW左右。

如下文所述，热泵系统100也允许在无需热泵动作(“免制冷”)的情况下进行直接制冷操作。在这个实施例中，热泵系统100包括相应的温度传感器423、424、425、432、434、435，用于在在主热交换装置422、433中进行热交换后测量主热交换装置422、433的温度或者主侧热媒的温度。然后，热泵系统100可以以第一副侧制冷操作模式被操作，在该模式中，热媒对室内空气进行制冷。在该操作模式下，控制装置500被布置成控制包含于热泵系统100的主侧400中的阀门装置411，以使得热泵部件200在第一副侧制冷操作中并且在所使用的主冷源的所测量温度低于预定温度值时被旁路。线路410中的循环泵413用于将主侧热媒提供至热交换器412，热交换器412继而用于将热能从线路310中的副侧热媒转移至线路410中的主侧热媒。如此，通过热交换器412，被制冷的主侧热媒将通过例如热交换器314和/或315实现制冷后的主侧热媒，制冷后的主侧热媒之后被用于制冷室内空气。在该情况中(其在图1d中被示出)，预定温度值可以比期望的室内空气温度低高至大约4-5℃。由于在该操作模式下不需要热泵，因此，如在上面解释的多个实施例中描述的那样，通过使用相同的能够提供灵活且高效的热能管理的热泵系统100，将花费更低的能量，同时仍将实现舒适的室内环境。

根据本发明的一个优选的实施例，热泵系统100能够在用于监测热泵系统100中的阀门泄漏的方法中被使用。就这一点而言，存在至少三个热交换装置314、315、316、422、433、452，如上所述的那样，被布置成在副热媒、内部热媒和/或主热媒与从室外空气、水体、地面、室内空气、池水或自来水中选出的相应热源或冷源之间传递热能。还存在阀门装置311、312、313、421、431、451，被布置成选择性地将热媒导向至热交换装置中的至少两个热交换装置。这已在上文进行了详细描述。

在该实施例中，热泵系统100包括多对温度传感器314a、314b；315a、315b；316a、316b；424、425；434、435；以及455；454，这些温度传感器被布置于热交换装置314、315、316、422、433、452中的至少一者、优选每一者的上游和下游。然后，如上所述的那样针对不同的操作模式，根据包括从温度传感器对中的传感器中读取的至少一个值的温度测量值，执行控制装置500关于将相应的热媒导向至哪个主和/或副热交换装置314、315、316、422、433、452的决定。另外，当相应的热媒未被导向至热交换装置中的特定的一个热交换装置时，控制装置500被布置成读取所述特定热交换装置的上游的测量温度值和下游的测量温度值，以将这些测量温度值彼此进行对比，以在这些测量温度值的差值大于预定值时发起警报。

也就是说，这种读取到的温度差指示，在用于将热媒导向至所述热交换器的阀门中存在泄漏，并且这种警报优选地被布置成向维护负责人员警告所述阀门需要维护或替换。该阀门可以为任意类型的阀门，例如，关闭阀或三通阀。

示例地，在没有热媒将被传送至热交换器314的情况中，关闭阀311被激活，目的是停止副侧热媒流经热交换器314。然后，读取温度传感器314a、314b并且如果从这些传感器中读取的值之间存在着大于预定值的检测到的温度差，则有可能关闭阀没有恰当地工作，并发起警报。

另一个示例为，如上所述的那样，温度传感器424、425被使用以确定在当前操作模式下没有使用热交换器422。因此，三通阀421被设置为其左边和右边的出口打开并且其上方的出口被关闭，导致没有主侧热媒流经通过热交换器422的线路420。在控制装置500此后读取到传感器424和425之间的温度差的情况下，这将表明三通阀没有恰当地工作，并针对该三通阀发起警报。

