CN110366662A - 区域热能分配系统的局部热能消耗器组件和局部热能发生器组件 - Google Patents

区域热能分配系统的局部热能消耗器组件和局部热能发生器组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种连接到包括热管道和冷管道(12、14)的热能回路(10)的局部热能消耗器组件(20)和局部热能发生器组件(30)。局部热能消耗器组件(20)经由流量控制器(100)连接到热管道(12)。局部热能发生器组件(30)经由流量控制器(100)连接到冷管道(14)。基于热管道和冷管道(12、14)的传热液体之间的局部压差，将流量控制器(100)选择性地设置为泵送模式或流动模式。本发明还涉及一种包括热管道和冷管道(12、14)的区域热能分配系统。一个或多个局部热能消耗器组件(20)和/或一个或多个热能发生器组件(30)连接到热管道和冷管道(12、14)。

Description

区域热能分配系统的局部热能消耗器组件和局部热能发生器 组件
技术领域
本发明涉及要连接到包括热管道和冷管道的热能回路的局部热能消耗器组件和局部热能发生器组件。
背景技术
世界上几乎所有大型发达城市的基础设施中至少都有两种能源网：一个网用于提供电能，一个网用于提供空间加热和热自来水制备。今天，用于提供空间加热和热自来水制备的普通网是提供可燃气体(通常是化石燃料气体)的供气网。由供气网提供的气体局部燃烧，以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供气网的替代方案是区域供热网。另外，电网的电能可用于空间加热和热自来水制备。另外，电网的电能可用于空间冷却。电网的电能还用于驱动冰箱和冰柜。
因此，传统的建筑物供暖和制冷系统使用主要的高等级能源，例如电力和化石燃料或工业废热形式的能源，以提供空间加热和冷却，以及加热或冷却建筑物中使用的水。此外，在城市中安装区域供冷网以进行空间冷却也越来越普遍。加热或冷却建筑物空间和水的过程将这种高等级的能量转化为具有高熵的低等级废热，该废热离开建筑物并返回到环境中。
因此，需要改进如何为城市提供加热和冷却。
发明内容
本发明的目的在于解决至少一些上述问题。
根据第一方面，提供了一种局部热能消耗器组件。局部热能消耗器组件被布置成连接到热能回路，该热能回路包括热管道和冷管道，热管道构造成允许第一温度的传热液体从中流过，冷管道构造成允许第二温度的传热液体从中流过，第二温度低于第一温度。局部热能消耗器组件包括：
消耗器组件压差确定装置，其适于确定所述热能回路的消耗器组件局部压差Δp1；
热能消耗器换热器；以及
流量控制器，
其中，所述热能消耗器热交换器布置成经由所述流量控制器连接到所述热管道，所述流量控制器包括模式控制器，所述模式控制器构造成基于Δp1选择性地将所述流量控制器设置为泵送模式或流动模式(flowing mode)，其中，在设置为泵送模式时，所述流量控制器构造成用作泵，用于将传热液体从所述热管道泵送到所述热能消耗器热交换器中，并且在设置为流动模式时，所述流量控制器构造成用作流量调节器，用于允许来自所述热管道的传热液体流入所述热能消耗器热交换器中，
所述热能消耗器热交换器还布置成连接到所述冷管道，以允许传热液体从所述热能消耗器热交换器返回到所述冷管道，并且
所述热能消耗器热交换器布置成将热能从传热液体传递到所述热能消耗器热交换器的周围环境，使得返回到所述冷管道的传热液体具有比所述第一温度低的温度，优选地具有等于所述第二温度的温度。
根据第二方面，提供了一种局部热能发生器组件。局部热能发生器组件布置成连接到热能回路，所述热能回路包括热管道和冷管道，所述热管道构造成允许第一温度的传热液体从中流过，所述冷管道构造成允许第二温度的传热液体从中流过，所述第二温度低于所述第一温度。局部热能发生器组件包括：
发生器组件压差确定装置，其适于确定所述热能回路的发生器组件局部压差Δp2；
热能发生器热交换器；以及
流量控制器，
其中，所述热能发生器热交换器布置成经由所述流量控制器连接到所述冷管道，所述流量控制器包括模式控制器，所述模式控制器构造成基于Δp2选择性地将所述流量控制器设置为泵送模式或流动模式，其中，在设置为泵送模式时，所述流量控制器构造成用作泵，用于将传热液体从所述冷管道泵送到所述热能发生器热交换器中，并且在设置为流动模式时，所述流量控制器构造成用作流量调节器，用于允许来自所述冷管道的传热液体流入所述热能发生器热交换器中，
所述热能发生器热交换器还布置成连接到所述热管道，以允许传热液体从所述热能发生器热交换器返回到所述热管道，并且
所述热能发生器热交换器布置成将热能从其周围环境传递到传热液体，使得返回到所述热管道的传热液体具有比所述第二温度高的温度，优选地具有等于所述第一温度的温度。
措辞“选择性地将流量控制器设置为泵送模式或流动模式”应该被解释为流量控制器设置为泵送模式的一个时间点以及设置为发电模式的另一个时间点。
措辞“泵”应该被解释为这样一种装置：该装置构造成在泵处于活动泵送状态时以受控方式允许传热液体被泵送通过泵。在表述“以受控方式”中，包括泵可以调节由泵泵送的流体的流速。
措辞“泵组件”应该被解释为单元的组件，这些单元一起构造成在泵组件处于活动状态时以受控方式允许流体被泵送通过流量调节器。
措辞“流量调节器组件”应该被解释为单元的组件，这些单元一起构造成在流量调节器组件处于活动状态时以受控方式允许流体流过流量调节器组件。此外，流量调节器组件还可以布置成使得可以控制通过流量调节器组件的流体的流速。因此，流量调节器组件可以布置成调节通过其中的流体的流量。
因此，局部热能消耗器组件构造成连接到包括热管道和冷管道的热能回路。此外，局部热能发生器组件也构造成连接到包括热管道和冷管道的热能回路。局部热能消耗器组件经由流量调节器连接到热管道，流量调节器选择性地用作泵或流量调节器。局部热能发生器组件经由流量调节器连接到冷管道，流量调节器选择性地用作泵或流量调节器。措辞“选择性地用作泵或流量调节器”应该被解释为流量控制器用作泵的一个时间点以及用作流量调节器的另一个时间点。通过确定热管道和冷管道的传热液体之间的局部压差来控制流量控制器在泵送模式或流动模式中的设置。
局部热能消耗器组件和局部热能发生器组件易于连接到作为区域热能分配系统的一部分的热能回路。热能消耗器组件和局部热能发生器组件的设计允许它们连接到热能回路，其中允许热管道和冷管道的传热液体之间的压力在空间和时间上变化。这是因为局部热能消耗器组件和局部热能发生器组件包括它们各自的压差确定装置，并且因为它们分别经由选择性地将流量控制器设置为泵送模式或者流动模式而选择性地连接到热管道和冷管道。此外，流量控制器允许热管道和冷管道之间的传热液体的有效流量控制。此外，流量控制器可以制成物理上是紧凑的。因此，可以节省物理空间。此外，流量控制器允许以节能的方式在热管道和冷管道之间传递传热液体。
所述模式控制器可以构造成在Δp1表示所述热管道中的传热液体的消耗器组件局部压力低于所述冷管道中的传热液体的消耗器组件局部压力的情况下将所述流量控制器设置为所述泵送模式。
所述模式控制器还可以构造成在Δp1表示所述热管道中的传热液体的消耗器组件局部压力高于所述冷管道中的传热液体的消耗器组件局部压力的情况下将所述流量控制器设置为流动模式。
所述模式控制器还可以构造成在Δp2表示所述冷管道中的传热液体的发生器组件局部压力低于所述热管道中的传热液体的发生器组件局部压力的情况下将所述流量控制器设置为所述泵送模式。
所述模式控制器还可以构造成在Δp2表示所述冷管道中的传热液体的发生器组件局部压力高于所述热管道中的传热液体的发生器局部压力的情况下将所述流量控制器设置为流动模式。
流量控制器构造成选择性地用作泵或流量调节器，用于将流体从第一储存器输送到第二储存器。
