CN117063018A - 供暖装设、方法和系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于房屋的供暖装设，该装设包括：控制器，以及耦合到控制器的：空气源热泵；房屋供暖布置；以及当地天气感测布置。控制器被配置为从外部源接收天气预报数据，以及从当地天气感测布置接收当地天气状态信息。控制器还被配置为基于天气预报数据和当地天气状态信息两者来设定控制算法，并且基于设定的控制算法控制从空气源热泵到供暖布置的能量供应；并且在预测到空气源热泵从中提取能量的空气的温度的预报下降时，增加输入到供暖布置的能量。还提供了一种控制房屋供暖装设的方法，该供暖装设包括空气源热泵，该方法包括：从外部源接收天气预报数据，以及从当地天气感测布置接收当地天气状态信息；基于天气预报数据和当地天气状态信息两者设定控制算法；基于控制算法的设定来控制空气源热泵；以及在预测到空气源热泵从中提取能量的空气的温度的预报下降时，增加输入到供暖布置的能量。

Description

供暖装设、方法和系统

技术领域

本公开在不同方面涉及用于房屋的供暖装设(installation)以及相关方法、系统和装置。

背景技术

根据2012/27/EU指示，建筑物占欧盟最终能量消耗的40％和CO₂排放量的36％。欧盟委员会2016年报告“Mapping and analyses of the current and future(2020-2030)heating/cooling fuel deployment(fossil/renewables)”(《当前和未来(2020-2030年)供暖/制冷燃料部署(化石/可再生能源)的测绘和分析》)得出的结论是，在欧盟家庭中，仅供暖和热水就占最终能量使用总量的79％(192.5Mtoe)。欧盟委员会还报告称，“根据欧盟统计局2019年的图表，约75％的供暖和制冷仍然由化石燃料产生，而只有22％由可再生能量产生。为了实现欧盟的气候和能量目标，供暖和制冷部门必须大幅减少其能量消耗并削减其化石燃料的使用。热泵(从空气、地面或水汲取能量)已被认为是解决这一问题的潜在重要贡献者。

许多国家都有减少碳足迹的政策和压力。例如，英国政府于2020年在英国发布了“Future Homes standard”《未来住宅标准》白皮书，建议到2025年将新住宅的碳排放量较现有水平减少75％至80％。此外，2019年初宣布，从2025年起禁止在新住宅安装燃气锅炉。据报道，截至提交申请时，英国用于建筑物供暖的总能量的78％来自燃气，而12％来自电力。

英国具有大量小型、2-3间卧室或更少的房产，配有燃气中央供暖系统，并且大多数房产都使用所谓的组合锅炉，其中锅炉充当即热式热水加热器，并且作为中央供暖的锅炉。组合锅炉很受欢迎，因为它们结合了小的外形因素，或多或少地提供“无限”热水的即时源(输出功率为20kW至35kW)，并且不需要热水储存。这种锅炉可以相对便宜地从信誉良好的制造商处购买。小的外形因素和无需热水储存箱的能力意味着即使在小的公寓或房子中通常也可以容纳这种锅炉(通常安装在厨房的墙上)，并需要一个人一天的工作来装设一台新锅炉。因此，可以便宜地装设新的组合燃气锅炉。随着新燃气锅炉即将被禁止，需要提供可替代热源来代替燃气组合锅炉。此外，以前装配的组合锅炉最终需要用一些替代品来代替。

尽管热泵已被提议作为减少对化石燃料的依赖和减少CO₂排放的潜在解决方案，但出于若干技术、商业和实际原因，它们目前不适合在较小的家用(和小型商业)房屋中代替燃气锅炉的问题。它们通常非常大，并且需要在房产外部有坚固的单元。因此，它们不能轻易地改装进具有典型组合锅炉的房产中。目前，能够提供与典型燃气锅炉同等的输出的单元昂贵，并且可能需要大量电力需求。不仅这些单元本身的成本是同等燃气装置的数倍，而且它们的尺寸和复杂性意味着装设在技术上很复杂，因此价格昂贵。还需要热水储存箱，并且这是阻碍在小型家用住所中使用热泵的另一个因素。另一个技术问题是热泵往往需要很长的时间才能开始产生热量以响应需求，可能需要30秒进行自检，然后需要一些时间进行供暖，因此在请求热水及其递送之间有1分钟或更长时间的延迟。出于此原因，尝试使用热泵和/或太阳能的可再生解决方案通常适用于具有热水储存箱的房间的大型房产(具有空间需求、热损失和军团菌风险)。

因此，需要提供一种解决方案来解决寻找合适的技术来代替燃气组合锅炉的问题，特别是对于较小的家用住所。

更一般地，持续需要改善热泵的有效效率，特别是作为最便宜装设的热泵类型的空气源热泵。

发明内容

根据第一方面，提供了一种用于房屋的供暖装设，所述装设包括：控制器，以及耦合到控制器的：空气源热泵；房屋供暖布置；以及当地天气感测布置；其中控制器被配置为：从外部源接收天气预报数据，以及从当地天气感测布置接收当地天气状态信息；基于天气预报数据和当地天气状态信息两者来设定控制算法；基于设定的控制算法，控制从空气源热泵到供暖布置的能量供应；其中控制器被配置为在预测到空气源热泵从中提取能量的空气的温度的预报下降时增加输入到供暖布置中的能量。

优选地，控制器被配置为在预测到空气源热泵从中提取能量的空气的温度的预报下降时增加输入到供暖布置中的能量。

优选地，控制器被配置为基于将在温度降低的预报时段期间激活或使用或需要房屋供暖布置的预计的可能性来控制能量供应。可选地，控制器被配置为基于房屋的过去家庭行为和/或可比较的家庭的过去行为来预计可能性。可选地，控制器可以被配置为在预计可能性时考虑房屋的占用或预计的占用。

可选地，控制器被配置为在预计可能性时考虑房屋的占用者的安排活动。

可选地，控制器被配置为超控(override)供暖布置的设定。

可选地，供暖装设进一步包括被布置成从热泵接收能量的能量存储器，控制器被配置为基于设定的控制算法来控制从空气源热泵到能量存储器的能量供应。优选地，能量存储器包括用于将能量存储为潜热的大量相变材料。可选地，控制器被配置为控制到能量存储器的能量供应，以增加作为显热存储在存储器中的能量的量。优选地，能量存储器被布置成向房屋的热水系统供应能量。

根据第二方面，提供了一种控制房屋供暖装设的方法，该供暖装设包括空气源热泵，该方法包括：从外部源接收天气预报数据以及从当地天气感测布置接收当地天气状态信息；基于天气预报数据和当地天气状态信息两者来设定控制算法；基于控制算法的设定来控制空气源热泵；以及在预测到空气源热泵从中提取能量的空气的温度的预报下降时，增加输入到供暖布置中的能量。

