CN109477643A - 用于控制局部冷却系统和局部加热系统之间的热传递的方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于控制局部冷却系统和局部加热系统之间的热传递的方法，所述方法包括：确定所述局部冷却系统的局部能量消耗需求(LCC1、LCC2)；确定所述局部加热系统的局部能量消耗需求(LHC1、LHC2)；基于所述局部冷却系统的局部能量消耗需求(LCC1、LCC2)和所述局部加热系统的局部能量消耗需求(LHC1、LHC2)，控制热泵(50、50’)，所述热泵(50、50’)连接在所述局部冷却系统和所述局部加热系统之间并被配置为将热量从所述局部冷却系统传递到所述局部加热系统。

Description

用于控制局部冷却系统和局部加热系统之间的热传递的方法

技术领域

本发明涉及用于控制局部冷却系统和局部加热系统之间的热传递的方法。

背景技术

世界上几乎所有大的发达城市具有并入其基础设施中的至少两种类型的能量分配网：用于提供加热的一个网和用于提供冷却的一个网。用于提供加热的网可以例如用于提供舒适和/或过程加热，和/或热的自来水制备。用于提供冷却的网可以例如用于提供舒适和/或过程冷却。

普通的用于提供加热的网是供气网，其提供可燃气体(通常为化石燃料气体)。由供气网提供的气体在建筑物处局部地燃烧，以提供舒适和/或过程加热，和/或热的自来水制备。替代的用于提供加热的网是区域加热网。区域加热网用于将通常以水的形式的加热的热传递液体提供至城市的建筑物。中央放置的加热泵站用于加热和分配热传递液体。热传递液体经由一个或多个供给管道递送到城市的建筑物且经由一个或多个返回管道返回到加热泵站。在建筑物处的局部，来自热传递液体的热量经由热交换器提取。进一步替代地，电能网的电能可用于加热。电能可例如用于加热自来水或用于加热用于舒适和/或过程加热的局部热传递液体。

普通的用于提供冷却的网是电能网。电能可例如用于运行冰箱或冰柜。电能可例如用于运行提供舒适冷却的空调。替代的用于提供冷却的网是区域冷却网。区域冷却网用于将通常以水的形式的冷冻的热传递液体提供至城市的建筑物。中央放置的冷却泵站用于冷却和分配热传递液体。热传递液体经由一个或多个供给管道递送到城市的建筑物且经由一个或多个返回管道返回到冷却泵站。在建筑物处的局部，来自热传递液体的冷量经由热交换器提取。

用于加热和/或冷却的能量的使用正在稳定增加，对环境产生负面的影响。通过改善能量分配网中分配的能量的利用率，对环境的负面影响可被降低。因此，需要改善能量分配网中分配的能量的利用率。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题中的至少一些。

根据第一方面，提供用于控制局部冷却系统和局部加热系统之间的热传递的方法。所述方法包括：

确定局部冷却系统的局部能量消耗需求(need)；

确定局部加热系统的局部能量消耗需求；

基于局部冷却系统的局部能量消耗需求和局部加热系统的局部能量消耗需要，控制热泵，该热泵连接在局部冷却系统和局部加热系统之间并被配置为将热量从局部冷却系统传递至局部加热系统。

首先，通过将热泵连接在局部冷却系统和局部加热系统之间并将热泵配置为将热量从局部冷却系统传递至局部加热系统，可以降低总体能量消耗。热泵的性能系数(COP)通常在4至5的范围内，即，针对给定的能量输入(通常为电功率)，热泵能够以将热量从冷却系统移动到加热系统的形式移动该能量输入的4至5倍。因此，在存在同时需要冷却和加热的时间段期间，可在相比于总增益的低能量输入下通过热泵将一定量的能量从冷却系统传递到加热系统。通过从冷却系统移除热量，冷却系统可在局部冷却系统的较低局部能量消耗需求下满足局部冷却需求。如果局部冷却系统例如连接到冷却网，则局部冷却系统不需要从局部冷却网提取全部局部冷却需求，因为一些热量通过热泵被移除。此外，通过将热量传递到加热系统，加热系统可在局部加热系统的较低局部能量消耗需求下满足局部加热需求。如果局部加热系统例如连接到加热网，则局部加热系统不需要从局部加热网提取全部局部加热需求，因为一些热量通过热泵被提供。

由于热泵需要能量输入，其应当被适当控制以实现期望的能量节省。简单地说，这通过以下各步骤执行：确定局部冷却系统的局部能量消耗需求；确定局部加热系统的局部能量消耗需求；基于局部冷却系统的局部能量消耗需求和局部加热系统的局部能量消耗需求，控制热泵。通过确定局部冷却系统的局部能量消耗需求，建立可从局部冷却系统提取的最大可用热量。通过确定局部加热系统的局部能量消耗需求，建立可有用地传递到局部加热系统的最大可用热量。通过控制热泵使得提取的能量和传递的能量在这些限制内，实现有效和有用的能量传递。