流量控制器还可以包括：
用于传热液体的入口，入口可连接到第一储存器；
用于传热液出口，出口可连接到第二储存器；
泵组件，其布置在所述入口和所述出口之间，并且构造成将传热液体从所述入口到所述出口泵送通过所述流量控制器，从而将流体从第一储存器输送到第二储存器；
流量调节器组件，其布置在所述入口和所述出口之间，并且构造成允许传热液体从入口到出口流过所述流量控制器，从而将流体从第一储存器输送到第二储存器，并且构造成通过将流过所述流量控制器的传热液体的流动能量转换成电力来发电；
在设置为泵送模式时，所述模式控制器构造成启动所述泵组件并停用所述流量调节器组件；
在设置为流动模式时，模式控制器构造成停用泵组件并启动流量调节器组件。
所述流量控制器还包括轮，所述轮能选择性地作为所述泵组件的泵轮操作，以在所述流量控制器设置为泵送模式时提供泵动作，并且所述轮能选择性地作为所述流量调节器组件的涡轮机叶轮操作，以在所述流量控制器设置为流动模式时提供水力发电。
在泵组件处于泵送模式时，可以通过以不同频率驱动轮(或叶轮)来调节通过流量控制器的流量。不同的预定频率对应于通过流量控制器的不同流量。
流体通过泵组件的流动方向和流体通过流量调节器组件的流动方向可以是相同的。
对于一些应用，流量调节器组件可以被视为水力发电机组件。措辞“水力发电机组件”应该被解释为单元的组件，这些单元一起构造成在流量调节器组件处于流动模式时以受控方式允许流体流过流量调节器组件。此外，在流量调节器组件被视为水力发电机组件时，其构造成通过在流量调节器组件处于流动模式时将流过流量控制器的流体的流动能量转换成电力来发电。
流量控制器可以实施为离心泵或叶轮泵。对于此类泵，可以通过控制相应泵中的轮(或叶轮)的旋转频率来控制流过泵组件的流体的流量。
使用轮作为泵轮和涡轮机叶轮允许构造物理上紧凑的流量控制器。
流量调节器组件可另外设置为流量减少模式。在流量调节器组件设置为流量减少模式时，可以通过驱动轮(或叶轮)使得轮(或叶轮)逆着流动方向旋转来调节流过流量控制器的流量。轮可以以预定频率旋转。通过逆着流动方向旋转轮，可以减慢通过流量控制器的流体的流动。不同的预定频率对应于通过流量控制器的不同流量。因此，通过使轮逆着流过流量控制器的流动方向旋转，可以使流过流量控制器的流体减速。
模式控制器可以构造成基于表示入口处的流体与出口处的流体之间的压差的信号将流量控制器设置为泵送模式或流动模式。
模式控制器可以构造成在信号表示入口处的流体压力等于或低于出口处的压力的情况下将流量控制器设置为泵送模式。这可以保护流量控制器免受损坏。
模式控制器可以构造成在信号表示入口处的流体压力高于出口处的压力的情况下将流量控制器设置为发电模式或流量减少模式。这进一步保护流量控制器免受损坏。将流量控制器设置为发电模式或流量减少模式的选择基于入口处的流体压力与出口处的流体压力之间的压差。对于相对低的压差，模式控制器构造成将流量控制器设置为发电模式，并且对于相对高的压差，模式控制器构造成将流量控制器设置为流量减少模式。要选择流量减少模式(而不是发电模式)的值取决于通过流量控制器的实际流量。在由于相对高的压差而需要降低流速的情况下，模式控制器构造成将流量控制器设置为流量减少模式。
流量控制器还可包括用于传热液体的第一流动通道和用于传热液体的第二流动通道，其中第一流动通道形成泵组件的一部分，第二流动通道形成流量调节器组件的一部分。
根据第三方面，提供了一种区域热能分配系统。区域热能分配系统包括：
热能回路，其包括用于允许传热液体从中流过的两个管道，其中，所述热能回路中的热管道构造成允许第一温度的传热液体从中流过，并且所述热能回路中的冷管道构造成允许第二温度的传热液体从中流过，所述第二温度低于所述第一温度；
一个或多个根据第一方面的局部热能消耗器组件；和/或
一个或多个根据第二方面的局部热能发生器组件。
根据第四方面，提供了一种用于控制热能发生器热交换器的方法，所述热能发生器热交换器经由流量控制器连接到冷管道，所述冷管道构造成允许第二温度的传热液体从中流过，并且所述热能发生器热交换器经由返回管道连接到热管道，所述热管道构造成允许第一温度的传热液体从中流过，其中，所述第二温度低于所述第一温度，所述流量控制器包括模式控制器，所述模式控制器构造成选择性地将所述流量控制器设置为泵送模式或流动模式，其中，在设置为泵送模式时，所述流量控制器构造成用作泵，用于将传热液体从所述冷管道泵送到所述热能发生器热交换器中，并且在设置为流动模式时，所述流量控制器构造成用作流量调节器，用于允许来自所述冷管道的传热液体流入所述热能发生器热交换器中。该方法包括：
确定所述热管道的传热液体与所述冷管道的传热液体之间的消耗器组件局部压差Δp1；以及
基于Δp1，选择性地将所述流量控制器设置为泵送模式或流动模式，以允许来自所述热管道的传热液体进入所述热能消耗器热交换器。
选择性地将所述流量控制器设置为泵送模式或流动模式的动作可以包括：
在Δp1表示所述热管道中的传热液体的消耗器组件局部压力低于所述冷管道中的传热液体的消耗器组件局部压力的情况下，将所述流量控制器设置为泵送模式；
在Δp1表示所述热管道中的传热液体的消耗器组件局部压力高于所述冷管道中的传热液体的消耗器组件局部压力的情况下，将所述流量控制器设置为流动模式。
根据第五方面，提供了一种用于控制热能发生器热交换器的方法，所述热能发生器热交换器经由流量控制器连接到冷管道，所述冷管道构造成允许第二温度的传热液体从中流过，并且所述热能发生器热交换器经由返回管道连接到热管道，所述热管道构造成允许第一温度的传热液体从中流过，其中，所述第二温度低于所述第一温度，所述流量控制器包括模式控制器，所述模式控制器构造成选择性地将所述流量控制器设置为泵送模式或流动模式，其中，在设置为泵送模式时，所述流量控制器构造成用作泵，用于将传热液体从所述冷管道泵送到所述热能发生器热交换器中，并且在设置为流动模式时，所述流量控制器构造成用作流量调节器，用于允许来自所述冷管道的传热液体流入所述热能发生器热交换器中。该方法包括：
确定所述热管道的传热液体与所述冷管道的传热液体之间的发生器组件局部压差Δp2；以及
基于Δp2，选择性地将所述流量控制器设置为泵送模式或流动模式，以允许来自所述冷管道的传热液体进入所述热能发生器热交换器。
选择性地将所述流量控制器设置为泵送模式或流动模式的动作可以包括：
在Δp2表示所述冷管道中的传热液体的发生器组件局部压力低于所述热管道中的传热液体的发生器组件局部压力的情况下，将所述流量控制器设置为泵送模式；
在Δp2表示所述冷管道中的传热液体的发生器组件局部压力高于所述热管道中的传热液体的发生器组件局部压力的情况下，将所述流量控制器设置为流动模式。
根据下面给出的详细描述，本发明的进一步适用范围将变得显而易见。然而，应当理解的是，详细描述和具体实例虽然表明了本发明的优选实施例，但仅以说明的方式给出，因为根据该详细描述本发明范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
因此，应当理解的是，本发明不限于所述装置的特定组成部分或所述方法的步骤，因为这样的装置和方法可以变化。还应理解的是，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不是限制性的。必须注意的是，如说明书和所附权利要求书中所使用的，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个要素，除非上下文另有明确规定。因此，例如，对“一个单元”或“该单元”的引用可以包括几个装置等。此外，词语“包括”、“包含”、“含有”和类似的措辞不排除其他要素或步骤。
附图说明
现在将参考示出本发明实施例的附图更详细地描述本发明的这些和其他方面。提供附图以说明本发明实施例的一般结构。相同的附图标记始终表示相同的元件。