优选地，该方法进一步包括基于将在温度降低的预报时段期间激活、使用或需要房屋供暖布置中的任一者的预计的可能性来控制能量供应。

可选地，该方法进一步包括基于房屋的过去家庭行为和/或可比较的家庭的过去行为来预计可能性。

可选地，该方法进一步包括在预计可能性时考虑房屋的占用或预计的占用。

可选地，该方法进一步包括在预计可能性时考虑房屋的占用者的安排活动。

可选地，该方法进一步包括超控供暖布置的设定。

在根据第二方面的方法中，该装设可以包括被布置成从热泵接收能量的能量存储器，该方法进一步包括基于设定的控制算法来控制从空气源热泵到能量存储器的能量供应。优选地，能量存储器包括用于将能量存储为潜热的大量相变材料，该方法进一步包括控制到能量存储器的能量供应以增加作为显热存储在存储器中的能量的量。

根据第三方面，提供了一种家用绿色功率生成装设，其包括：控制器，以及耦合至所述控制器的：绿色能量源；能量汇(energy sink)；以及当地天气感测布置；其中控制器被配置为：从外部源接收天气预报数据，以及从当地天气感测布置接收当地天气状态信息；基于天气预报数据和当地天气状态信息两者来设定控制算法；并且基于设定的控制算法来控制从绿色能量源到能量汇和/或能量存储器的能量供应。优选地，还在预测到空气源热泵从中提取能量的空气的温度的预报下降时，增加输入到供暖布置中的能量。

优选地，绿色能量源选自包括下列项的组：空气源热泵、包含一个或多个光伏电池的光伏装设，以及风力涡轮机。

优选地，能量汇选自包括下列项的组：用于房屋的供暖装设、能量存储器，以及热水供应系统。

根据第四方面，提供了一种控制包括绿色能量源的家用供暖装设的方法，所述方法包括：从外部源接收天气预报数据，以及从当地天气感测布置接收当地天气状态信息；基于天气预报数据和当地天气状态信息两者来设定控制算法；以及基于控制算法的设定来控制从绿色能量源到家用供暖装设的能量供应。优选地，还在预测到空气源热泵从中提取能量的空气的温度的预报下降时，增加输入到供暖布置中的能量。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例的方式描述本公开的各个方面的实施例，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的方面的系统的概览；

图2大致对应于图1，但包括更多细节；

图3示意性地示出了根据本发明的方面的系统的细节；

图4是图示了根据本发明的方面的控制器的操作的示意性时间线图；

图5是示出了包括相变材料和耦合到热泵能量源的热交换器的能量储蓄器的示意图，该能量储蓄器包括一个或多个传感器以提供指示作为潜热被存储在相变材料中的能量的量的测量数据；并且

图6是示出了根据本公开的方面的结合有能量储蓄器的接口单元的部件的z潜在布置的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的方面的系统100的概览。该系统包括耦合到绿色能量源104、能量汇106和当地天气感测布置108的控制器102。控制器102被配置为例如经由有线或无线连接从外部源110接收天气预报数据，以及从当地天气感测布置108接收当地天气状态信息。该系统还可选地包括耦合到绿色能量源104、控制器102和能量汇106的能量存储器112。绿色能量源104可以例如包括风力涡轮机105、光伏布置107或更优选地包括空气源热泵109。控制器102进一步被配置为基于天气预报数据和当地天气状态信息两者来设定控制算法，并基于设定的控制算法来控制从绿色能量源到能量汇和/或能量存储器的能量供应。

图2大致对应于图1，但包括更多细节。控制器102基于接收到的天气预报数据来操作控制算法，如果需要，则基于来自当地天气感测布置108的当地天气状态信息来调整该控制算法。操作控制算法103的目的是在预报来自绿色能量源104的可用的能量的量减少的天气的当地变化之前使用当前可用的能量，或者预计将变得可用的能量。例如，如果绿色能量源是空气源热泵，并且预计当地空气温度要降低，和/或预计相对湿度要降低，则控制算法可以用于提取能量，并将其供应到能量汇(例如房屋供暖装设)和/或能量存储器(例如热能存储器)，预测到所提取的能量稍后将有用。类似地，如果绿色能量源包括一个或多个光伏电池或阵列，并且预报当前晴朗或基本上晴朗的天空将被厚重的云层代替，则控制算法可以用于将能量从光伏转移以供应能量汇(例如房屋供暖装设)和/或能量存储器(诸如电池或超级电容器布置)，而不是向电网供应所有或大部分捕获的能量。在绿色能量源包括一个或多个风力涡轮机，并且预报当前或不久之后的有风天将被长时间无风所代替的情况下，所捕获的能量可以如刚刚参考光伏布置所描述的那样进行处理。对于这些可替代方案中的任何一个，控制器算法可以被布置成在预测到空气温度的预报下降时增加输入到房屋供暖布置、能量汇的能量。对空气温度的预报可能会使房屋的占用者更有可能将开始使用供暖装设和/或提高其温度设定，以抵消空气温度的预报下降的影响。因此，控制器可以被配置为基于将在温度降低的预报时段期间激活/使用/需要房屋供暖布置的预计的可能性来控制能量供应。控制器可以被配置为基于房屋的过去家庭行为和/或可比较的家庭的过去行为来预计可能性。控制器可以被配置为使用机器学习算法来从尤其是房屋供暖布置的设定和操作中学习占用者行为。控制器还可以被提供有关于可比较的家庭的行为的数据，例如，在系统的装设/初始配置时提供或者从云中的供应商或运营商服务器提供或更新。

控制器还优选地被配置为在预计可能性时考虑房屋的占用或预计的占用者。为此，控制器可以被配置为在预计可能性时考虑房屋的占用者的日程活动——控制器可选地有权访问有关房屋占用者的日程、日历和/或约会细节，控制器可以在“智能家居”模式下操作。控制器还可以被供应有来自存在检测器(例如可以被提供作为安全监控系统的一部分的移动传感器(例如，PIR传感器)和/或门传感器)的信息，以及或者替代地被供应有来自电气系统的房屋罢工(strike)的信息，其可以提供关于例如房屋中的照明电路等的激活的信息。当地天气感测布置108的使用使得能够更准确地预计和检测影响房屋的天气事件，从而增加在系统运行中实现能量节省的能力。控制器102可以被配置为运行机器学习算法，该算法被配置为了解由当地天气感测布置检测到的房屋所经历的天气与接收到的天气预报数据的差异，例如在时间延迟和可选的严重性方面。使用这样的机器学习算法，控制器102可以能够更好地预计何时增加从绿色能量源到当地能量汇和/或能量存储器的能量供应可能是有益的。

当地天气感测布置108优选地被布置成感测空气温度、空气湿度和大气压力。布置108可以包括分离的传感器来检测这些变量中的每一个，但是优选地，布置108基于集成的天气感测设备，例如天气感测芯片。这种芯片可用作Bosch Sensortec BME280集成环境单元，该单元提供湿度传感器，测量相对湿度、大气压力和环境温度，所有这些都具有高度的准确性：湿度传感器准确性为±3％相对湿度，压力传感器的准确性为±0.25％，并且温度传感器在0-65℃范围内的准确性为±1℃。BME280具有天气监控模式，每分钟提供一次压力、温度和湿度读数，对于我们的目的来说，这种频率足够了。另外，当地天气感测布置108可以包括风速传感器和风向检测器，因为风向和风速可以是当前和可能即将发生的天气状况的非常有用的指示符——诸如指示寒冷天气锋面可能到达、通过和经过等。