可注意到，如果系统中的一个或多个能够存储热量或冷量，则局部能量消耗需求不必严格同时。来自冷却系统的热量可例如传递到热自来水储水箱或传递到游泳池。只要能够存储热量或冷量的实体还能够接收热量或从其提取热量，仍然可考虑存在局部能量消耗需求。

该方法提供了对局部能量消耗和总体能量消耗两者的益处。局部主要旨在解释为是建筑物或建筑群，其中，在离彼此合理的距离内安装有冷却系统和加热系统，使得在两个系统之间安装热泵是合理的。

局部加热系统可包括加热回路，其具有：

供给管道，其用于具有第一温度的热传递流体的输入流，和

返回管道，其用于具有第二温度的热传递流体的返回流，第二温度低于第一温度。

局部冷却系统可包括冷却回路，其具有：

供给管道，其用于具有第三温度的热传递流体的输入流，和

返回管道，其用于具有第四温度的热传递流体的返回流，第四温度高于第三温度。

第四温度可低于第二温度。热泵可连接到局部冷却系统和局部加热系统。

控制局部冷却系统和局部加热系统之间的热传递的方法还可用做作平衡加热网、冷却网和/或电力网的需求和容量的辅助。这可通过引入加热控制参数、冷却控制参数和/或电力控制参数在控制方法中执行。

该方法还可包括引入加热控制参数并确定指示多个局部加热系统的总体加热消耗需求的值，该值与局部加热系统连接到的加热网的总体可用加热容量相关，其中，热泵的控制还基于加热控制参数的值。

该方法还可包括引入冷却控制参数并确定指示多个局部冷却系统的总体冷却消耗需求的值，该值与局部冷却系统连接到的冷却网的总体可用冷却容量相关，其中，热泵的控制还基于冷却控制参数的值。

该方法还可包括引入电力控制参数并确定指示总体电力需求的值，该值与热泵连接到的电网的总体可用电力相关，其中，热泵的控制还基于电力控制参数的值。

通过引入这些控制参数中的一个或多个并确定其值，然后基于这些值控制热泵，可以使用一个或多个建筑物的局部冷却系统、局部加热系统和/或热泵，以补偿(一个或多个)总体需求之间的相比于总体可用容量/功率的不平衡。如果存在例如关于冷却容量的相对高的总体需求，有益的是，热泵被运行到以下程度：使得局部系统不从冷却网提取任何冷却容量而是将所有需要的冷却能量从局部冷却系统传递到局部加热系统，即使在局部加热系统处不存在对所有该能量的实际需要。热量然后可以被局部存储在自来水箱或池中。只要提供有对冷却网的局部送风，允许一些热量短时间内从局部加热系统逸出是有益的。通过在连接到相同的冷却网和/或加热网和电网的多个建筑物中分别提供热泵，可以将更大数量的建筑物连接到某一容量的网，以允许针对不同用户在冷却和加热需求上的较大变化，允许冷却容量、加热能量和/或电能的更间歇的生产。

控制参数还可用来考虑其他因素，不仅是总体需求和可用容量之间的关系。参数还可考虑冷却容量、加热能量和电能的生产的环境影响。参数还可考虑预测。如果总的加热需求达到几乎有必要启动另一加热设备的热临界点，则加热控制参数可被确定且随后被设置成指示比实际情况甚至更大的总体加热消耗需求，且从而控制热泵使得热泵从冷却系统提取最大量的能量并降低对来自加热网的加热容量的需求，从而有希望地避免启动另一加热设备。控制参数可被表达为单位量的能的价格。控制参数可被表达为与能量的量无直接关系的数字索引值。

还可注意当局部系统被运行以辅助平衡全部的网时，局部消耗需求的确定不是用于系统执行其冷却/加热任务的实际需求，但可被考虑为可接收的限制，即，人造的局部消耗需求的值。

热泵可具有：

第一热交换器，其具有用于循环热传递流体的第一回路和用于循环热传递流体的第二回路，其中，第一回路具有连接到冷却回路的入口和出口，

第二热交换器，其具有用于循环热传递流体的第三回路和用于循环热传递流体的第四回路，其中，第四回路具有连接到加热回路的入口和出口，

其中，第二回路和第三回路是第一热交换器和第二热交换器的共有回路。

在本公开的上下文中，词语“热传递流体”应当被解释为具有传递热能的能力的流体。热传递流体可以将热能从一个地方运到另一个地方。热传递流体可包括水。然而，根据其他实施例，可使用其他热传递流体。一些非限制示例是氨、防冻液(如，乙二醇)、油和乙醇。热传递流体还可包括上面提到的热传递流体中的两个或更多个的混合物。