图1是区域热能分配系统的示意图。
图2是连接到热能回路的局部热能消耗器组件和局部热能发生器组件的示意图。
图3是流量控制器的示意图。
图4A是设置为流动模式的替代流量控制器的示意图。
图4B是设置为泵送模式的图4A的替代流量控制器的示意图。
图5是控制局部热能消耗器组件的框图。
图6是控制局部热能发生器组件的框图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，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，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施例；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。
在图1中，示出了区域热能分配系统1。区域热能分配系统1包括热能回路10和多个建筑物5。多个建筑物5热联接到热能回路10。热能回路10布置成在流过热能回路10的传热液体中循环和存储热能。
传热液体可包括水。但是，作为选择，也可以使用其他传热液体。一些非限制性实例是氨、油、醇和诸如乙二醇等防冻液。传热液体还可包含上述两种或更多种传热液体的混合物。要使用的特定混合物是与防冻液混合的水。
热能回路10包括用于允许传热液体流过的两个管道12、14。两个管道12、14的传热液体的温度设置为不同。热能回路10中的热管道12构造成允许第一温度的传热液体从中流过。热能回路10中的冷管道14构造成允许第二温度的传热液体从中流过。第二温度低于第一温度。
在传热液体为水(可能添加有防冻液)的情况下，热传热液体的合适温度范围为5至45℃，冷传热液体的合适温度范围为0至40℃。第一温度和第二温度之间的合适温差范围为5-16℃，优选为7-12℃，更优选为8-10℃。
优选地，系统设置为以滑移(sliding)温差工作，该滑移温差根据气候而变化。优选地，该滑移温差是固定不变的。因此，温差可以在固定温差下短暂变化。
热管道12和冷管道14是分开的。热管道12和冷管道14可以平行布置。热管道12和冷管道14可以布置成闭合的管道环。热管道12和冷管道14在建筑物5处流体地互连，以允许热能传递到建筑物5和从建筑物5传递。这将在下面进一步详细讨论。
热能回路10的两个管道12、14可以由塑料、复合材料、混凝土或金属管形成。根据一个实施例，可以使用高密度聚乙烯(HDPE)管。管子可以是单壁管。管子可以是非绝热的。根据一个实施例，热能回路10主要布置在土地中。土地将用作热能回路10的热惰性体。因此，管子的绝热没有额外的价值。例外情况是安装在气候温暖的城市或气候寒冷的城市。这里，在每年的关键时间期间，土地的惰性可能弊大于利。这里，可能需要管子的绝热。
根据一个实施例，热能回路10的两个管道12、14的尺寸设置为用于高达1MPa(10巴)的压力。根据其他实施例，热能回路10的两个管道12、14的尺寸可以设置为用于高达0.6MPa(6巴)的压力或高达1.6MPa(16巴)的压力。
建筑物5包括一个或多个局部热能消耗器组件20和一个或多个局部热能发生器组件30中的至少一者。因此，建筑物包括至少一个局部热能消耗器组件20或至少一个局部热能发生器组件30。一个特定建筑物5可包括一个以上的局部热能消耗器组件20。一个特定建筑物5可包括一个以上的局部热能发生器组件30。一个特定建筑物5可同时包括局部热能消耗器组件20和局部热能发生器组件30。
局部热能消耗器组件20用作散热器。因此，局部热能消耗器组件20布置成从热能回路10移除热能。或者换句话说，局部热能消耗器组件20布置成将热能从热能回路10的传热液体传递到局部热能消耗器组件20的周围环境。这是通过将来自从热管道12获得的传热液体的热能传递到局部热能消耗器组件20的周围环境来实现的，使得返回到冷管道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。
局部热能发生器组件30用作热源。因此，局部热能发生器组件30布置成将热能存储到热能回路10。或者换句话说，局部热能发生器组件30布置成将热能从其周围环境传递到热能回路10的传热液体。这是通过将来自局部热能发生器组件30的周围环境的热能传递到从冷管道12获得的传热液体来实现的，使得返回到热管道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。
一个或多个局部热能消耗器组件20可以作为局部加热器安装在建筑物5中，以满足不同的加热需求。作为非限制性实例，可以布置局部加热器以输送空间加热或热自来水制备。作为替代或组合，局部加热器可以提供水池加热或冰雪清除。因此，局部热能消耗器组件20布置成用于从热管道12的传热液体获得热量，并产生冷却的传热液体流入冷管道14中。因此，局部热能消耗器组件20流体地互连热管道12和冷管道14，使得热传热液体可以从热管道12流过局部热能消耗器组件20，然后在传热液体中的热能已经被局部热能消耗器组件20消耗之后流入冷管道14中。局部热能消耗器组件20操作，以从热管道12汲取热能来加热建筑物5，然后将冷却的传热液体存储到冷管道14中。
一个或多个局部热能发生器组件30可以作为局部冷却器安装在不同的建筑物5中，以用于不同的冷却需求。作为非限制性实例，可以布置局部冷却器以提供空间冷却或为冰柜和冰箱提供冷却。作为替代或组合，局部冷却器可以为溜冰场和滑雪中心或制冰和制雪提供冷却。因此，局部热能发生器组件30从冷管道14的传热液体获得冷却，并产生加热的传热液体流入热管道12中。因此，局部热能发生器组件30流体地互连冷管道14和热管道12，使得冷传热液体可以从冷管道14流过局部热能发生器组件30，然后在热能通过局部热能发生器组件30产生到传热液体中之后流入热管道12。局部热能发生器组件30操作，以从建筑物5提取热量来冷却建筑物5，并将所提取的热量存储到热管道12中。
参考图2，现在将讨论局部热能消耗器组件20和局部热能发生器组件30的功能。在图2中，一个局部热能消耗器组件20和一个局部热能发生器组件30连接到热能回路10。当然，可能存在更多连接到热能回路10的局部热能消耗器组件或局部热能发生器组件。
局部热能消耗器组件20包括热能消耗器热交换器22、流量控制器100和消耗器组件压差确定装置26。
消耗器组件压差确定装置26适于确定热能回路10的消耗器组件局部压差Δp1。优选地在热能消耗器热交换器22连接到热能回路10的位置附近测量Δp1。消耗器组件压差确定装置26可包括热管道压力确定装置26a和冷管道压力确定装置26b。热管道压力确定装置26a布置成连接到热管道12，用于测量热管道12的传热液体的消耗器组件局部压力p1h。冷管道压力确定装置26b布置成连接到冷管道14，用于测量冷管道14的传热液体的消耗器组件局部压力p1c。消耗器组件局部压差装置26布置成将消耗器组件局部压差确定为热管道12的传热液体的消耗器组件局部压力与冷管道14的传热液体的消耗器组件局部压力之间的压差。消耗器组件局部压差Δp1因此可表示为：
Δp1＝p1c-p1h。
优选地，在热能消耗器热交换器22连接到热管道12的位置附近测量热管道12的传热液体的消耗器组件局部压力。优选地，在热能消耗器热交换器22连接到冷管道14的位置附近测量冷管道14的传热液体的消耗器组件局部压力。
消耗器组件压差确定装置26可以实现为硬件设备、软件设备或它们的组合。消耗器组件压差确定装置26布置成产生表示消耗器组件局部压差Δp1的信号。
热能消耗器热交换器22构造成经由流量控制器100连接到热管道12。流量控制器100选择性地设置为泵送模式或流动模式。基于消耗器组件局部输送压差Δp1dp，将流量控制器100选择性地设置为泵送模式或流动模式，