图3示意性地示出了根据本发明的方面的系统的细节，其非常接近地对应于图2，但是其中绿色能量源是空气源热泵109并且能量汇包括房屋供暖装设116，并且优选地是热能存储器，理想地包括相变材料，其相变用于将能量存储为潜热。

图4是图示根据本发明的方面的控制器102的操作的示意性时间线图。

在400处，控制器从外部源接收天气预报数据。控制器可以被配置为周期性地收集这样的数据，或者可以周期性地或者更优选地每当预报天气的显著变化时将数据推送到控制器。这些天气预报数据可以例如由国家或地区气象部门(诸如英国的气象局)、国家或地区广播机构(诸如英国的BBC)或天气预报信息的任何其他国家、地区或当地提供商来提供，所有这些都通过互联网提供数据供给。当然，这些天气预报数据也可以由数据聚合商、新闻机构或任何其他中介或来源提供。

在402处，控制器例如基于诸如BME280的设备从当地天气感测布置接收当地天气状态信息。控制器可以被配置为周期性地收集这样的天气状态信息，或者可以周期性地或者更优选地每当检测到天气即将发生显著变化的一个或多个迹象时将信息推送或以其他方式供应到控制器。尽管该图示出了控制器在接收当地天气状态信息之前接收天气预报数据，但是顺序可以相反，控制器在接收天气预报数据之前接收当地天气状态信息。例如，控制器可以被布置成连续地接收和处理当地天气状态信息(例如，每分钟一次，或每几分钟一次)，检测当地天气中即将到来的或瞬时的显着变化的指示符。当地天气感测布置108可以并且优选地包括处理能力，该处理能力被布置成处理当地天气状态信息，以检测当地天气中即将到来的或瞬时的显著变化的指示符，其通知然后被迅速传递到控制器102或它们由控制器102周期性地读取。

在404处，控制器处理接收到的天气预报数据和接收到的天气状态信息以确定是否增加输入到能量汇106中的能量。在做出该确定时，控制器优选地考虑供应到能量汇的额外能量将是有用的预计的可能性。例如，在能量汇包括房屋供暖布置的情况下，控制器优选地被配置为预计将在温度降低的预报时段期间激活/使用/需要房屋供暖布置的可能性。在预计这种可能性时，控制器优选地考虑房屋的过去家庭行为——例如，供暖布置是否在相似的气象条件下、在年中的相同或相应时间使用，以及任何此类使用的性质，例如使用时段、恒温器设定等。可选地，控制器可以考虑可比较的家庭的过去行为，相关数据被存储在存储装置202中并且可选地从与系统的制造商/供应商/运营商相关联的基于网络的资源供应/更新。优选地，控制器被配置为在预计可能性时考虑房屋的占用或预计的占用，可选地考虑房屋的占用者的安排活动。控制器102可以例如是“智能家居”控制系统的一部分或与“智能家居”控制系统集成，和/或耦合到安全监控系统，使得占用和活动感测/传感器可以为控制器102提供数据以用于预计可能性。控制器还可以被配置为超控供暖布置的设定，例如供暖布置可以被设定为在稍后的某个时间开启，和/或可以由设定在高于当前环境的温度的恒温器控制，使得供暖布置当前关闭：控制器可以超控定时器和/或恒温器，使得附加能量可以输入到供暖布置中。

作为处理404的结果并且基于具有状态信息的天气预报数据，控制器可以建立具有开始时间408和结束时间410的天气预报窗口406。在可以在天气预报窗口开始时间408之前或之后执行的步骤412处，控制器核查绿色能量源104的状态。在步骤414处，绿色能量源104向控制器提供状态更新。在步骤416处，控制器核查能量汇的状态，能量汇可选地包括供暖布置和能量存储器(诸如电池，或基于PCM的能量储存布置)。在步骤418处，能量存储器向控制器提供状态更新。基于状态更新和在步骤404中执行的处理，处理器在步骤420处执行第二处理以确定用于控制绿色能量源(在适当的情况下)和能量汇(可选地包括供暖布置和能量储存布置两者)的控制参数。然后，控制器基于所确定的控制参数，在适当的情况下，在422处向绿色能量源104发送控制指令，并且在424处向能量汇发送控制指令。可选地，绿色能量源和能量汇在步骤426和428处提供反馈信息。此后，根据需要，控制器向绿色能量源和能量汇发出适当的控制指令，并从绿色能量源和能量汇接收反馈。

现在我们将考虑为什么本发明的方法在应用于其中绿色能量源是空气源热泵的装设时特别有吸引力。考虑冷锋的特性：冷锋到来之前可能是温暖的，大气压力高，并且空气可能具有高相对湿度；随着冷锋逼近，大气压力开始下降，并且云层变得更加密集；然后，随着冷锋经过，压力达到最低，温度骤然降低10℃以上，云层变厚，并且下大雨；在冷锋经过之后，温度可能继续下降，但大气压力开始升高，大雨转阵雨转晴，并且云层趋于变得稀疏。显然，利用当前空气温度(可能比可预计到达的空气温度高10℃或更多)来为供暖装设供应能量和/或为能量存储器充能(charge)的能力是有利的。但是，还可以收获另一个非常显著的能量奖励，那就是作为潜热被存储在温暖潮湿的空气中的能量，这些温暖潮湿的空气将被冷锋带来的更冷、更干燥的空气所取代(在某些情况下其他气象现象)。请注意，25℃和80％ R.H.下的空气每千克空气约含有16g水，而10℃和80％ R.H.下的空气每千克空气约含有6.3g水。

大气中的水蒸气含量按质量计为从0-3％变化。潮湿空气的热函包括干燥空气的热函(显热)和空气中水蒸发的热函(潜热)。实际上，来自水的蒸发的以潜热形式存储的能量大大超过以显热存储的能量：例如，在25℃和80％ R.H.下，潮湿空气的热函约为66kJ/kg，其中来自水的蒸发的潜热贡献约40kJ/kg(约60％)。

如果冷锋中的空气温度为10℃，仍然具有80％的R.H.(相当于每千克潮湿空气约含6.3克水)，则热函约为26kJ/kg。很容易理解，与较冷的空气相比，从较暖的空气可获得的额外的40kJ/kg能量可以潜在地对热泵的有效效率做出重大贡献——假设额外的能量可以用于有用的目的——诸如预供暖或使房屋过度供暖，和/或对热能存储器充能或过度充能。