这允许将由冷却回路中的热传递流体吸收的热量再次用于加热加热回路的热传递流体，该吸收的热量通常经由区域冷却网运离建筑物或者通常使用例如冷却塔将该吸收的热量排放到环境。因此，在冷却回路从建筑物提取热量的需求被降低，同时通过区域加热网或供气网向建筑物提供热量的需求被降低。因此提供了在能量分配网中分配的能量的改善的利用率。

第一回路的入口可连接到冷却回路的返回管道。

第四回路的入口可连接到加热回路的返回管道。

第一回路的出口可连接到冷却回路的返回管道。通过将第一回路的出口连接到冷却回路的返回管道，热泵的安装导致了对热泵的控制系统的干扰的最小化和热泵的控制系统的适应性。

第一回路的入口相对于第一回路的出口可在上游连接到冷却回路的返回管道。

第四回路的出口可连接到加热回路的返回管道。通过将第四回路的出口连接到加热回路的返回管道，热泵的安装导致了对热泵的控制系统的干扰的最小化和热泵的控制系统的适应性。

第四回路的入口相对于第四回路的出口在上游连接到加热回路的返回管道。

第一回路的出口可连接到冷却回路的供给管道。通过将第一回路的出口连接到冷却回路的供给管道，热泵的安装导致了对局部冷却系统的控制系统的干扰的最小化和局部冷却系统的控制系统的适应性。

第四回路的出口可连接到加热回路的供给管道。通过将第四回路的出口连接到加热回路的供给管道，热泵的安装导致了对局部加热系统的控制系统的干扰的最小化和局部加热系统的控制系统的适应性。

共有回路可包括压缩机。

共有回路可包括膨胀阀。

第一热交换器可以是蒸发器热交换器。

第二热交换器可以是冷凝器热交换器。

本发明的进一步的适用范围将根据下面给出的详细说明变得明显。然而，应当理解，尽管指示本发明的优选实施例，但详细说明和具体示例仅通过示例方式给出，因为本发明的范围内的各种变化和修改将根据该详细说明对本领域技术人员是显而易见的。

因此，应当理解，本发明不限于所述装置的具体组件部分或所述方法的步骤，因为这种装置和方法可变化。应当理解，本文使用的技术仅用于描述具体实施例且不旨在限制。必须注意的是，如在说明书和随附权利要求使用的，冠词“一、一个、所述”和“该”旨在意味着存在元件中的一个或多个，除非上下文以其他方式明确说明。因此，例如，提及“单元”或“所述单元”可包括若干装置等。此外，词语“包括”、“包含”、“含有”以及类似的词语不排除其他元件或步骤。

附图说明

现在将参考示出本发明的实施例的附图更详细的描述本发明的这些和其他方面。附图不应当理解为将本发明限制到具体实施例；替代地，他们用于解释和理解本发明。

如在图中示出的，为了说明的目的，层和区域的尺寸被放大，并且因此被提供以说明本发明的实施例的一般结构。在全文中，相同的附图标记指代相同元件。

图1是根据一个实施例的热传递系统的示意图。

图2是根据替代的实施例的热传递系统的示意图。

图3是根据又一替代的实施例的热传递系统的示意图。

图4是根据替代的实施例的热传递系统的示意图。

图5是多个局部热传递系统的示意图。

图6是示出方法的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图在下面更全面的描述本发明，其中，本发明的当前优选实施例被示出。然而，本发明可以许多不同形式实施且不应当解释为将本发明局限于提出的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底性和完整性，并且向本领域技术人员充分传达本发明的范围。。

图1示出热传递系统1。热传递系统1包括加热回路30、冷却回路40和热泵50。热传递系统通常安装在建筑物(未示出)中。在图2和图3中，示出热传递系统1的替代实施例。不同实施例之间的差别是针对如何将热量传递到热传递系统1以及如何从热传递系统1传递热量。这将在下面详细讨论。

加热回路30包括供给管道34和返回管道36。供给管道34被配置成将热传递流体从热源32运到散热器38。热源32被配置成加热热传递流体。因此，供给管道34被配置成将加热的热传递流体从热源32运到散热器38。返回管道36被配置成将热传递流体从散热器38运到热源32。散热器38消耗来自热传递流体的热量以加热其环境。因此，热传递流体在散热器38处冷却。因此，返回管道36被配置成将冷却的热传递流体从散热器38运到热源32。换句话说，供给管道34被配置成将具有第一温度的热传递流体的输入流运到散热器38，而返回管道36被配置成从散热器38运送具有第二温度的热传递流体的返回流，其中，第二温度低于第一温度。

根据非限制示例，在热传递流体主要包括水的情况下，第一温度的范围是25℃至70℃且第二温度的范围是0℃至50℃。如上所述，热传递流体可以是水，但是应当理解，可使用其他流体或流体的混合物。一些非限制示例是氨、防冻液(如，乙二醇)、油和乙醇。混合物的非限制示例是添加有防冻剂(如，乙二醇)的水。