无论如何，由于温度差测量传感器为热泵系统100的一部分，所以通过使用这些传感器检测故障阀门仅为系统100增加了很小的额外的复杂度。

根据一个优选的实施例，该温度差仅在相应的热交换器已经停止作用后的某个时间段，例如至少5分钟，由控制装置500进行测量并确认，换句话说，控制装置500已经确定没有热媒将被导向至相应的热交换器。将使用控制装置的计算能力来避免发起关于断开特定热交换器的连接的错误警报。

根据另一优选的实施例，当相应的热交换器被断开连接时，换言之，当不接收任何热媒时，控制装置500随着时间的推移不断地测量所述温度差，并在读取到的绝对温度差增长至高于预定值(优选为至少2℃)时发起所述警报，其中绝对温度差为在之前测量但在所述热交换器断开连接后测量的、也即在热媒与所述热交换器断开连接时测量的参考读数与在该参考读数之后同时热交换器仍然被断开连接时测量的后读数之间的差值。

根据一个优选的实施例，当前使用的操作模式下的温度值在很长一段时间内持续地被测量，以向控制装置500提供与所测量的温度差如何变化相关的统计数据。然后，在所测量的温度差相对于0的偏离大于预定数量的标准偏差时发起警报。

该警报可以例如以数字消息的形式被自动地发送至预定的SMS、电子邮件或者其他类型的预注册的接收方。

因此，在这种情况下，根据本发明的方法包括：控制装置500读取包含从所述温度传感器对中读取的至少一个值的温度测量值，并且根据这些温度测量值确定将热媒导向至哪个热交换装置的步骤。然后，该方法还包括：当热媒未被导向至特定热交换装置时，控制装置读取该特定热交换装置的上游和下游的测量温度值，并对这些测量温度值进行互相对比，并在差值高于预定值时发起警报。

在上述的可替换系统中，也即热泵部件200以及主侧部件400共享同一热媒，则热交换器214因此未被使用。另外，在该可替换的系统中，热泵部件200优选地是不可逆的，而是仅被布置成用于加热。自由的制冷线路410也未被使用。

上述系统和方法用于解决本文最开始所提出的问题。

上文已经描述了优选的实施例。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的基本构想的情况下，可以对所公开的实施例进行很多修改。

例如，可以意识到的是，图中所示的热泵系统100的细节，例如温度传感器的位置、主/副热源或冷源的结合等可以根据环境而改变。

图中所示的实施例各自包括非常多的细节。这可以为本发明的实际实施例中的情况。然而，同样可以意识到的是，附图被详细示出的原因是为了示出本发明的若干不同的方面。因此，本发明的实施例可以仅包括权利要求书中所限定的数量有限的细节。例如，排出气体热交换器452可以用于或者不用于与图1a-1d中示出的其他特征相结合。

综上所述，上述的本发明的热泵系统100和方法的实施例和特征可以根据适用情况而进行自由结合。例如，主侧热源或冷源中的一个或者若干个可以被动态选择，以实现如上所述的热能利用，同时压缩机和膨胀阀可以被动态控制以在任何时刻都满足当前使用的副侧应用的瞬时需求的总热泵功率以及热媒温度。如此，对主侧热源或冷源的最佳使用方式可以为与期望的副侧能量使用相结合，在某种程度上从功能上将主侧400与副侧300断开连接，意义在于，这些侧可以以一侧独立于另一侧进行操作的方式被操作以实现当前的特定操作目的。

此外，以上与本发明的系统100相关的描述也相应地自由适用于根据本发明的方法，反之亦适用。

因此，本发明不限于所描述的实施例，而是可以在所附权利要求书的范围内进行变化。

Claims (14)