图5示意性地示出了包括热交换器的能量储蓄器510，该能量储蓄器包括外壳512。在外壳512内是用于连接到能量源(这里示出为空气源热泵109)的热交换器的输入侧回路514、用于连接到能量汇(这里示出为连接至冷水供给520并包括一个或多个出口522的热水供应系统)的热交换器的输出侧回路516。外壳512内是用于储存能量的相变材料。能量储蓄器510还包括一个或多个状态传感器524，以提供指示PCM的状态的测量。例如，状态传感器524中的一个或多个可以是压力传感器以测量外壳内的压力。优选地，外壳还包括一个或多个温度传感器526以测量相变材料(PCM)内的温度。优选地，如果在PCM内提供多个温度传感器，则这些温度传感器优选地与热交换器的输入回路和输出回路的结构间隔开，并且在PCM内适当地间隔开以获得PCM的状态的良好的“图像”。

能量储蓄器510具有相关联的系统控制器102，该系统控制器包括处理器529。控制器可以集成到能量储蓄器510中，但更通常分离安装。控制器102还可以被提供有用户接口模块531，作为集成的或分离的单元，或者作为可以可拆卸地安装到包含控制器102的主体的单元。用户接口模块531通常包括显示面板和键盘，例如触摸敏感显示器的形式。用户接口模块531如果与控制器102分离或可分离，则优选地包括无线通信能力，以使得控制器102的处理器529和用户接口模块能够彼此通信。用户接口模块531可以用于向用户显示系统状态信息、消息、建议和警告，并接收用户输入和用户命令——诸如启动和停止指令、温度设定、系统超控等。

(一个或多个)状态传感器耦合到处理器102，(一个或多个)温度传感器526(如果存在)也是如此。处理器102还通过有线连接，或使用相关联的收发器534和536无线地，或通过有线和无线连接两者耦合到空气源热泵109中的处理器/控制器532。以此方式，系统控制器102能够向空气源热泵109的控制器532发送诸如启动指令和停止指令的指令。以同样的方式，处理器102还能够从热泵109的控制器532接收信息，诸如状态更新、温度信息等。

热水供应装设还包括测量热水供应系统中的流动的一个或多个流动传感器538。如图所示，这种流动传感器可以被提供在到系统的冷水供给520上，和/或被提供在热交换器的输出侧回路18的输出之间。可选地，热水供应系统中还可以包括一个或多个压力传感器，并且(一个或多个)压力传感器可以被提供在热交换器/能量储蓄器的上游和/或热交换器/能量储蓄器的下游——例如在一个或多个流动传感器538中的一个或多个旁边。该流动传感器或每个流动传感器、该温度传感器或每个温度传感器以及该压力传感器或每个压力传感器通过有线或无线连接之一或两者耦合到系统控制器102的处理器529，例如使用一个或多个无线发射器或收发器540。取决于各种传感器524、526和538的(一个或多个)性质，它们也可以由系统控制器102的处理器529询问。

电控恒温混合阀560耦合在能量储蓄器的出口和热水供应系统的一个或多个出口之间，并且在其出口处包括温度传感器542。附加的即热式热水器570，例如由控制器102控制的电加热器(感应式或电阻式)，优选地定位在能量储蓄器的出口和混合阀560之间的水流路径中。可以提供另外的温度传感器来测量即热式热水器570输出的水的温度，并且将测量结果提供到控制器102。恒温混合阀560还耦合到冷水供应540，并且可由控制器102控制以混合热水和冷水以实现期望的供应温度。

可选地，如图所示，能量储蓄器510可以在外壳512内包括电加热元件514，该电加热元件514由系统控制器102的处理器529控制，并且有时可以用作热泵109的替代品以为能量储蓄器再充能。

处理器102还耦合到当地天气感测布置108并且被配置为例如经由有线或无线数据链路或供给从外部源110接收天气预报数据。

图5仅仅是示意图，并且仅示出了热泵到热水供应装设的连接。应当理解，在世界许多地方，需要空间供暖以及热水。因此，通常，热泵109也将用于提供空间供暖。现在将参照图6描述示例性布置，其中空气源热泵既提供空间供暖又与能量储蓄器一起工作以用于热水加热。

图6示意性地示出了根据本公开的方面的接口单元10的部件的潜在布置。接口单元接合(interface)在热泵(图中未示出)和建筑物内热水系统之间。接口单元包括热交换器12，该热交换器12包括外壳(未单独编号)，在外壳内是用于连接到热泵的输入侧回路(以非常简化的形式示出为14)，以及用于连接到建筑物内热水系统(该图中未示出)的输出侧回路(同样以非常简化的形式示出为16)。该热交换器12还包含用于储存能量的热储存介质，但其在图中未示出。在现在将参照图6描述的示例中，热储存介质是相变材料。将认识到，接口单元对应于先前描述的能量储蓄器。贯穿本说明书，包括权利要求书，对能量储蓄器、热储存介质、能量储存介质和相变材料的引用应当被认为是可互换的，除非上下文明确地另有要求。

通常，热交换器中的相变材料具有2MJoule至5MJoule的能量储存容量(就通过熔化潜热存储的能量而言)，尽管更多的能量储存是可能的并且可以是有用的。当然，更少的能量储存也是可能的，但一般来说，人们希望最大化(受到基于物理维度、重量、成本和安全性的实际限制)接口单元10的相变材料中的能量储存的潜力。在本说明书的后面将更多地描述合适的相变材料及其特性，以及维度等。

输入侧回路14连接到管道或导管18，管道或导管18又从节点20从管道22供给，管道22具有用于连接到来自热泵的供给的耦合器24。节点20还将流体从热泵供给到管道26，管道26终止于耦合器28，耦合器28旨在连接到房子或公寓的供暖网络——例如用于管道铺设到地板供暖或散热器网络或两者。因此，一旦接口单元10完全装设并操作，由热泵(其位于房子或公寓外面)加热的流体穿过耦合器24并沿着管道22到达节点20，部分流体流从节点20沿着管道18流到热交换器的输入侧回路14，而流体流的另一部分沿着管道26流过并穿过耦合器28流出到房子或公寓的供暖基础设施。

来自热泵的经加热的流体流经热交换器的输入侧回路14并沿着管道30流出热交换器12。在使用中，在某些情况下，来自热泵的经加热的流体携带的热量将其一些能量让给热交换器内部的相变材料，并将一些能量让给输出侧回路16中的水。在其他情况下，如稍后将解释的，流过热交换器的输入侧回路14的流体实际上从相变材料获取热量。

管道30将离开输入侧回路14的流体供给到机动三通阀32，并且然后取决于阀的状态沿着管道34流出到泵36。泵36用于经由耦合器36将该流推至外部热泵。

机动三通阀32还接收来自管道40的流体，管道40经由耦合器42接收从房子或公寓的供暖基础设施(例如散热器)返回的流体。

在机动三通阀32和泵36之间提供有三个换能器：温度换能器44、流动换能器46和压力换能器48。另外，温度换能器49被提供在从热泵的输出引入流体的管道22中。这些换能器，与接口单元10中的所有其他项一样，可操作地连接到未示出的处理器或可由处理器寻址，该处理器通常被提供作为接口单元的一部分，但是可以在分离的模块中提供。