如上所述，热源32被配置成加热加热回路30的热传递流体。热源32可以不同方式实施。根据图1和图3的热传递系统1，热源32可以是热交换器31，其被配置成将热量从区域加热网10传递到加热回路30。这可以通过以下方式完成：使区域加热网10的热传递流体从区域加热网供给管道12流到加热加热回路30的热传递流体的热交换器31，且因此，冷却区域加热网10的热传递流体。区域加热网10的冷却的热传递流体此后可返回到区域加热网返回管道14。通常，区域加热网10的热传递流体是水。然而，也可使用其他流体或流体的混合物。一些非限制示例是氨、防冻液(如，乙二醇)、油和乙醇。混合物的非限制示例是添加有防冻剂(如，乙二醇)的水。在区域加热网10的热传递流体主要包括水的情况下，流到热交换器31的热传递流体的温度范围是60℃至95℃。在此情况下，热交换器31通常被设置成使得返回到区域加热返回管道14的热传递流体的温度范围是20℃至50℃。

替代地或组合地，热源32可实施为燃烧器33，其燃烧可燃气体(通常为化石燃料气体)。结合图2对其进行说明。通过燃烧可燃气体，在热源32处加热加热系统30的热传递流体。可燃气体通常经由供气网16供给到燃烧器33。

如上所述，散热器38被配置成消耗来自热传递流体的热量以加热其环境。消耗热量的过程的非限制示例是在于热的自来水制备、舒适加热和/或过程加热。

冷却回路40包括供给管道44和返回管道46。返回管道46被配置成将热传递流体从冷却器48运到吸热器42。冷却器48被配置成从其环境吸收热量以冷却环境。在冷却器48处，吸收的热量被传递到冷却回路40的热传递流体。因此，返回管道46被配置成将加热的热传递流体从冷却器48运到吸热器42。吸热器42从热传递流体提取热量以冷却热传递流体。因此，热传递流体通过吸热器42被冷却。供给管道44被配置成将热传递流体从吸热器42运到冷却器48。因此，供给管道44被配置成将冷却的热传递流体从吸热器42运到冷却器48。换句话说，供给管道44被配置成将具有第三温度的热传递流体的输入流运到冷却器48，而返回管道46配置成从冷却器48运送具有第四温度的热传递流体的返回流，其中，第四温度高于第三温度。根据非限制示例，在热传递流体主要包括水的情况下，第三温度的范围是5℃至10℃且第四温度的范围是10℃至15℃。如上所述，热传递流体可以是水，但是应当理解，可使用其他流体或流体的混合物。一些非限制示例是氨、防冻液(如，乙二醇)、油和乙醇。混合物的非限制示例是添加有防冻剂(如，乙二醇)的水。

如上所述，吸热器42被配置成从冷却回路30的热传递流体提取热量。吸热器42可以不同方式实施。根据图1和图2的热传递系统1，吸热器42可以是热交换器41，其被配置成将热量从冷却回路30传递到区域冷却网20。这可以通过以下方式完成：使区域冷却网20的热传递流体从区域冷却网供给管道22流到冷却冷却回路40的热传递流体的热交换器41，且因此，加热区域冷却网20的热传递流体。区域冷却网20的加热的热传递流体此后可返回到区域冷却网返回管道24。通常，区域冷却网20的热传递流体是水。然而，也可使用其他流体或流体的混合物。一些非限制示例是氨、防冻液(如，乙二醇)、油和乙醇。混合物的非限制示例是添加有防冻剂(如，乙二醇)的水。在区域冷却网20的热传递流体主要包括水的情况下，流到热交换器41的热传递流体的温度范围是4℃至10℃。在此情况下，热交换器41通常被设置为使得返回到区域冷却返回管道24的热传递流体的温度范围是8℃至12℃。

替代地或组合地，吸热器42可实施为热泵43。热泵43可以是局部冷却机(如，空调、冰柜、冰箱等)的一部分。结合图3对其进行说明。

如上所述，冷却器48被配置成通过由热传递流体吸收热量来冷却其环境。吸收热量的过程的非限制示例是在于舒适冷却、过程冷却、制冷和/或冷冻。

热泵50连接在冷却回路40和加热回路30之间。热泵50被配置成将热量从冷却回路40传递到加热回路30。这允许将由冷却回路40中的热传递流体吸收的热量再次用于加热加热回路30的热传递流体，该吸收的热量通常经由区域冷却网返回管道24运离建筑物或通常使用例如冷却塔将该吸收的热量排放到环境。因此，在冷却回路处从建筑物提取热量的需求被降低，同时通过区域加热网或供气网向建筑物提供热量的需求被降低。热传递系统1的基本原理因此是将在冷却回路40处吸收的热量在加热回路处再次使用。热泵50用于将在冷却回路40中吸收的热量更新到可用的温度水平，该温度水平可在加热回路30中使用。