Δp1dp＝p1c-p1h+Δpche
其中Δpche是用于克服热能消耗器热交换器22上的压降的压差。这将在下面结合流量控制器100的更详细公开内容并结合局部热能消耗器组件20的控制更详细地讨论。
在设置为泵送模式时，流量控制器100构造成用作泵，用于将传热液体从热管道12泵送到热能消耗器热交换器22中。因此，在流量控制器100设置为泵送模式时，来自热管道12的传热液体被泵送到热能消耗器热交换器22中。在设置为流动模式时，流量控制器100构造成用作流量调节器，用于允许来自热管道12的传热液体流入热能消耗器热交换器22。因此，在流量控制器100设置为流动模式时，允许来自热管道12的传热液体流入热能消耗器热交换器22。同样，基于消耗器组件局部输送压差Δp1dp选择允许来自热管道12的传热液体流入热能消耗器热交换器22或将来自热管道12的传热液体泵送到热能消耗器热交换器22中。
参考图3、图4a和图4b，现在将更详细地描述流量控制器100的实施例。在图3中，示意性地示出了流量控制器100的实施例。在图4A和图4B中，示意性地示出了流量控制器100的替代实施例。
下面将讨论如图3所示的流量控制器100和图4A和图4B所示的替代流量控制器100的第一共同特征。此后，将讨论两个替代流量控制器100的具体特征。
流量控制器100包括用于传热液体的入口102、用于传热液体的出口103、布置在入口102和出口103之间的泵组件110、布置在入口102和出口103之间的流量调节器组件120、模式控制器130。
可以说流量控制器100构造成连接在第一流体储存器和第二流体储存器之间。入口102构造成连接到第一储存器。出口103构造成连接到第二储存器。
泵组件110在被启动时构造成将传热液体通过流量控制器100从入口102泵送到出口103。泵组件110可包括泵轮114和电动机112。电动机112构造成在泵组件110启动时转动泵轮114，从而引起泵组件110的泵送动作。因此，泵组件110的泵轮114构造成提供泵送动作。此外，泵组件110还可以布置成使得可以控制通过流量控制器100的传热液体的流速。
流量调节器组件120在被启动时构造成允许传热液体从入口102到出口103流过流量控制器100。此外，在启动时，流量调节器组件120还构造成选择性地设置为发电模式或流量减少模式。
在设置为发电模式时，流量调节器组件120构造成通过将流过流量控制器100的传热液体的流动能量转换成电力来发电。流量调节器组件120可包括：涡轮机叶轮124，其用于提供水力发电；以及发电机122，其构造成连接到涡轮机叶轮124。发电机122构造成在涡轮机叶轮124转动时发电。当流量调节器组件120设置为发电模式时，涡轮机叶轮124通过流过流量控制器100的传热液体的流动而转动。因此，流量调节器组件120的涡轮机叶轮124构造成提供水力发电。
如上所述，流量调节器组件120可另外设置为流量减少模式。在流量调节器组件120设置为流量减少模式时，可以通过驱动涡轮机叶轮124来调节流过流量控制器100的流量，涡轮机叶轮124现在用作减速装置，使得叶轮124逆着流体流动方向旋转。叶轮124可以以预定频率旋转。通过使叶轮124逆着流体流动方向旋转，可以减慢流过流量控制器的流体流动。不同的预定频率对应于流过流量控制器100的不同流量。因此，通过使叶轮124逆着流过流量控制器100的流动方向旋转，可以使流过流量控制器100的流体减速。
模式控制器130构造成选择性地将流量控制器100设置为泵送模式或流动模式。流动模式包括两种可选模式：发电模式和流量减少模式。在泵送模式中，流量控制器100用作泵。在流动模式中，流量控制器100用作流量调节器。在发电模式中，流量调节器100用作流量调节器并且同时用作电力的发电机。在流量减少模式中，流量调节器100用作流量调节器并且同时减慢流过流量控制器100的流体流动。因此，流量控制器100构造成选择性地用作泵或流量调节器。流量控制器100构造成在用作泵时通过流量控制器100泵送传热液体。流量控制器100构造成在用作流量调节器时允许传热液体流动通过流量控制器100。在设置为泵送模式时，模式控制器130构造成停用流量调节器组件120并启动泵组件110。在设置为流动模式时，模式控制器130构造成停用泵组件110并启动流量调节器组件120。
在本热能回路10中，热管道12和冷管道14中的传热液体之间的压差随时间变化。更确切地说，热管道12和冷管道14的传热液体之间的压差可以改变，使得压差从正变为负，反之亦然。
在流量控制器100包括在局部热能消耗器组件20中的情况下，如上所述，传热液体将从热管道12传递到冷管道14。取决于热能回路10的热管道12和冷管道14之间的变化压差，有时需要将传热液体从热管道12泵送到冷管道14，并且有时需要允许传热液体从热管道12流动到冷管道14。更确切地说，在消耗器组件局部输送压差Δp1dp为负的情况下，流量控制器100构造成允许传热液体流动通过流量控制器100。因此，模式控制器130构造成将流量控制器100设置为流动模式。此外，消耗器组件局部输送压差Δp1dp是正的，流量控制器100构造成将传热液体流从热管道12泵送到冷管道14。因此，模式控制器130构造成将流量控制器100设置为泵送模式。
此外，在流量控制器100包括在局部热能发生器组件30中的情况下，参见下文，传热液体将从冷管道14传递到热管道12。取决于热能回路10的热管道12和冷管道14之间的变化压差，有时需要将传热液体从冷管道14泵送到热管道12，并且有时需要允许传热液体从冷管道14流动到热管道12。更确切地说，在发生器组件局部输送压差Δp2dp(参见下面关于发生器组件局部输送差压的更多细节)为正的情况下，流量控制器100构造成允许传热液体流动通过流量控制器100。因此，模式控制器130构造成将流量控制器100设置为流动模式。此外，发生器组件局部输送压差Δp2dp是负的，流量控制器100构造成将传热液体流从冷管道14泵送到热管道12。因此，模式控制器130构造成将流量控制器100设置为泵送模式。
模式控制器130构造成接收表示热管道12和冷管道14的传热液体之间的压差的信号。模式控制器130可以完全由硬件实现。作为选择，模式控制器130可以完全由软件实现。还作为选择，模式控制器130可以由硬件和软件组合实现。模式控制器130的软件部分可以在处理单元上运行。模式控制器130构造成基于表示热管道12和冷管道14中的传热液体之间的压差的信号将流量控制器100设置为泵送模式或流动模式。
模式控制器130可以构造成基于表示入口102处的流体与出口103处的流体之间的压差的信号将流量控制器100设置为泵送模式或发电模式或流量减少模式。如果是这样，则模式控制器130构造成在信号表示入口102处的流体压力等于或低于出口103处的压力的情况下将流量控制器100设置为泵送模式。此外，如果是这样，模式控制器130构造成在信号表示入口2处的流体压力高于出口103处的压力的情况下将流量控制器100设置为发电模式或流量减少模式。将流量控制器设置为发电模式或流量减少模式的选择基于入口102处的流体压力与出口103处的流体压力之间的压差。对于相对低的压差，模式控制器130构造成将流量控制器100设置为发电模式，并且对于相对低的压差，模式控制器130构造成将流量控制器设置为流量减少模式。要选择流量减少模式(而不是发电模式)的值取决于通过流量控制器100的实际流量。在由于相对高的压差而需要降低流速的情况下，模式控制器130构造成将流量控制器100设置为流量减少模式。