尽管图6中未图示，但是附加的电加热元件也可以被提供在耦合器24之间的接收来自热泵的输出的流体的流动路径中。该附加的电加热元件也可以是感应或电阻加热元件，并且被提供作为补偿热泵的潜在故障的手段，而且还可能用于向热储存单元添加能量(例如基于当前能量成本以及供暖和/或热水的预计)。附加的电加热元件当然也可由系统的处理器控制。

膨胀器皿50也耦合到管道34，阀52连接到膨胀器皿50，填充回路可以通过阀52连接以在供暖回路中加满流体。还示出作为接口单元的供暖回路的一部分的是位于节点20和输入侧回路14中间的泄压阀54，以及位于耦合器42和三通阀32中间的滤网56(以捕获颗粒污染物)。

热交换器12还被提供有若干换能器，包括至少一个温度换能器58，(尽管优选提供更多(例如，多达4个或更多)，如图所示)，以及压力换能器60。在所示出的示例中，热交换器包括4个温度换能器，均匀地分布在相变材料内，以便可以确定温度改变(并且因此获得有关相变材料的贯穿其整个体积的状态的知识)。这种布置在设计/实施阶段期间可以作为优化热交换器设计的手段特别有益——包括优化附加的传热布置。但这样的布置也可以在已部署的系统中继续有益，因为具有多个传感器可以向处理器和由处理器(仅是接口单元和/或包括接口单元的系统的处理器)所采用的机器学习算法提供有用的信息。

现在将描述接口单元10的冷水供给和热水回路的布置。耦合器62被提供用于连接到来自总水的冷供给。通常，在来自总水的水到达接口单元10之前，水将已经穿过防虹吸止回阀并且可能已经降低了其压力。冷水从耦合器62沿着管道经过热交换器12的输出侧回路16。鉴于我们提供了监控接口单元中众多传感器的处理器，同一处理器可以可选地被赋予要做的又一项任务。即监控从总水供应中递送冷水的压力。为此，可以将另外的压力传感器引入耦合器62上游的冷水供应管线中，并且特别是房屋内的任何减压布置的上游。然后，处理器可以持续或周期性地监控供水压力，甚至如果总水以低于法定最低的压力供水，则提示所有者/用户向供水公司寻求赔偿。

可能已经通过流经热交换器而被加热的水从输出侧回路16沿着管道66传送到电加热单元68。在先前提到的处理器的控制下的电加热单元68可以包括电阻或感应加热布置，其热输出可以根据来自处理器的指令进行调制。

处理器被配置为基于有关相变材料的状态和热泵的状态的信息来控制电加热器。

通常，电加热单元68具有不超过10kW的额定功率，但在一些情况下可以提供更大功率的加热器，例如12kW。

现在热水从电加热器68沿着管道70传送到耦合器74，房子或公寓的热水回路(包括诸如水龙头和淋浴器的可控出口)将被连接到耦合器74。

温度换能器76被提供在电加热器68之后，例如在电加热器68的出口处，以提供关于热水系统的出口处的水温的信息。在热水供应中还提供有泄压阀77，并且虽然泄压阀77被示出为位于电加热器68和出口温度换能器76之间，但其精确位置并不重要——正如图6中所图示的许多部件的情况一样。

此外，在热水供应管线中的某处还有压力换能器79和/或流动换能器81，处理器可以使用压力换能器79和/或流动换能器81中的任一个来检测对热水的需求——即检测诸如水龙头或淋浴器的可控出口的打开。流动换能器优选地是一种没有移动零件的流动换能器，例如基于声波流动检测或磁流动检测。然后，处理器可以使用来自这些换能器之一或两者的信息及其存储的逻辑来决定是否向热泵发出信号以启动。应当理解，处理器可以基于空间供暖的需求(例如，基于处理器或外部控制器中存储的程序，和/或基于来自一个或多个恒温器的信号，例如房间统计数据、外部统计数据、地暖统计数据)或热水的需求来调用热泵以启动。热泵的控制可以是简单的打开/关闭命令的形式，但也可以或可替代地是调制的形式(使用例如ModBus)。

与接口单元的供暖回路的情况一样，沿着冷水供给管道64提供三个换能器：温度换能器78、流动换能器80和压力换能器82。另一个温度换能器84也被提供在热交换器12的输出侧回路16的出口和电加热器68中间的管道66中。这些换能器同样全部可操作地连接到前面提到的处理器或可由前面提到的处理器寻址。

冷水供应管线64上还示出了磁或电水调节器86、机动可调制阀88(与所有机动阀一样可以由前面提到的处理器控制)、止回阀90和膨胀器皿92。可调制阀88可以被控制以调节冷水的流动，以维持热水的期望温度(例如由温度换能器76测量)。

还提供阀94和96以用于连接到外部储存箱，分别用于储存冷水和热水。最后，双止逆阀98将冷供给管道64连接到另一阀100，该阀100可以与填充环路一起使用以连接到先前提到的阀52，用于向供暖回路充入更多的水或水与腐蚀抑制剂的混合物。

应该注意的是，图6示出了各种管道交叉点，但除非这些交叉点被示出为节点(如节点20)，否则被示出为交叉的两个管道不会相互流通，正如现在从图的前面描述中应该清楚的那样。

尽管图6中未示出，但是热交换器12可以包括一个或多个附加的电加热元件，该电加热元件被配置为将热量放入热储存介质中。虽然这看起来可能违反直觉，但其允许在这样做具有经济意义时使用电能来对热储存介质进行预充能，如现在将解释的。

能量供应公司长期以来的做法是制定电价，其中单位电力的成本根据一天中的不同时间而改变，以考虑需求增加或减少的时间，并帮助塑造客户行为，以更好地平衡需求供应能力。从历史上看，电价计划相当粗略，反映了发电和耗电的技术。但是，越来越多地将电力的可再生能量源——诸如太阳能(例如，来自光伏电池、电池板和农场)和风能——并入各国的发电结构刺激了更加动态的能量定价的发展。这种方法反映了这种依赖天气的发电固有的改变性。最初，这种动态定价主要限于大规模用户，现在越来越多的动态定价被报价给家用客户。

定价的动态程度因国家而异，在给定国家的不同生产商之间也是如此。在一种极端情况下，“动态”定价只不过是在一天的不同时间窗口提供不同的电价，并且此类电价可能适用数周、数月或季节而不会发生改变。但某些动态定价制度使供应商能够在提前一天或更短的时间内更改价格——例如，因此客户可能会今天被报价明天半小时时隙的价格。一些国家报价短至6分钟的时隙，并且可以想象，通过在能量消耗装备中包括“智能”，可以进一步缩短通知客户即将征收电价的准备时间。