热泵50包括第一热交换器51和第二热交换器54。第一热交换器51可以是蒸发器热交换器。第二热交换器54可以是冷凝器热交换器。第一热交换器51包括用于循环热传递流体的第一回路52a。第一热交换器51包括用于循环热传递流体的第二回路52b。第一回路52a和第二回路52b彼此不流体接触。第一回路52a具有入口53a和出口53b。第一回路52a的入口53a连接到冷却回路40的返回管道46。

在热泵50的操作期间，第一热交换器51被配置成从经由第一回路52a的入口53a进入第一热交换器51的热传递流体吸收热量。经由出口53b返回到冷却回路40的热传递流体将因此被冷却。在图1至图3示出的实施例中，第一回路52a的出口53b连接到冷却回路40的返回管道46。

在第一回路52a的入口53a和出口53b都连接到冷却回路40的返回管道46的情况下，相对于第一回路52a的出口53b，第一回路52a的入口53a优选在上游连接到冷却回路40的返回管道46。

此外，在热泵50在操作中且第一回路52a的入口53a和出口53b都连接到冷却回路40的返回管道46的情况下，将冷却返回管道46的热传递流体。

替代地，或结合第一回路52a的出口53b的上述配置，第一回路52a的出口53b可以连接到冷却回路40的供给管道44。将结合图4在下面更详细的讨论第一回路52a的出口53b与冷却回路40的供给管道44的连接。

根据以上内容，第一回路52a和冷却回路40彼此流体接触。

第二热交换器54包括用于循环热传递流体的第三回路52c。第二热交换器54包括用于循环热传递流体的第四回路52d。第三回路52c和第四回路52d彼此不流体接触。第四回路52d具有入口55a和出口55b。第四回路52d的入口55a连接到加热回路30的返回管道36。

在热泵50的操作期间，第二热交换器54被配置成加热经由第四回路52d的入口55a进入第二热交换器54的热传递流体。经由出口55b返回到加热回路40的热传递流体将因此被加热。在图1至图3示出的实施例中，第四回路52d的出口55b连接到加热回路30的返回管道36。

在第四回路52d的入口55a和出口55b都连接到加热回路30的返回管道36的情况下，相对于第四回路52d的出口55b，第四回路52d的入口55a优选在上游连接到加热回路30的返回管道36。

此外，在热泵50在操作中且第四回路52d的入口55a和出口55b都连接到加热回路30的返回管道36的情况下，将加热返回管道36的热传递流体。

替代地，或结合第四回路52d的出口55b的上述配置，第四回路52d的出口55b可以连接到加热回路30的供给管道34。将结合图4在下面更详细的讨论第四回路52d的出口55b与加热回路30的供给管道34的连接。

根据以上内容，第四回路52d和加热回路30彼此流体接触。

第二回路52b和第三回路52c是第一热交换器51和第二热交换器54的共有回路56。共有回路56可以进一步包括压缩机57。共有回路56可以进一步包括膨胀阀58。热泵50被配置成将在冷却回路40中吸收的热量更新到可用的温度水平，该温度水平可在加热回路30中使用。

如上所述，结合图4，将讨论第一回路52a的出口53b与冷却回路40的供给管道44的连接以及第四回路52d的出口55b与加热回路30的供给管道34的连接。

在冷却回路40处开始。在热泵50在操作中且第一回路52a的出口53b连接到冷却回路40的供给管道44的情况下，将影响供给管道44的热传递流体。在此配置下，有利于控制热泵50使得返回到冷却回路40的供给管道44的热传递流体的温度被控制。优选地，控制热泵50使得返回到冷却回路40的供给管道44的热传递流体的温度具有第三温度。这是因为，第三温度是冷却器48请求的作为输入温度的温度。另外，在此情况下，优选控制吸热器42使得其递送第三温度的热传递流体。替代地，热泵50和吸热器42共同被控制使得它们单独射出的热传递流体在混合时呈现第三温度。

转向加热回路30。在热泵50在操作中且第四回路52d的出口55b连接到加热回路30的供给管道34的情况下，将影响供给管道34的热传递流体。在此配置下，有利于控制热泵50使得返回到加热回路30的供给管道34的热传递流体的温度被控制。优选地，控制热泵50使得返回到加热回路30的供给管道34的热传递流体的温度具有第一温度。这是因为，第一温度是加热器38请求的作为输入温度的温度。另外，在此情况下，优选控制热源32使得其递送第一温度的热传递流体。替代地，热泵50和热源32共同被控制使得它们单独射出的热传递流体在混合时呈现第一温度。