模式控制器130还可以构造成控制流过流量控制器100的传热液体的流速。因此，模式控制器130还可以构造成控制泵组件110，使得由泵组件110泵送的传热液体的流速受到控制。这可以通过调节泵组件100的泵轮114的旋转频率来完成。此外，模式控制器130还可以构造成控制流量调节器组件120，使得流过流量调节器组件120的传热液体的流量受到控制。如上所述，这可以通过调节叶轮124的旋转频率来完成。
参考图3，流量控制器100还可包括轮150。轮150可选择性地作为泵组件110的泵轮114和流量调节器组件120的涡轮机叶轮124操作。在流量控制器100设置为泵送模式时，轮150可选择性地作为泵轮114操作。在流量控制器100设置为流动模式时，轮150可选择性地作为涡轮机叶轮124操作。在流量控制器100设置为流量减少模式时，轮150可选择性地作为减速装置操作。因此，在泵送模式中，轮150用作泵轮124并且构造成连接到电动机112。此外，在流动模式中，轮150用作涡轮机叶轮124并且构造成连接到发电机122。此外，在流量减少模式中，轮150用作减速装置并且构造成连接到电动机112。
参考图4A和图4B，流量控制器100可包括用于传热液体的第一流动通道116和用于传热液体的第二流动通道126。第一流动通道116形成泵组件1110的一部分。第二流动通道126形成流量调节器组件120的一部分。流量控制器100还可包括导流器160。导流器160构造成由模式控制器130控制。在流量控制器100设置为泵送模式时，导流器160构造成引导传热液体流过第一流动通道116并阻挡传热液体流过第二通道126。这在图4B中示出。在流量控制器100设置为流动模式时，导流器160构造成引导传热液体流过第二流动通道126并阻挡传热液体流过第一通道116。这在图4A中示出。导流器160可以以许多不同的方式实现。根据非限制性实例，导流器160可包括滑块，该滑块构造成分别选择性地阻挡传热液体流过第一流动通道116和第二流动通道126。在导流器160的滑块阻挡第一流动通道116和第二流动通道126中的一个时，另一个打开，从而允许传热液体从中流过。
热能消耗器热交换器22还连接到冷管道14，以允许传热液体从热能消耗器热交换器22返回到冷管道14。
热能消耗器热交换器22布置成将热能从传热液体传递到热能消耗器热交换器22的周围环境。返回冷管道14的传热液体的温度低于第一温度。优选地，控制热能消耗器热交换器22，使得返回冷管道14的传热液体的温度等于第二温度。
局部热能消耗器组件20还可包括一对消耗器组件检修阀21a、21b。消耗器组件检修阀21a、21b可用于将热能消耗器热交换器22和流量控制器100与热能回路10连接和断开。
局部热能消耗器组件20还可包括消耗器组件热管道温度确定装置25a和消耗器组件冷管道温度确定装置25b。消耗器组件热管道温度确定装置25a布置成连接到热管道12，用于测量热管道12的传热液体的消耗器组件局部温度t1h。消耗器组件冷管道温度确定装置25b布置成连接到冷管道14，用于测量冷管道14的传热液体的消耗器组件局部温度t1c。消耗器组件热管道温度确定装置25a和消耗器组件冷管道温度确定装置25b连接到流量控制器100，用于将t1h和t1c传送到流量控制器100。
局部热能消耗器组件20还可包括消耗器组件出口温度确定装置27。消耗器组件出口温度确定装置27布置成连接到返回管道，返回管道将热能消耗器热交换器22的出口连接到冷管道14。消耗器组件出口温度确定装置27布置成测量离开热能消耗器热交换器22的出口并返回到冷管道14的传热液体的出口温度tche。消耗器组件出口温度确定装置27连接到流量控制器100，用于将tche传送到流量控制器100。
结合图5，将讨论关于如何布置流量控制器100的模式控制器130以控制局部热能消耗器组件20的示例性实施例。
启动局部热能消耗器组件
1.S500，模式控制器100接收启动信号。启动信号表示局部热能消耗器组件20应开始工作以向其周围环境排放热能。启动信号可以例如由位于建筑物中的恒温器(未示出)发出，其中局部热能消耗器组件20位于该建筑物中。
2.S502，根据以下等式确定消耗器组件局部输送压差Δp1dp：
Δp1dp＝p1c-p1h+Δpche
其中Δpche是用于克服热能消耗器热交换器22上的压降的压差。
3.如果Δp1dp是正值：
a.S504，将流量控制器100设置为泵送模式。
b.S506，使泵组件110的流速上升，使得实现通过热能消耗器热交换器22的预定流速。
c.切换到泵送操作时局部热能消耗器组件的正常操作模式，见下文。
4.如果Δp1dp是负值：
a.S512，将流量控制器100设置为流动模式。
b.S514，调节通过流量控制器100的流速，使得实现通过热能消耗器热交换器22的预定流速。
c.切换到流动操作时局部热能消耗器组件的正常操作模式，见下文。
泵送操作时局部热能消耗器组件的正常操作模式
1.S508，控制泵组件110，从而设置通过热能消耗器热交换器22的传热液体的流速，使得热能消耗器热交换器22上的温差Δtche＝t1h-tche保持在预定值。合适的预定温差范围为5-16℃，优选为7-12℃，更优选为8-10℃。
2.S510，确定消耗器组件局部输送压差Δp1dp。
3.如果Δp1dp是正值；则返回到“泵送操作时局部热能消耗器组件的正常操作模式”下的上述第1点。
4.如果Δp1dp是负值：
a.转到“启动局部热能消耗器组件”下的上述第4点。
b.通过从模式控制器130向泵组件110发送停止信号来停止泵组件110。
流动操作时局部热能消耗器组件的正常操作模式
1.S516，控制流量调节器组件120，从而设置通过热能消耗器热交换器22的传热液体的流速，使得热能消耗器热交换器22上的温差Δtche＝t1h-tche保持在预定值。合适的预定温差范围为5-16℃，优选为7-12℃，更优选为8-10℃。
2.S518，确定消耗器组件局部输送压差Δp1dp。
3.如果Δp1dp仍是负值；则返回到“流动操作时局部热能消耗器组件的正常操作模式”下的上述第1点。
4.如果Δp1dp是负值：
a.转到“启动局部热能消耗器组件”下的上述第3点。
b.通过从模式控制器130向流量调节器组件120发送停止信号来停止流量调节器组件120。
参考图2，局部热能发生器组件30包括热能发生器热交换器32、流量控制器100和发生器组件压差确定装置26。
发生器组件压差确定装置36适于确定热能回路10的发生器组件局部压差Δp2。优选地在热能发生器热交换器32连接到热能回路10的位置附近测量Δp2。发生器组件压差确定装置36可包括热管道压力确定装置36a和冷管道压力确定装置36b。热管道压力确定装置36a布置成连接到热管道12，用于测量热管道12的传热液体的发生器组件局部压力p2h。冷管道压力确定装置36b布置成连接到冷管道14，用于测量冷管道14的传热液体的发生器组件局部压力p2c。发生器组件局部压差装置36布置成将发生器组件局部压差确定为热管道12的传热液体的发生器组件局部压力与冷管道14的传热液体的发生器组件局部压力之间的压差。发生器组件局部压差Δp2因此可表示为：
Δp2＝p2c-p2h。
优选地，在热能发生器热交换器32连接到热管道12的位置附近测量热管道12的传热液体的发生器组件局部压力。优选地，在热能发生器热交换器32连接到冷管道14的位置附近测量冷管道14的传热液体的发生器组件局部压力。
发生器组件压差确定装置36可以实现为硬件设备、软件设备或它们的组合。发生器组件压差确定装置36布置成产生表示发生器组件局部压差Δp2的信号。
热能发生器热交换器32经由流量控制器100连接到冷管道14。流量控制器100选择性地设置为泵送模式或流动模式。基于发生器组件局部输送压差Δp2dp，将流量控制器100选择性地设置为泵送模式或流动模式，
Δp2dp＝p2c-p2h+Δpghe