因为可以使用短期和中期天气预计来预计太阳能和风能装设可能产生的能量的量以及供暖和制冷的电力需求的可能的规模两者，可以预计极端需求的时段。一些拥有大量可再生发电能力的发电公司甚至报价负电收费——实际上是向客户支付使用多余电力的费用。更常见的是，电力报价可能只是正常费率的一小部分。

通过将电加热器并入能量储存单元，诸如根据本公开的系统的热交换器，客户可以利用低成本供应时段并减少他们在高能量价格时间对电力的依赖。这不仅有利于个人客户，而且还有更广泛的好处，因为当必须通过燃烧化石燃料来满足过量需求时，其可以减少需求。

接口单元的处理器具有到诸如互联网的数据网络的有线或无线连接(或两者)，以使处理器能够从能量供应商接收动态定价信息。处理器还优选地具有到热泵的数据链路连接(例如，ModBus)，以将指令发送到热泵并从热泵接收信息(例如，状态信息和温度信息)。处理器具有使其能够了解家庭行为的逻辑，并且利用此和动态定价信息，处理器能够确定是否以及何时使用更便宜的电来为供暖系统预充能。这可以通过使用热交换器内部的电气元件来加热能量储存介质来实现，但是可替代地，这可以通过将热泵驱动到高于正常温度——例如60摄氏度而不是40和48摄氏度之间来实现。当热泵在较高温度下操作时，其效率会降低，但处理器在决定何时以及如何最好地使用更便宜的电时可以考虑这一点。

由于系统处理器可连接到数据网络，诸如互联网和/或提供商的内联网，因此当地系统处理器可以受益于外部计算能力。因此，例如接口单元的制造商可能具有云存在(或内联网)，其中提供计算能力以用于例如计算预计的：占用；活动；电价(短/长)；天气预报(这可能比一般可用的天气预报更优选，因为它们可以被预处理以便于当地处理器使用，并且它们也可以针对接口单元所装设在的房产的情况、位置和暴露进行非常专门定制)；识别误报(false positives)和/或漏报(false negatives)。

为了保护用户免受热水供应系统中过加热的水烫伤的风险，明智的做法是提供烫伤保护特征。这可以采取提供电可控(可调制)阀(诸如图5的阀560)的形式，以随着热水离开热交换器的输出回路而将来自冷水供应的冷水混合成热水。

图6示意性地示出了可以被认为是接口单元的“内部结构(gut)”的部分，但没有示出这些“内部结构”的任何容器。根据本公开的接口单元的重要应用是作为一种手段，使热泵能够用作先前提供有燃气组合锅炉(或其可能装设有这样的锅炉)的住宅的空间供暖和热水要求的实际贡献者，但是应当理解的是，为了美观和安全而提供容器通常是方便的，正如组合式锅炉的常规情况一样。此外，优选地，任何这样的容器的维度将被设计成适配能够直接替换组合锅炉的外形因素——其通常是壁挂式安装的，通常在它们与厨房柜体共存的厨房中。基于具有高度、宽度和深度的大体矩形长方体的外形(当然，为了美观、人体工程学或安全性、弯曲表面可以用于容器的任何或所有表面)，合适的尺寸可以是大致范围：高度650mm至800mm；宽度350mm至550mm；深度260mm至420mm；例如，800mm高、500mm宽和400mm深。

根据本公开的接口单元相对于燃气组合锅炉的一个显着区别在于，后者的容器通常必须由不可燃材料(例如钢)制成(由于热燃烧室的存在)，而接口单元的内部温度将通常远低于100摄氏度，典型地低于70摄氏度，并且经常低于60摄氏度。因此，在制造用于接口单元的容器时，使用诸如木头、竹子、甚至纸的易燃材料变得切实可行。

缺乏燃烧还开启了将接口单元装设在通常永远不会被认为适合装设燃气组合锅炉的位置的可能性——当然，与燃气组合锅炉不同，根据本公开的接口单元不要求废气烟道。因此，例如，可以配置接口单元以装设在厨房台面下方，甚至可以使用柜台下角落所代表的臭名昭著的死角。为了装设在这样的位置，接口单元实际上可以集成到柜台下的橱柜中——优选通过与厨房柜体制造商合作。但是，通过有效地位于某种形式的柜体后面的接口单元，可以保留部署的最大灵活性，该柜体被配置为允许访问接口单元。然后，接口单元将优选地被配置为在循环泵36与输入侧回路的流动路径脱开(decoupled)之前允许循环泵36滑出并远离热交换器12。

还可以考虑利用适配的厨房中经常浪费的其他空间，即柜台下橱柜下方的空间。通常有高度超过150mm、深度约为600mm、宽度为300、400、500、600mm或更大的更大的空间(但需要为支撑柜体的任何腿留出余量)。特别是对于新装设，或者在厨房改装的同时更换组合锅炉的情况下，使用这些空间至少容纳接口单元的热交换器是有意义的，或者针对给定的接口单元使用一个以上的热交换器单元是有意义的。

特别是对于设计用于壁挂式安装的接口单元，尽管无论接口单元的应用如何都是潜在有利的，但通常期望将接口单元设计为多个模块。通过这样的设计，可以方便地将热交换器作为模块之一，因为相变材料的存在可以导致热交换器单独的重量超过25kg。出于健康和安全的原因，并且为了便于单人装设，希望确保接口单元可以作为一组模块来递送，其中没有一个模块的重量超过约25kg。

这种重量限制可以通过将模块之一制成底盘以用于将接口单元安装到结构来支持。例如，在接口单元要被壁挂式安装以代替现有的燃气组合锅炉的情况下，如果可以首先将支撑其他模块的底盘固定到墙壁，则可能是方面的。优选地，底盘被设计成与用于支撑要被更换的组合锅炉的现有固定点的位置一起工作。这可以潜在地通过提供“通用”底盘来完成，该“通用”底盘具有根据流行的燃气组合锅炉的间距和位置预制的固定孔。可替代地，生产一系列底盘，每个底盘具有与特定制造商的锅炉的孔位置/尺寸/间距相匹配的孔位置/尺寸/间距，可能是成本有效的。然后，只需指定正确的底盘即可更换相关制造商的锅炉。这种方法有多种好处：其避免了为插头钻更多孔以固定螺栓的需要——这不仅消除了标记、钻孔和清理所需的时间，而且还避免了进一步削弱正在装设的住宅的结构的需要——考虑到“入门住宅”和其他低成本住房中经常使用的低成本建筑技术和材料，这可能是一个重要的考虑因素。

优选地，热交换器模块和底盘模块被配置为耦合在一起。通过这种方式，可以避免对可分离紧固件的需要，再次节省装设时间。

优选地，附加模块包括第一互连件，例如62和74，以将热交换器12的输出侧回路16耦合到建筑物内热水系统。优选地，附加模块还包括第二互连件，例如38和24，以将热交换器12的输入侧回路14耦合到热泵。优选地，附加模块还包括第三互连件，例如42和28，以将接口单元耦合到要使用接口单元的房屋的热回路。应当理解，通过将热交换器安装到本身直接连接到墙壁的底盘，而不是首先将连接件安装到底盘，热交换器的重量保持更靠近墙壁，从而减少悬臂负载对将接口单元固定到墙壁上的墙壁固定件的影响。