热传递系统1可包括多于一个的加热回路30或冷却回路40。在多于一个加热回路30或冷却回路40的情况下，热传递系统1可包括多个热泵50，其中，单个热泵50将一个冷却回路40与一个加热回路30连接。根据非限制示例，热传递系统1包括被配置成向建筑物提供舒适加热的第一加热回路30、被配置成向建筑物提供热自来水制备的第二加热回路30和被配置成向建筑物提供舒适冷却的冷却回路40。该热传递系统1还包括将冷却回路40连接到第一加热回路30的第一热泵50和将冷却回路40连接到第二加热回路30的第二热泵50。

此外，已经讨论了热源32的以上两个替代方案。然而，还可独自或结合使用其他热源32。这种其他热源32的一个示例是电加热器(未示出)。

此外，在图1至图3中，在以上段落中，说明了关于可以如何将热能分配到加热回路30和如何从冷却回路40分配热能的实施方式的一些替代实施例。意识到，可以使用到热传递系统1和来自热传递系统1的热能的这种分配的任何组合。

在结合图1至图3讨论的实施例中，第一回路52a的出口53b连接到冷却回路40的返回管道46，并且在结合图4讨论的实施例中，第一回路52a的出口53b连接到冷却回路40的供给管道44。然而，意识到第一回路52a的出口53b可以连接到冷却回路40的返回管道46和供给管道44两者。在后一情况下，多个阀中的一个阀可用于控制分别进入返回管道46和供给管道44的热传递流体的流量。

在结合图1至图3讨论的实施例中，第四回路52d的出口55b连接到加热回路30的返回管道36，并且在结合图4讨论的实施例中，第四回路52d的出口55b连接到加热回路30的供给管道34。然而，意识到第一回路52d的出口55b可以连接到加热回路30的返回管道36和供给管道34两者。在后一情况下，多个阀中的一个阀可用于控制分别进入返回管道36和供给管道34的热传递流体的流量。

第一回路52a的出口53b到冷却回路40的返回管道46和/或到冷却回路40的供给管道44的连接当然可以独立于第四回路52d的出口55b到加热回路30的返回管道36和/或到加热回路30的供给管道34的连接进行。因此，可使用出口53b、55b的连接的任何排列。

如将结合图5和图6讨论的，根据以下内容控制热传递系统1。

除非另有规定，控制方法涉及热泵50和热泵50’两者的控制。根据相同的基本方法但是由于以下事实来控制泵50、50’：不同建筑物的冷却系统30和30’的冷却需求以及加热系统40、40’的加热需求可以是不同的(其结果涉及是否运行热泵50或50’)或可以是相同的。还可注意到，热泵50和50’不必是相同的大小和容量，这也可以由于不同建筑物的消费者的不同需求而变化。在以下内容中，公开了控制热泵的方法，且除非另有规定，该方法适用于热泵50和50’两者(并且适用于以上面公开的方式连接在冷却系统和加热系统之间的任何热泵)。

确定局部冷却系统的局部能量消耗需求。这可以例如通过冷却系统测量待冷却的环境温度或环境中的温度来执行。响应于该测量，冷却系统可例如计算待经由供给管道44供应到冷却器48的冷却流体的期望流量和/或期望温度。在许多典型的系统中，流量在一些步骤中或多或少是固定的或变化的，而通过设置期望温度来控制冷却容量。在一个实施例中，基本通过执行以下方式来确定局部冷却系统的局部能量消耗需求：接收关于供给管道44中的冷却介质的期望温度的信号。通过使用该信号，控制系统59、59’、69控制相应的热泵50、50’，控制系统59、59’、69可确定可从局部冷却系统40、40’提取的能量的最大量。当从局部冷却系统40、40’提取能量的最大量时，返回管道46中的冷却流体的温度基本上是冷却系统40被设置为递送到冷却器48的温度。

类似的，确定局部加热系统的局部能量消耗需求。这可例如通过加热系统测量待加热的环境温度或环境中的温度。响应于该测量，加热系统可例如计算待经由供给管道34供应到散热器38的加热流体的期望流量和/或期望温度。在许多典型的系统中，流量在一些步骤中或多或少是固定的或变化的，而通过设置期望温度来控制加热容量。在一个实施例中，基本通过执行以下方式来确定局部加热系统的局部能量消耗需求：接收关于供给管道34中的加热介质的期望温度的信号。通过使用该信号，控制系统59、59’、69控制相应的热泵50、50’，控制系统59、59’、69可确定可有用地递送到局部加热系统30、30’的能量的最大量。当将能量的最大有用的量递送到局部加热系统30时，返回管道36中的加热流体的温度基本上是加热系统30被设置为递送到散热器38的温度。

在直接的局部控制的系统中，确定的关于冷却和加热的局部需求提供热泵50的相应侧的上边界。如果不需要考虑较大系统的平衡，可控制热泵50和50’如下运行：每当存在同时冷却和加热的需求时，将热泵50和50’设置为尽可能努力的运行，但是使得从冷却系统40提取的能量不多于确定的冷却系统的局部能量消耗需求,并且使得传递到局部加热系统30的能量不多于确定的局部加热系统30的局部能量消耗需求传递更多。控制方法的该部分基本上相当于图6中的点划线框内的步骤。