其中Δpghe是用于克服热能发生器热交换器32上的压降的压差。结合上面的流量控制器100的更详细公开内容更详细地讨论了这一点，并且将在下面结合局部热能发生器组件30的控制更详细地讨论这一点。
在设置为泵送模式时，流量控制器100构造成用作泵，用于将传热液体从冷管道14泵送到热能发生器热交换器32中。因此，在流量控制器100设置为泵送模式时，来自冷管道14的传热液体被泵送到热能发生器热交换器32中。在设置为流动模式时，流量控制器100构造成用作流量调节器，用于允许来自冷管道14的传热液体流入热能发生器热交换器32。因此，在流量控制器100设置为流动模式时，允许来自冷管道14的传热液体流入热能发生器热交换器32。同样，基于发生器组件局部输送压差Δp2dp选择允许来自冷管道14的传热液体流入热能发生器热交换器32或将来自冷管道14的传热液体泵送到热能发生器热交换器32中。
热能发生器热交换器32还连接到热管道12，以允许传热液体从热能发生器热交换器32返回到热管道12。
热能发生器热交换器32布置成将热能从其周围环境传递到传热液体。返回到热管道12的传热液体具有高于第二温度的温度。优选地，控制热能发生器热交换器32，使得返回热管道12的传热液体的温度等于第一温度。
局部热能发生器组件30还可包括一对发生器组件检修阀31a、31b。发生器组件检修阀31a、31b可用于将热能发生器热交换器32和流量控制器100与热能回路10连接和断开。
局部热能发生器组件30还可包括发生器组件热管道温度确定装置35a和发生器组件冷管道温度确定装置35b。发生器组件热管道温度确定装置布置成连接到热管道12，用于测量热管道12的传热液体的发生器组件局部温度t2h。发生器组件冷管道温度确定装置布置成连接到冷管道14，用于测量冷管道14的传热液体的发生器组件局部温度t2c。发生器组件热管道温度确定装置35a和发生器组件冷管道温度确定装置35b连接到流量控制器100，用于将t1h和t1c传送到流量控制器100。
局部热能发生器组件30还可包括发生器组件出口温度确定装置37。发生器组件出口温度确定装置37布置成连接到返回管道，返回管道将热能发生器热交换器32的出口连接到热管道12。发生器组件出口温度确定装置37布置成测量离开热能发生器热交换器32的出口并返回到热管道12的传热液体的出口温度tghe。发生器组件出口温度确定装置37连接到流量控制器100，用于将tghe传送到流量控制器100。
结合图6，将讨论关于如何布置流量控制器100的模式控制器130以控制局部热能发生器组件30的示例性实施例。
启动局部热能发生器组件
1.S600，模式控制器130接收启动信号。启动信号表示局部热能发生器组件30应开始工作以从其周围环境吸收热能。启动信号可以例如由位于建筑物中的恒温器(未示出)发出，其中局部热能发生器组件30位于该建筑物中。
2.S602，根据以下等式确定发生器组件局部输送压差Δp2dp：
Δp2dp＝p2c-p2h+Δpghe
其中Δpghe是用于克服热能发生器热交换器32上的压降的压差。
3.如果Δp2dp是负值：
a.S604，将流量控制器100设置为泵送模式。
b.S606，使泵组件110的流速上升，使得实现通过热能发生器热交换器32的预定流速。
c.切换到泵送操作时局部热能发生器组件的正常操作模式，见下文。
4.如果Δp2dp是正值：
a.S612，将流量控制器100设置为流动模式。
b.S514，调节通过流量控制器100的流速，使得实现通过热能发生器热交换器32的预定流速。
c.切换到流动操作时局部热能发生器组件的正常操作模式，见下文。
泵送操作时局部热能发生器组件的正常操作模式
1.S608，控制泵组件110，从而设置通过热能发生器热交换器32的传热液体的流速，使得热能消耗器热交换器22上的温差Δtghe＝t2h-tghe保持在预定值。合适的预定温差范围为5-16℃，优选为7-12℃，更优选为8-10℃。
2.S610，确定发生器组件局部输送压差Δp2dp。
3.如果Δp2dp是负值；则返回到“泵送操作时局部热能发生器组件的正常操作模式”下的上述第1点。
4.如果Δp2dp是正值：
a.转到“启动局部热能发生器组件”下的上述第4点。
b.通过从模式控制器130向泵组件110发送停止信号来停止泵组件110。
流动操作时局部热能发生器组件的正常操作模式
1.S616，控制流量调节器组件120，从而设置通过热能发生器热交换器32的传热液体的流速，使得热能发生器热交换器32上的温差Δtghe＝t2h-tghe保持在预定值。合适的预定温差范围为5-16℃，优选为7-12℃，更优选为8-10℃。
2.S618，确定发生器组件局部输送压差Δp2dp。
3.如果Δp2dp仍是正值；则返回到“流动操作时局部热能发生器组件的正常操作模式”下的上述第1点。
4.如果Δp2dp是正值：
a.转到“启动局部热能发生器组件”下的上述第3点。
b.通过从模式控制器130向流量调节器组件120发送停止信号来停止流量调节器组件120。
因此，提供了要连接到包括热管道12和冷管道14的热能回路10的局部热能消耗器组件20和局部热能发生器组件30。局部热能消耗器组件20经由流量控制器100连接到热管道12。局部热能发生器组件30经由流量控制器100连接到冷管道14。基于热管道12和冷管道14的传热液体之间的局部压差，流量控制器100选择性地设置为泵送模式或流动模式。此外，提供了包括热管道12和冷管道14的区域热能分配系统。区域热能分配系统还包括一个或多个局部热能消耗器组件20和/或一个或多个热能发生器组件30。
因此，区域热能分配系统1包括热能回路10，热能回路10包括允许传热液体流过的热管道12和冷管道14。区域热能分配系统1还包括一个或多个热能消耗器热交换器22和一个或多个热能发生器热交换器32。根据以上公开的内容，区域热能分配系统1可包括经由流量控制器100连接到热管道12的热能消耗器热交换器22。基于热管道12和冷管道14的传热液体之间的局部压差，流量控制器100选择性地设置为泵送模式或流动模式。替代地或另外地，区域热能分配系统1可包括热能消耗器热交换器22，热能消耗器热交换器22经由热能消耗器阀(未示出)或热能消耗器泵(未示出)选择性地连接到热管道12。基于热管道12和冷管道14的传热液体之间的局部压差，使用热能消耗器阀或热能消耗器泵来使传热液体流过热能消耗器热交换器22。此外，根据以上公开的内容，区域热能分配系统1可包括经由流量控制器100连接到冷管道14的热能发生器热交换器32。基于热管道12和冷管道14的传热液体之间的局部压差，流量控制器100选择性地设置为泵送模式或流动模式。替代地或另外地，区域热能分配系统1可包括热能发生器热交换器32，热能发生器热交换器32经由热能发生器阀(未示出)或热能发生器泵(未示出)选择性地连接到冷管道14。基于热管道12和冷管道14的传热液体之间的局部压差，使用热能发生器阀或热能发生器泵来使传热液体流过热能发生器热交换器32。
优选地，使用热能消耗器热交换器22和热能发生器热交换器32吸收或排放热量的需求在限定的温差下进行。8-10℃的温差对应于通过热能消耗器热交换器22和热能发生器热交换器32的最佳流量。
热管道12和冷管道14之间的局部压差可以沿着热能回路10变化。特别地，从热管道12和冷管道14中的一个可以看到，热管道12和冷管道14之间的局部压差可以从正压差变化到负压差。因此，有时特定的局部热能消耗器/发生器组件20,30可能需要将传热液体泵送通过相应的热能消耗器/发生器热交换器22,32，并且有时特定的局部热能消耗器/发生器组件20,20可能需要让传热液体流过相应的热能消耗器/发生器热交换器22,32。因此，可以使系统1内的所有泵送在局部热能消耗器/发生器组件20,30中进行。因此，提供了易于构建的区域热能分配系统1。此外，提供了易于控制的区域热能分配系统1。此外，由于所需的流量和压力有限，流量控制器100的泵组件可以基于频率控制的循环泵。