相变材料

一类合适的相变材料是石蜡，其在家用热水供应和与热泵结合使用的目标温度下具有固-液相变。特别令人感兴趣的是在40至60摄氏度范围内的温度下熔化的石蜡，并且可以发现在此范围内的蜡在不同温度下熔化以适应特定应用。典型的潜热容在约180kJ/kg与230kJ/kg之间，比热容在液相中约为2.27Jg^-1K^-1，在固相中约为2.1Jg^-1K^-1。可以看出，通过使用熔化潜热可以存储非常大量的能量。通过将相变液体加热到其熔点以上，也可以存储更多的能量。例如，当电力成本相对较低并且可以预计很快就会需要热水时(在电可能或已知可能会花费更多的时候)，那么其可以使在高于正常温度下运行热泵以使热能存储器“过热”有意义。

蜡的合适选择可以是熔点在约48摄氏度的蜡，诸如正二十三烷C₂₃或链烷烃C₂₀-C₃₃。横跨热交换器(热泵供应的液体与热交换器中的相变材料之间)应用标准的3K温差使热泵液体温度约为51摄氏度。并且类似地，在输出侧，允许温度降低3K，我们得到45摄氏度的水温，这对于一般家用热水来说是令人满意的——对于厨房水龙头来说足够热，但潜在地对于淋浴/浴室水龙头来说有点高——但显然始终可以向流动中添加冷水以降低水温。当然，如果家庭接受过接受较低热水温度的训练，或者如果他们出于某种其他原因而可接受，则潜在地可以考虑使用具有较低熔点的相变材料，但通常在45到50范围内的相变温度可能是一个良好的选择。显然，我们需要考虑在这样的温度下存储水的军团菌风险，并且前面描述的消毒技术提供了一种可以管理这种风险的手段。

热泵(例如地源热泵或空气源热泵)的操作温度高达60摄氏度(然而使用丙烷作为制冷剂，操作温度可能高达72摄氏度)，但当运行温度范围为45至50摄氏度时其效率往往要高得多。因此，从48摄氏度的相变温度得到的我们的51摄氏度可能是令人满意的。

还需要考虑热泵的温度性能。通常，最大ΔT(热泵加热的流体的输入和输出温度之间的差)优选地保持在5至7摄氏度的范围内，尽管其可以高达10摄氏度。

尽管石蜡是用作能量储存介质的优选材料，但它们并不是唯一合适的材料。盐水合物也适用于潜热能量储存系统，例如现有的潜热能量储存系统。在这种情况下，盐水合物是无机盐和水的混合物，其相变涉及其全部或大部分水的损失。在相变时，水合物晶体分为无水(或含水较少)的盐和水。盐水合物的优点是它们的导热率比石蜡高得多(2至5倍高)，并且相变时的体积变化小得多。适用于当前应用的盐水合物是Na₂S₂O₃.5H₂O，其熔点约为48至49摄氏度，潜热为200/220kJ/kg。

就能量储存而言，还可以考虑使用相变温度远高于40-50摄氏度范围的PCM。例如，石蜡，蜡具有宽范围的熔点：

正二十一烷(n-henicosane)C₂₄，熔点约为40摄氏度；

正二十二烷(n-docosane)C₂₁，熔点约为44.5摄氏度；

正二十四烷(n-tetracosane)C₂₃，熔点约为52摄氏度；

正二十五烷(n-pentacosane)C₂₅，熔点约为54摄氏度；

正二十六烷(n-hexacosane)C₂₆，熔点约为56.5摄氏度；

正二十七烷(n-heptacosane)C₂₇，熔点约为59摄氏度；

正二十八烷(n-octacosane)C₂₈，熔点约为64.5摄氏度；

正二十九烷(n-nonacosane)C₂₉，熔点约为65摄氏度；

正三十烷(n-triacosane)C₃₀，熔点约为66摄氏度；

正三十一烷(n-hentriacosane)C₃₁，熔点约为67摄氏度；

正三十二烷(n-dotriacosane)C₃₂，熔点约为69摄氏度；

正三十三烷(n-triatriacosane)C₃₃，熔点约为71摄氏度；

链烷烃(paraffin)C₂₂-C₄₅，熔点约为58至60摄氏度；

链烷烃C₂₁-C₅₀，熔点约为66至68摄氏度；

RT 70HC，熔点约为69至71摄氏度。

可替代地，可以使用盐水合物，例如CH₃COONa.3H₂O，其熔点约为58摄氏度，并且潜热为226/265kJ/kg。

迄今为止，热能存储器主要被描述为在热交换器内具有单一大量相变材料，该热交换器具有各自呈一个或多个盘管或环路形式的输入和输出回路。但就传热速率而言也可能是有利的是，例如，将相变材料封装在多个密封体中——例如金属(例如铜或铜合金)圆柱体(或其他细长形式)中——其被传热液体包围，输出回路(优选地用于为(家用)热水系统提供热水)从传热液体提取热量。

利用这样的配置，传热液体可以被密封在热交换器中，或者更优选地，传热液体可以流过能量存储器并且可以是从绿色能量源(例如，热泵)传递热量的传热液体，无需在能量存储器中使用输入传热盘管。以此方式，输入回路可以简单地由一个(或更一般地多个)入口和一个或多个出口提供，使得传热液体自由地穿过热交换器，而不受盘管或其他常规导管的限制，传热液体将热量传入或传出封装的PCM，然后传至输出回路(并且因此传至输出回路中的水)。以此方式，输入回路由传热液体的一个或多个入口和一个或多个出口以及经过封装的PCM并穿过能量存储器的(一个或多个)自由形状路径限定。

优选地，PCM被封装在被布置成一个或多个间隔开的布置中的多个细长封闭端管道中(诸如交错排的管道，每排包括多个间隔开的管道)，其中传热流体优选地布置为在管道的上方侧向(或横向于管道或其他封装外壳的长度)流动——或者在从入口到出口的路线上流动，或者如果使用输入盘管，则由热能存储器内提供的一个或多个叶轮引导。

可选地，输出回路可以被布置在能量存储器的顶部，并定位在封装的PCM上方和之上——其容器可以水平设置并且位于输入环路或盘管之上(从而对流支持能量穿过能量存储器向上传递)或通过入口将传入的传热液体引导抵靠封装的PCM，并可选地引导朝向之上的输出回路。如果使用一个或多个叶轮，优选地，该叶轮或每个叶轮磁耦合至外部安装的马达，使得能量存储器的外壳的完整性不被损害。

可选地，PCM可以封装在细长管中，其通常具有圆形横截面，标称外径在20至67mm的范围内，例如22mm、28mm、35mm、42mm、54mm或67mm，并且通常这些管将由适合管道系统使用的铜形成。优选地，管道的外径在22mm和54mm之间，例如在28mm和42mm之间。