控制局部冷却系统和局部加热系统之间的热传递的方法还可用作平衡加热网、冷却网和/或电力网的需求和容量的辅助。

这可以通过引入加热控制参数、冷却控制参数和/或电力控制参数并确定它们的值而在控制方法中执行。

该方法还包括引入加热控制参数并确定指示多个局部加热系统的总体加热消耗需求的值，该值与局部加热系统连接到的加热网的总体可用加热容量相关。可通过从局部加热系统接收信息确定总体加热消耗需求。然而，通常，在加热网中提供加热流体的分配的公司测量与该加热网相关的每个局部加热系统的消耗和/或该网的总体加热消耗。将关于总体需求的该信息与总体可用加热容量进行比较。还可将关于总体需求的该信息与其他因素(例如，生产成本、环境影响等)进行比较。根据该比较，确定加热控制参数的值。该值可以是数字索引值。该值还可以被表达为单位量的能量的值(value per energy amount)，例如，单位量的能的价格(price per energy amount)。

该方法还可包括引入冷却控制参数并确定指示多个局部冷却系统的总体冷却消耗需求的值，该值与局部冷却系统连接到的冷却网的总体可用冷却容量相关。可通过从局部冷却系统接收信息确定总体冷却消耗需求。然而，通常，在冷却网中提供冷却流体的分配的公司测量关于该冷却网的每个局部冷却系统的消耗和/或该网的总体冷却消耗。将关于总体需求的该信息与总体可用冷却容量进行比较。还可将关于总体需求的该信息与其他因素(例如，生产成本、环境影响等)进行比较。根据该比较，确定冷却控制参数的值。该值可以是数字索引值。该值还可以被表达为单位量的能量的值，例如，单位量的能量的价格。

该方法还可包括引入电力控制参数并确定指示总体电力需求的值，该值与热泵连接到的电网的总体可用电力相关。通常，在电网中提供电力的分配的公司测量电网的各部分处的不同粒度(granularity)下的电力的消耗。关于总体电耗的该信息是当前电力需求，并且与总体可用电力容量进行比较。该电力容量可来自于由分配器控制的电力设备或来自于从其他公司或国家购买电力。在提到电网的控制时，由于不同的法规和立法体制，实际设置在不同国家是显著不同的。在任何情况下，引入电力控制参数并将关于当前需求的信息与总体可用电力容量进行比较。还可以将关于当前需求的信息与其他因素(例如，生产成本、环境影响等)进行比较。根据该比较，确定电力控制参数的值。该值可以是数字索引值。该值还可以被表达为单位量的能量的值，例如，单位量的能量的价格。

控制系统59、69可例如被设置为在将从冷却系统提取并传递到加热系统的能量的最大量的边界内，最小化以下各项的和的总体值：局部冷却系统的局部能量消耗需求乘以冷却控制参数的值加上局部加热系统的局部能量消耗需求乘以加热控制参数的值和加热泵的电能消耗乘以电力控制参数。

控制系统59、69可完全定位到热泵50，其可完全定位在中央位置69处，或其可部分定位在热泵50中且部分中央定位69。

一个设置可例如是将关于控制参数(加热、冷却、电力)的信息从向网提供能量的公司发送到中央控制系统69，并且局部确定局部能量消耗需求(加热、冷却)，并且局部执行基于这些需求的控制。替代地，将关于局部能量消耗需求的信息发送到中央控制系统69以由中央控制系统69在控制热泵50时使用。然而，替代地，所有信息被发送到控制其相关热泵50的局部控制系统59。

可以注意到，可存在单个中央控制系统69控制所有或若干热泵50、50’。替代地，中央控制系统69可仅控制单个或几个热泵50、50’。通过引入控制参数，方法变得具有鲁棒性且不存在由中央控制系统控制许多热泵的实际需求。可通过以下方式执行：可以通过简单地控制相应的热泵来执行期望的平衡，每个热泵通过在相应热泵的局部控制中考虑控制参数来考虑期望的平衡。

中央控制系统69和/或局部控制系统59可连接到中央数据库70，其在涉及总体需求、总体容量和/或控制参数的值时，存储例如关于随时间的典型变化的信息。数据库还可存储关于以下各项的信息：将要从局部冷却系统提取的可接受量的能量的量或将要存储在局部加热系统中的能量的最大量，即使不存在实际需求。通过考虑所有或部分该信息，上面提到的和的最小化可以是一段时间的最小化，其进一步最小化总体能量消耗并最大化局部热传递系统的平衡容量。