区域热能分配系统1的基本思想基于发明者的见解，即现代城市自身提供可在城市内重复使用的热能。重复使用的热能可以由区域热能分配系统1收集，并用于例如空间加热或热自来水制备。此外，区域热能分配系统1还将处理日益增长的空间冷却需求。在区域热能分配系统1内，城市内的建筑物5相互连接，并且可以以容易且简单的方式重新分配低温废热以满足不同的局部需求。除此之外，区域热能分配系统将提供：
·由于城市内部能量流的最佳再利用，最大限度地减少了对一次能源的使用。
·由于局部燃烧的天然气或其他燃料的需求将减少，因此限制了对城市内烟囱或燃烧场所的需求。
·因为由冷却装置产生的多余热量可以被运走并在区域热能分配系统1中重复使用，因此限制了对城市内冷却塔或冷却对流器的需求。
因此，区域热能分配系统1提供了对城市内的热能的智能双重使用(smart dueluse)。当集成到城市中时，区域热能分配系统1在城市内的加热和冷却应用中利用低水平废热。这将通过消除对城市中的供气网或区域供热网和供冷网的需求来减少城市的一次能源消耗。
区域热能分配系统1可包括热服务厂(thermal server plant)2。热服务厂2用作外部热源和/或散热器。热服务厂2的功能是保持热能回路10的热管道12和冷管道14之间的温差。也就是说，热服务厂2可以用于平衡区域热能分配系统1，使得当热能回路10达到温度终点时，热服务厂2被布置成从热能回路10吸收热能或将热能排放到热能回路10。在冬季，当热管道12达到其最低温度终点的可能性较高时，热服务厂2用于向热能回路10添加热能。在夏季，当冷管道达到其最高温度终点的可能性较高时，热服务厂2用于从热能回路10中去除热能。
本领域技术人员认识到，本发明决不限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内可以进行许多修改和变化。
例如，流量控制器100还可包括电池140。电池140可以构造成在处于发电模式时存储由流量调节器组件120产生的电力。电动机112可以构造成至少部分地由存储在电池140中的电力供电。模式控制器130可以构造成至少部分地由存储在电池140中的电力供电。
此外，电动机112可以构造成在流量控制器100被设置为发电模式时用作发电机122。在设置为泵送模式时，电动机112构造成被供应电力。模式控制器130可以构造成控制对电动机112的电力供应。当被施加电力时，电动机112构造成转动轮150，该轮150现在用作泵轮114或用作减速装置。在设置为流动模式时，电动机112可以构造成用作发电机122。当电动机112用作发电机122时，现在用作涡轮机叶轮114的轮150的转动引起发电机122发电。根据以上所述，所产生的电力可以存储在电池140中。然后，当设置为泵送模式或流量减少模式时，存储在电池140中的电力可以稍后用于为电动机112供电。
另外，在图2所示的实施例中，压差确定装置26、36是两个物理上不同的压差确定装置。然而，根据另一个实施例，一个特定的局部热能消耗器组件20和一个特定的局部热能发生器组件30可以共用相同的压差确定装置。因此，压差确定装置26、36可以在物理上是相同的压差确定装置。根据另一个实施例，两个特定的局部热能消耗器组件20可以共用相同的压差确定装置。根据又一个实施例，两个特定的局部热能发生器组件30可以共用相同的压差确定装置
另外，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开实施例的变型。

Claims (15)

1.一种局部热能消耗器组件(20)，其布置成连接到热能回路(10)，所述热能回路(10)包括热管道(12)和冷管道(14)，所述热管道(12)构造成允许第一温度的传热液体从中流过，所述冷管道(14)构造成允许第二温度的传热液体从中流过，所述第二温度低于所述第一温度，所述局部热能消耗器组件(20)包括：
消耗器组件压差确定装置(26)，其适于确定所述热能回路(10)的消耗器组件局部压差Δp1；
热能消耗器热交换器(22)；以及
流量控制器(100)，
其中，所述热能消耗器热交换器(22)布置成经由所述流量控制器(100)连接到所述热管道(12)，
所述流量控制器(100)包括模式控制器(130)，所述模式控制器(130)构造成基于Δp1选择性地将所述流量控制器(100)设置为泵送模式或流动模式，其中，在设置为泵送模式时，所述流量控制器(100)构造成用作泵，用于将传热液体从所述热管道(12)泵送到所述热能消耗器热交换器(22)中，并且在设置为流动模式时，所述流量控制器(100)构造成用作流量调节器，用于允许来自所述热管道(12)的传热液体流入所述热能消耗器热交换器(22)中，
所述热能消耗器热交换器(22)还布置成连接到所述冷管道(14)，以允许传热液体从所述热能消耗器热交换器(22)返回到所述冷管道(14)，并且
所述热能消耗器热交换器(22)布置成将热能从传热液体传递到所述热能消耗器热交换器(22)的周围环境，使得返回到所述冷管道(14)的传热液体具有比所述第一温度低的温度，优选地具有等于所述第二温度的温度。
2.根据权利要求1所述的局部热能消耗器组件(20)，其中，所述模式控制器(130)构造成在Δp1表示所述热管道(12)中的传热液体的消耗器组件局部压力低于所述冷管道(14)中的传热液体的消耗器组件局部压力的情况下将所述流量控制器(100)设置为所述泵送模式，并且所述模式控制器(130)构造成在Δp1表示所述热管道(12)中的传热液体的消耗器组件局部压力高于所述冷管道(14)中的传热液体的消耗器组件局部压力的情况下将所述流量控制器(100)设置为流动模式。
3.根据权利要求1或2所述的局部热能消耗器组件(20)，其中，所述流量控制器(100)还包括：
用于传热液体的入口(102)；
用于传热液体的出口(103)；
泵组件(110)，其布置在所述入口(102)和所述出口(102)之间，并且构造成将传热液体从所述入口(102)到所述出口(103)泵送通过所述流量控制器(100)；
流量调节器组件(120)，其布置在所述入口(102)和所述出口(103)之间，并且构造成允许传热液体从入口(102)到出口(103)流过所述流量控制器(100)，并且通过将流过所述流量控制器(100)的传热液体的流动能量转换成电力来发电，
在设置为泵送模式时，所述模式控制器(130)构造成启动所述泵组件(110)并停用所述流量调节器组件(120)；
在设置为流动模式时，所述模式控制器(130)构造成停用所述泵组件(110)并启动所述流量调节器组件(120)。
4.根据权利要求3所述的局部热能消耗器组件(20)，其中，所述流量控制器(100)还包括轮(150)，所述轮(150)能选择性地作为所述泵组件(110)的泵轮(114)操作，以在所述流量控制器(100)设置为泵送模式时提供泵动作，并且所述轮(150)能选择性地作为所述流量调节器组件(120)的涡轮机叶轮(124)操作，以在所述流量控制器(100)设置为流动模式时提供水力发电。
5.根据权利要求3所述的局部热能消耗器组件(20)，其中，所述流量控制器(100)还包括用于传热液体的第一流动通道(116)和用于传热液体的第二流动通道(126)，所述第一流动通道(116)形成所述泵组件(110)的一部分，所述第二流动通道(126)形成所述流量调节器组件(120)的一部分。
6.一种局部热能发生器组件(30)，其布置成连接到热能回路(10)，所述热能回路(10)包括热管道(12)和冷管道14，所述热管道(12)构造成允许第一温度的传热液体从中流过，所述冷管道(14)构造成允许第二温度的传热液体从中流过，所述第二温度低于所述第一温度，所述局部热能发生器组件包括：