传热液体优选是水或水基液体，诸如与流动添加剂、腐蚀抑制剂、防冻剂、杀生物剂中的一种或多种混合的水，并且可以例如包含设计类型的抑制剂用于中央供暖系统——诸如Sentinel X100或Fernox Fl(均为RTM)——在水中适当稀释。

因此，在本申请的整个说明书和权利要求书中，除非上下文明确地另有要求，否则表述输入回路应当被解释为包括刚刚描述的布置，并且其中从输入回路的输入到其输出的液体流动路径不是由常规导管限定的，而是涉及在能量存储器的外壳内基本上自由流动的液体。

PCM可以被封装在具有圆形或大体圆形横截面的多个细长圆柱体中，圆柱体优选地间隔开布置成一排或多排。优选地，相邻排中的圆柱体相对于彼此偏移，以便于从传热液体传热和向传热液体传热。可选地，提供输入布置，在输入布置中传热液体通过一个或多个输入端口被引入到封装主体周围的空间，该输入端口可以是多个输入喷嘴的形式，其将输入的传热液体引导朝向由输入歧管供给的封装主体并引导至封装主体上。喷嘴的孔洞在其输出处的截面可以是大体圆形的或者可以是细长的以产生更有效地将热量传递至封装的PCM的液体射流或流。歧管可以从单端或从相对端供给，以增加流速并减少压力损失。

作为绿色能量源(例如热泵或太阳能热水系统)的泵或另一系统泵的作用的结果，传热液体可以被泵送到能量存储器12中，或者热能存储器可以包括它自己的泵。在从输入回路的一个或多个出口处的能量存储器流出之后，传热液体可以直接返回到能量源(例如热泵)，或者可以通过使用一个或多个阀进行切换以在返回绿色能量源之前首先经过供暖装设(例如地暖、散热器或其他形式的空间供暖)。封装主体可以水平设置，其中输出回路的盘管定位在封装主体之上并在其上方。应当理解，这仅仅是许多可能的布置和取向中的一种。相同的布置同样可以很好地定位成将封装主体竖直布置。

可替代地，使用PCM封装的能量存储器可以再次使用诸如先前描述的那些的圆柱形细长封装主体，但是在这种情况下具有导管形式的输入回路，例如盘管形式的输入回路。封装主体可以布置成其长轴竖直设置，并且输入盘管14和输出盘管18设置在能量存储器12的任一侧。但同样，这种布置也可以用于可替代取向，诸如输入回路位于底部并且输出回路位于顶部，并且封装主体的长轴水平设置。优选地，一个或多个叶轮布置在能量存储器12内，以将能量传递液体从输入盘管14周围推向封装主体。该叶轮或每个叶轮优选地经由磁驱动系统耦合至外部安装的驱动单元(例如电马达)，使得能量存储器12的外壳不需要被穿孔以接纳驱动轴——从而降低此类轴进入外壳处的泄漏的风险。

凭借PCM被封装的事实，可以很容易地构建使用一种以上相变材料进行能量储存的能量存储器，并且特别允许创建能量储存单元，在该能量储存单元中可以组合具有不同转变(例如熔化)温度的PCM，从而扩展能量存储器的操作温度。

应当理解，在刚刚描述的类型的实施例中，能量存储器12包含一种或多种相变材料，以与传热液体(诸如水或水/抑制剂溶液)组合将能量存储为潜热。

被配置为响应于由相变材料的相变引起的压力的增加而减小体积并响应于由相变材料的反相变引起的压力的减小而再次膨胀的多个弹性体优选地与封装主体内的相变材料一起提供(它们也可以用于使用“块状”PCM的能量储蓄器中，如本说明书其他地方所描述的)。

Claims (18)

1.一种用于房屋的供暖装设，所述装设包括：

控制器；以及耦合到所述控制器的：

空气源热泵；

房屋供暖布置；以及

当地天气感测布置；

其中所述控制器被配置为：

从外部源接收天气预报数据，以及从所述当地天气感测布置接收当地天气状态信息；

基于所述天气预报数据和所述当地天气状态信息两者来设定控制算法；并且

基于设定的控制算法，控制从所述空气源热泵到所述供暖布置的能量供应；其中所述控制器被配置为在预测到所述空气源热泵从中提取能量的空气的温度的预报下降时增加输入到所述供暖布置中的能量。

2.根据权利要求1所述的供暖装设，其中所述控制器被配置为基于将在温度降低的预报时段期间使用所述房屋供暖布置的预计的可能性来控制所述能量供应。

3.根据权利要求2所述的供暖装设，其中所述控制器被配置为基于所述房屋的过去家庭行为和/或基于可比较的家庭的过去行为来预计所述可能性。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的供暖装设，其中所述控制器被配置为在预计所述可能性时考虑所述房屋的占用或预计的占用。

5.根据权利要求4所述的供暖装设，其中所述控制器被配置为在预计所述可能性时考虑所述房屋的占用者的安排活动。

6.根据前述权利要求中任一项所述的供暖装设，其中所述控制器被配置为超控所述供暖布置的设定。

7.根据前述权利要求中任一项所述的供暖装设，其进一步包括被布置成从所述热泵接收能量的能量存储器，所述控制器被配置为基于所述设定的控制算法来控制从所述空气源热泵到所述能量存储器的能量供应。

8.根据权利要求7所述的供暖装设，其中所述能量存储器包括用于将能量存储为潜热的大量相变材料。

9.根据权利要求8所述的供暖装设，其中所述控制器被配置为控制到所述能量存储器的能量供应，以增加作为显热存储在所述存储器中的能量的量。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的供暖装设，其中所述能量存储器被布置成向所述房屋的热水系统供应能量。

11.一种控制房屋供暖装设的方法，所述供暖装设包括空气源热泵，所述方法包括：

从外部源接收天气预报数据，以及从当地天气感测布置接收当地天气状态信息；

基于所述天气预报数据和所述当地天气状态信息两者来设定控制算法；

基于所述控制算法的所述设定来控制所述空气源热泵；以及

在预测到所述空气源热泵从中提取能量的空气的温度的预报下降时，增加输入到所述供暖布置中的能量。

12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括基于将在温度降低的预报时段期间需要所述房屋供暖布置的预计的可能性来控制所述能量供应。

13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括基于所述房屋的过去家庭行为和/或基于可比较的家庭的过去行为来预计所述可能性。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法，其进一步包括在预计所述可能性时考虑所述房屋的占用或预计的占用。

15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括在预计所述可能性时考虑所述房屋的占用者的安排活动。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其进一步包括超控所述供暖布置的设定。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其中所述装设包括被布置成从所述热泵接收能量的能量存储器，所述方法进一步包括基于设定的控制算法来控制从所述空气源热泵到所述能量存储器的能量供应。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述能量存储器包括用于将能量存储为潜热的大量相变材料，所述方法进一步包括控制到所述能量存储器的能量供应以增加作为显热存储在所述存储器中的能量的量。