本领域技术人员认识到，本发明并不限于上述优选实施例。相反，许多修改和变体在随附权利要求的范围内是可能的。

例如，可注意到，如果系统中的一个或多个能够存储热量或冷量，则局部能量消耗需求不必严格同步。来自冷却系统的热量可例如传递到热自来水储水箱或传递到游泳池。只要能够存储热量或冷量的实体还能够从其接收热量或具有从其提取的热量，仍然可以考虑存在局部能量消耗需求。

此外，本领域技术人员在实践所保护的发明时根据对附图、本公开和随附权利要求的研究而能够理解和实现所公开的实施例的变型。

Claims (14)

1.一种用于控制局部冷却系统和局部加热系统之间的热传递的方法，

其中，所述局部加热系统包括加热回路(30、30’)，所述加热回路(30、30’)具有用于具有第一温度的热传递流体的输入流的供给管道(34、34’)和用于具有第二温度的热传递流体的返回流的返回管道(36、36’)，

其中，所述第二温度低于所述第一温度；

其中，所述局部冷却系统包括冷却回路(40、40’)，所述冷却回路(40、40’)具有用于具有第三温度的热传递流体的输入流的供给管道(34、34’)和用于具有第四温度的热传递流体的返回流的返回管道(36、36’)，

其中所述第四温度低于所述第三温度，并且其中所述第四温度低于所述第二温度，以及

其中，热泵(50、50’)连接在所述局部冷却系统和所述局部加热系统之间，所述热泵(50、50’)被配置为将热量从所述局部冷却系统传递到所述局部加热系统，所述方法包括：

确定所述局部冷却系统(40、40’)的局部能量消耗需求(LCC1、LCC2)；

确定所述局部加热系统(30、30’)的局部能量消耗需求(LHC1、LHC2)；

基于所述局部冷却系统的局部能量消耗需求(LCC1、LCC2)和所述局部加热系统的局部能量消耗需求(LHC1、LHC2)，控制所述热泵(50、50’)。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

引入加热控制参数并确定指示多个局部加热系统的总体加热消耗需求的值，所述指示多个局部加热系统的总体加热消耗需求的值与所述局部加热系统连接到的加热网(10)的总体可用加热容量相关，其中，所述热泵(50、50’)的控制还基于所述加热控制参数的值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：

引入冷却控制参数并确定指示多个局部冷却系统的总体冷却消耗需求的值，所述指示多个局部冷却系统的总体冷却消耗需求的值与所述局部冷却系统连接到的冷却网(20)的总体可用冷却容量相关，其中，所述热泵(50、50’)的控制还基于所述冷却控制参数的值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括：

引入电力控制参数并确定指示总体电力需求的值，所述指示总体电力需求的值与所述热泵(50、50’)连接到的电网(80)的总体可用电力相关，其中，所述热泵(50、50’)的控制还基于所述电力控制参数的值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述热泵(50、50’)具有：

第一热交换器(51)，其具有用于循环热传递流体的第一回路(52a)和用于循环热传递流体的第二回路(52b)，其中，所述第一回路(52a)具有连接到所述冷却回路(40)的入口(53a)和出口(53b)，

第二热交换器(54)，其具有用于循环热传递流体的第三回路(52c)和用于循环热传递流体的第四回路(52d)，其中，所述第四回路(52d)具有连接到所述加热回路(30)的入口(55a)和出口(55b)，

其中，所述第二回路(52b)和所述第三回路(52c)是所述第一热交换器(51)和所述第二热交换器(54)的共有回路(56)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一回路(52a)的入口(53a)连接到所述冷却回路(40)的返回管道(46)，并且其中所述第四回路(52d)的入口(55a)连接到所述加热回路(30)的返回管道(36)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一回路(52a)的出口(53b)连接到所述冷却回路(40)的返回管道(46)，并且其中所述第一回路(52a)的入口(53a)相对于所述第一回路(52a)的出口(53b)在上游连接到所述冷却回路(40)的返回管道(46)。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述第四回路(52d)的出口(55b)连接到所述加热回路(30)的返回管道(36)，并且其中所述第四回路(52d)的入口(55a)相对于所述第四回路(52d)的出口(55b)在上游连接到所述加热回路(30)的返回管道(36)。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的热传递系统，其中，所述第一回路(52a)的出口(53b)连接到所述冷却回路(40)的供给管道(44)。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的热传递系统，其中，所述第四回路(52d)的出口(55b)连接到所述加热回路(30)的供给管道(34)。

11.根据权利要求5至10中任一项所述的方法，其中，所述共有回路(56)包括压缩机(57)。

12.根据权利要求5至11中任一项所述的方法，其中，所述共有回路(56)包括膨胀阀(58)。

13.根据权利要求5至12中任一项所述的方法，其中，所述第一热交换器(51)是蒸发器热交换器。

14.根据权利要求5至13中任一项所述的方法，其中，所述第二热交换器(54)是冷凝器热交换器。