1.一种热泵系统(100)，包括热媒线路(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)，

至少一个主热交换装置(422、433、452)，被设置成在主侧热媒与从室外空气、水体或者地面中选出的各个主热源或主冷源之间传递热能，

至少两个副热交换装置(314、315、316)，被设置成在副侧热媒与从室内空气、池水、水和最顶室外地面层中选出的各个副热源或副冷源之间传递热能，

阀门装置(311、312、313)，被设置成选择性地将所述副侧热媒导向至一个或若干个所述副热交换装置，以及

控制装置(500)，

其中，所述压缩机的速度能够被控制，其中所述阀门装置的开度是可调节的，并且其中所述控制装置被设置成通过控制所述压缩机的速度来控制所述热泵系统的功率，其特征在于，所述控制装置被设置成在给定所述压缩机的受控速度的情况下以及在关于所述副侧热媒被导向至哪个副热交换装置的信息的基础上，通过控制所述膨胀阀的所述开度来控制从所述膨胀阀流出的热媒的输出温度。

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)被设置成在第一副侧加热操作模式和第二副侧加热操作模式下操作所述系统，其中在所述第一副侧加热操作模式下副热交换装置被用于将热能转移至室内空气以及在所述第二副侧加热操作模式下副热交换装置被用于将热能转移至自来水，以及所述控制装置被设置成调节所述膨胀阀(232、242)以便从所述膨胀阀中流出的热媒在所述第二副侧加热操作模式下的输出温度高于在所述第一副侧加热操作模式下的输出温度。

3.根据权利要求2所述的热泵系统(100)，其特征在于，所述控制装置(500)被设置成交替地在所述第一副侧加热操作模式和所述第二副侧加热操作模式下操作所述系统。

4.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，所述热泵系统(100)包括温度传感器(423、432、454)，所述温度传感器被设置成在在所述主热交换装置中进行热交换之后测量所述主热交换装置(422、433、452)中的温度或者所述主侧热媒的温度，所述控制装置(500)被设置成在第一主侧加热操作模式和第二主侧加热操作模式中操作所述系统，其中在所述第一主侧加热操作模式中主热交换装置被用于转移来自地面或者水体的热能以及在所述第二主侧加热操作模式中主热交换装置被用于转移来自室外空气的热能，以及所述控制装置(500)被设置成在给定在在当前使用的主侧加热操作模式下执行热交换之后所述主热交换装置中的当前温度或者所述主侧热媒的当前温度的情况下，控制所述压缩机(211)的速度以便所述热泵系统的总瞬时加热功率需求被满足。

5.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，所述对所述膨胀阀(232、242)开度的控制是根据来自温度传感器(233、243)的测量值的反馈控制，其中所述温度传感器被包含于所述热泵系统中并被设置在所述膨胀阀开口的下游，其中所述测量值被提供至所述控制装置(500)。

6.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，所述系统包括阀门装置(311、312、313、421、431、451)，所述阀门装置被设置成选择性地将所述热媒导向至所述主热交换装置和所述副热交换装置中的至少两者，所述控制装置(500)被设置成控制所述阀门装置，所述热泵系统包括既设置于至少一个所述热交换装置的上游又设置于所述至少一个所述热交换装置的下游的相应的温度传感器(314a、314b；315a、315b；316a、316b；423、424、425；432、434、435)，所述控制装置被设置成根据包含至少一个从所述传感器中读取的值的温度测量值来确定所述热媒将被导向至哪个热交换装置，以及当热媒未被导向至特定热交换装置时，所述控制装置被设置成读取所述特定热交换装置的上游和下游的测量温度值、将这些测量温度值彼此进行对比并在这些测量温度值之间的差值大于预定值时发起警报。

7.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，所述系统包括：至少两个主热交换装置(422、433、452)；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；所述控制装置(500)被设置成控制所述阀门装置，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。

8.一种用于控制热泵系统(100)的方法，所述热泵系统(100)包括热媒线路(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)，