发生器组件压差确定装置(36)，其适于确定所述热能回路(10)的发生器组件局部压差Δp2；
热能发生器热交换器(32)；以及
流量控制器(100)，
其中，所述热能发生器热交换器(32)布置成经由所述流量控制器(100)连接到所述冷管道(14)，
所述流量控制器(100)包括模式控制器(130)，所述模式控制器(130)构造成基于Δp2选择性地将所述流量控制器(100)设置为泵送模式或流动模式，其中，在设置为泵送模式时，所述流量控制器(100)构造成用作泵，用于将传热液体从所述冷管道(14)泵送到所述热能发生器热交换器(32)中，并且在设置为流动模式时，所述流量控制器(100)构造成用作流量调节器，用于允许来自所述冷管道(14)的传热液体流入所述热能发生器热交换器(32)中，
所述热能发生器热交换器(32)还布置成连接到所述热管道(12)，以允许传热液体从所述热能发生器热交换器(32)返回到所述热管道(12)，并且
所述热能发生器热交换器(32)布置成将热能从其周围环境传递到传热液体，使得返回到所述热管道(12)的传热液体具有比所述第二温度高的温度，优选地具有等于所述第一温度的温度。
7.根据权利要求6所述的局部热能发生器组件(30)，其中，所述模式控制器(130)构造成在Δp2表示所述冷管道(14)中的传热液体的发生器组件局部压力低于所述热管道(12)中的传热液体的发生器组件局部压力的情况下将所述流量控制器(100)设置为所述泵送模式，并且所述模式控制器(130)构造成在Δp2表示所述冷管道(14)中的传热液体的发生器组件局部压力高于所述热管道(12)中的传热液体的发生器局部压力的情况下将所述流量控制器(100)设置为流动模式。
8.根据权利要求6或7所述的局部热能发生器组件(30)，其中，所述流量控制器(100)还包括：
用于传热液体的入口(102)；
用于传热液体的出口(103)；
泵组件(110)，其布置在所述入口(102)和所述出口(103)之间，并且构造成将传热液体从所述入口(102)到所述出口(103)泵送通过所述流量控制器(100)；
流量调节器组件(120)，其布置在所述入口(102)和所述出口(103)之间，并且构造成允许传热液体从入口(102)到出口(103)流过所述流量控制器(100)，并且通过将流过所述流量控制器(100)的传热液体的流动能量转换成电力来发电，
在设置为泵送模式时，所述模式控制器(130)构造成启动所述泵组件(110)并停用所述流量调节器组件(120)；
在设置为流动模式时，所述模式控制器(130)构造成停用所述泵组件(110)并启动所述流量调节器组件(120)。
9.根据权利要求8所述的局部热能发生器组件(20)，其中，所述流量控制器(100)还包括轮(150)，所述轮(150)能选择性地作为所述泵组件(110)的泵轮(114)操作，以在所述流量控制器(100)设置为泵送模式时提供泵动作，并且所述轮(150)能选择性地作为所述流量调节器组件(120)的涡轮机叶轮(124)操作，以在所述流量控制器(100)设置为流动模式时提供水力发电。
10.根据权利要求8所述的局部热能发生器组件(30)，其中，所述流量控制器(100)还包括用于传热液体的第一流动通道(116)和用于传热液体的第二流动通道(126)，所述第一流动通道(116)形成所述泵组件(110)的一部分，所述第二流动通道(126)形成所述流量调节器组件(120)的一部分。
11.一种区域热能分配系统，包括：
热能回路(10)，其包括用于允许传热液体从中流过的两个管道，其中，所述热能回路(10)中的热管道(12)构造成允许第一温度的传热液体从中流过，并且所述热能回路(10)中的冷管道(14)构造成允许第二温度的传热液体从中流过，所述第二温度低于所述第一温度；
一个或多个根据权利要求1至5中任一项所述的局部热能消耗器组件(20)；和/或
一个或多个根据权利要求6至10中任一项所述的局部热能发生器组件(30)。
12.一种用于控制热能消耗器热交换器(22)的方法，所述热能消耗器热交换器(22)经由流量控制器(100)连接到热管道(12)，所述热管道(12)构造成允许第一温度的传热液体从中流过，并且所述热能消耗器热交换器(22)经由返回管道连接到冷管道(14)，所述冷管道(14)构造成允许第二温度的传热液体从中流过，其中，所述第二温度低于所述第一温度，所述流量控制器(100)包括模式控制器(130)，所述模式控制器(130)构造成选择性地将所述流量控制器(100)设置为泵送模式或流动模式，其中，在设置为泵送模式时，所述流量控制器(130)构造成用作泵，用于将传热液体从所述热管道(12)泵送到所述热能消耗器热交换器(22)中，并且在设置为流动模式时，所述流量控制器(100)构造成用作流量调节器，用于允许来自所述热管道(12)的传热液体流入所述热能消耗器热交换器(22)中，所述方法包括：
确定所述热管道(12)的传热液体与所述冷管道(14)的传热液体之间的消耗器组件局部压差Δp1；以及
基于Δp1，选择性地将所述流量控制器(100)设置为泵送模式或流动模式，以允许来自所述热管道(12)的传热液体进入所述热能消耗器热交换器(22)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，选择性地将所述流量控制器(100)设置为泵送模式或流动模式的动作包括：
在Δp1表示所述热管道(12)中的传热液体的消耗器组件局部压力低于所述冷管道(14)中的传热液体的消耗器组件局部压力的情况下，将所述流量控制器(100)设置为泵送模式；
在Δp1表示所述热管道(12)中的传热液体的消耗器组件局部压力高于所述冷管道(14)中的传热液体的消耗器组件局部压力的情况下，将所述流量控制器(100)设置为流动模式。
14.一种用于控制热能发生器热交换器(32)的方法，所述热能发生器热交换器(32)经由流量控制器(100)连接到冷管道(14)，所述冷管道(14)构造成允许第二温度的传热液体从中流过，并且所述热能发生器热交换器(32)经由返回管道连接到热管道(12)，所述热管道(12)构造成允许第一温度的传热液体从中流过，其中，所述第二温度低于所述第一温度，所述流量控制器(100)包括模式控制器(130)，所述模式控制器(130)构造成选择性地将所述流量控制器(100)设置为泵送模式或流动模式，其中，在设置为泵送模式时，所述流量控制器(100)构造成用作泵，用于将传热液体从所述冷管道(14)泵送到所述热能发生器热交换器(32)中，并且在设置为流动模式时，所述流量控制器(100)构造成用作流量调节器，用于允许来自所述冷管道(14)的传热液体流入所述热能发生器热交换器(32)中，所述方法包括：
确定所述热管道(12)的传热液体与所述冷管道(14)的传热液体之间的发生器组件局部压差Δp2；以及
基于Δp2，选择性地将所述流量控制器(100)设置为泵送模式或流动模式，以允许来自所述冷管道(14)的传热液体进入所述热能发生器热交换器(32)。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，选择性地将所述流量控制器(100)设置为泵送模式或流动模式的动作包括：
在Δp2表示所述冷管道(14)中的传热液体的发生器组件局部压力低于所述热管道(12)中的传热液体的发生器组件局部压力的情况下，将所述流量控制器(100)设置为泵送模式；
在Δp2表示所述冷管道(14)中的传热液体的发生器组件局部压力高于所述热管道(12)中的传热液体的发生器组件局部压力的情况下，将所述流量控制器(100)设置为流动模式。
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