至少一个主热交换装置(422、433、452)，被设置成在主侧热媒与从室外空气、水体或地面中选出的各个主热源或主冷源之间传递热能，

至少两个副热交换装置(314、315、316)，被设置成在副侧热媒与从室内空气、池水、自来水和最顶室外地面层中选出的各个副热源或副冷源之间传递热能，

阀门装置(311、312、313)，被设置成选择性地将所述副侧热媒导向至一个或若干个所述副热交换装置，以及

控制装置(500)，

其中，所述方法包括通过所述控制装置控制所述压缩机的速度以实现所述热泵系统的特定功率的步骤，其特征在于，所述方法还包括在给定所述压缩机的受控速度的情况下以及在关于所述副侧热媒被导向至哪个副热交换装置的信息的基础上，通过所述控制装置调节所述膨胀阀的开度以便实现从所述膨胀阀流出的热媒的特定输出温度的步骤。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括第一副侧加热操作模式和第二副侧加热操作模式，其中在所述第一副侧加热操作模式下副热交换装置被用于将热能转移至室内空气以及在所述第二副侧加热操作模式下副热交换装置被用于将热能转移至自来水，以及所述膨胀阀(232、242)的所述开度被调节以便从所述膨胀阀中流出的热媒在所述第二副侧加热操作模式下的输出温度高于在所述第一副侧加热操作模式下的输出温度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制装置(500)交替地在所述第一副侧加热操作模式和所述第二副侧加热操作模式下操作所述系统。

11.根据权利要求8-19中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述热泵系统(100)被促使包括温度传感器(423、432、454)，所述温度传感器用于在在所述主热交换装置中进行热交换之后测量所述主热交换装置(422、433、452)中的温度或者所述主侧热媒的温度，所述方法包括第一主侧加热操作模式和第二主侧加热操作模式，其中在所述第一主侧加热操作模式下主热交换装置被用于转移来自地面或者水体的热能以及在所述第二主侧加热操作模式下主热交换装置被用于转移来自室外空气的热能，以及所述控制装置(500)在给定在在当前使用的主侧加热操作模式下执行热交换之后所述主热交换装置中的当前温度或者所述主侧热媒的当前温度的情况下，控制所述压缩机(211)的速度以便所述热泵系统的总瞬时加热功率需求被满足。

12.根据权利要求8-11中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述热泵系统(100)被促使包括温度传感器(423、432、454)，所述温度传感器用于在在所述主热交换装置中进行热交换之后测量所述主热交换装置(422、433、452)中的温度或者所述主侧热媒的温度，所述方法包括第一副侧制冷操作模式，其中在所述第一副侧制冷操作模式下所述热媒对室内空气进行制冷，以及所述控制装置(500)控制包含于所述热泵系统中的阀门装置以使所述压缩机和膨胀阀在所述第一副侧制冷操作下并且在所使用的主冷源的测量温度低于预定值时被所述热媒线路旁路。

13.根据权利要求8-12中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述系统被促使包括阀门装置(311、312、313、421、431、451)，所述阀门装置用于选择性地将所述热媒导向至所述主热交换装置和所述副热交换装置中的至少两者，所述控制装置(500)控制所述阀门装置，所述热泵系统被促使包括既设置于至少一个所述热交换装置的上游又设置于所述至少一个所述热交换装置的下游的相应的温度传感器(314a、314b；315a、315b；316a、316b；423、424、425；432、434、435)，所述方法包括所述控制装置读取包含至少一个从所述传感器中读取的值的温度测量值、并基于这些温度测量值确定所述热媒将被导向至哪个热交换装置的步骤，以及所述方法还包括当热媒未被导向至特定热交换装置时，所述控制装置读取所述特定热交换装置的上游和下游的测量温度值、将这些测量温度值彼此进行对比、并在这些测量温度值之间的差值大于预定值时发起警报的步骤。

14.根据权利要求8-13中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述系统被促使包括：至少两个主热交换装置(422、433、452)；相应的温度传感器(423、432、454)，用于测量每个所述主热源或主冷源的温度；阀门装置(421、431、451)，用于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，所述控制装置(500)控制所述阀门装置，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，并且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所述主侧热媒仅导向至具有最高温度的所述主热交换装置或者导向至具有最高温度的所述主热交换装置中的若干主热交换装置。