CN117545961A - 支持减少能量和水用量的方法和系统和设备 - Google Patents

Abstract

提供一种将命令发送到远离于可控水出口的水加热器具的方法，从所述器具经由一水供应设施馈给于所述可控水出口，所述方法包括：监测馈给于所述可控水出口的所述水供应器；探测由于所述可控水出口的操作所致的所述水供应器的属性或状态的变化序列；将所述变化序列关联于存储的样式；探测高于存储的阈值的匹配；将所述匹配解译为命令。因而可操控龙头或其它可控水出口以发送信号至处理器，使得由出口供应的水的温度或流速可增大。因而水供应系统可具有被设计用于经济和低用水量的默认流量和温度水平，但用户可在需要时超控这些限制中的一种或两种，而不必去往所述器具对其重置。水加热器具优选地为瞬时水加热器具。还提供一种水供应设施，包括：水加热器具；可控水出口，其远离所述器具；水供应线路，其被布置为将来自所述器具的加热水馈给于所述可控水出口；至少一个传感器，其用于传感所述水供应线路的属性或状态；处理器，其联接到所述至少一个传感器；所述处理器被配置探测由于所述可控水出口的操作所致的所述水供应器的属性或状态的变化序列；将所述变化序列关联于存储的样式；探测高于存储的阈值的匹配；将所述匹配解译为命令；根据所述命令采取行动。

Description

支持减少能量和水用量的方法和系统和设备

技术领域

本公开内容以各种方式涉及支持减少能量和水用量的方法和设备，其用于包括室内热水供应系统的设施。

背景技术

全球范围内存在饮用水短缺。现在世界各地常报道水短缺，虽然可能认为这样的问题仅影响“热的”国家和大洲，但情况不再如此。欧洲环境署报道，水短缺或者水紧张是影响世界各地数以百万人的问题，包括欧洲的1亿人。约88.2％的欧洲淡水使用(饮用和其它使用)来自河流和地下水，而其余则来自水库(10.3％)和湖泊(1.5％)，这样使得这些水源对于因过度开采、污染和气候变化引起的威胁极度脆弱。

因此，迫切需要减少家庭用水量。在欧洲，平均每人每天供应144升淡水用于家用消费，但很多这种水由于疏忽以及龙头、淋浴器和器具的不良选择而被“浪费”。

在需要减少水消费的同时，还需要减少家庭能耗，特别是(至少在欧洲)约75％的加热和冷却仍通过化石燃料实现，而仅22％通过可再生能量实现。

根据指令2012/27/EU，建筑物体现欧盟的40％的最终能耗和36％的CO₂排放。2016年欧盟委员会报告“当前和未来(2020-2030)的加热/冷却燃料使用(化石能源/可再生能源)的规划和分析”的结论是：仅欧盟家务、加热和热水就占据全部最终能源用量(192.5百万吨油当量)的79％。欧盟委员会还报告：“根据欧盟统计局2019年数字，约75％的加热和冷却仍通过化石燃料产生，而仅有22％通过可再生能源产生”。为了满足欧盟的气候和能源目标，加热和冷却环节必须大幅减少其能耗并削减其化石燃料使用。热泵(从空气、土地或水中抽取能量)已被确认为对于解决此问题可能具有显著贡献。

在许多国家中，存在减少碳排放的政策和压力。例如，在英国，2020年，英国政府公布关于未来家庭标准的白皮书，其中提议：到2025年，与现有水平相比，新建家庭减少碳排放75－80％。此外，早在2019年公告，从2025年将禁止新建家庭采用燃气炉。据报道，在成文时，在英国用于建筑物加热的总能量的78％来自燃气，而12％来自电力。

英国具有大量小型的2－3卧室或更小的房产采用燃气中央加热，这些房产大多使用公知的燃烧炉，其中所述炉用作瞬时热水加热器并作为中央加热炉。组合炉是常用的，因为它们结合了小型因素，提供比较即时的“非限制”热水源(具有20－35kW的输出)，且不需要热水储存。这样的炉可从正规制造商相对便宜地购买。小型因素和无需热水储存箱的能力意味着，即使在小型公寓或房屋中也通常可容纳这样的炉，其常壁装在厨房中，新炉一人一天即可安装完工。因此，可以获得安装便宜的新燃气炉。对于即将到来的新燃气炉禁令，将需要提供取代燃气炉的可替代热源。此外，先前装配的燃气炉将最终需要被替代为某些可替代产品。

虽然热泵已被提出作为针对减少对化石燃料依赖性和削减CO₂排放的需求的潜在解决方案，不过它们现在不适合替代较小家庭(或小型商用)房屋中的燃气炉的问题或者多种技术、商业和实际原因。它们典型地很大而且需要房产外的较大单元。因此，它们不能容易地翻新到具有典型燃烧炉的房产中。能够提供与典型燃气炉同等输出的单元目前昂贵，并可能需要相当大的电力需求。不仅所述单元本身的成本数倍于等同燃气炉，而且其尺寸和复杂性意味着安装在技术上复杂且因而昂贵。还需要用于热水的储存箱，这是影响小型家庭住宅使用热泵的进一步的因素。进一步的技术问题是：在响应需求后，热泵常需要相当长时间开始产生热量，大概30秒的自检，然后是一段时间的加热，因而在请求热水至热水传输之间会延迟1分钟或更久。为此原因，尝试使用热泵和/或太阳能的可再生解决方案，典型地可用于大房屋，其中具有用于热水储存箱的空间(具有空间要求、热损失和军团菌属风险)。

根据所用热水量并且根据由于家用热水过热所致的能源浪费，家用能耗的重要部分基于家用热水的使用。热水浪费当然也是更通常的水浪费问题的主要原因之一，如果人类希望具有可持续未来，则这个问题仍需解决。本公开内容的各方面涉及能够有助于减少热水用量的方法和设施，并以此方式为减少能量和水的用量作出贡献。

发明内容

根据第一方面，提供一种将命令发送到远离于可控水出口的水加热器具的方法，从所述器具经由一水供应设施馈给于所述可控水出口，所述方法包括：

监测馈给于所述可控水出口的所述水供应器；

探测由于所述可控水出口的操作所致的所述水供应器的属性或状态的变化序列；

将所述变化序列关联于存储的样式；

探测高于存储的阈值的匹配；

将所述匹配解译为命令。

所述方法能够使水供应设施用户仅通过操控水出口(例如龙头或淋浴出口)而控制水加热器具的行为并有效改变水加热器具的设定。水加热器具可为瞬时水加热器具。

例如，用户可增大设施中的水供应器温度或最大流速或二者兼顾，其中，这些属性出于经济原因而受限。

根据第二方面，提供一种将命令发送到远离于可控水出口的水加热器具的方法，从所述器具经由一水供应设施馈给于所述可控水出口，所述水加热器具包含：形式为热泵或太阳能加热构造的可再生能量源、包含相变材料以将能量储存为潜热的能量储存器、和补充加热元件，所述方法包括：

监测馈给于所述可控水出口的所述水供应器；

探测由于所述可控水出口的操作所致的所述水供应器的属性或状态的变化序列；

将所述变化序列关联于存储的样式；

探测高于存储的阈值的匹配；

将所述匹配解译为命令；

其中，所述水加热器具被布置为初始当出口开启时按照第一模式提供加热后的水，并被布置为当接收到命令时切换到第二模式；

其中，所述第一模式包括经济模式，优先使用所述可再生能量源和/或来自所述能量储存器的能量和/或以较低功率使用所述补充加热源；其中，所述第二模式包括根据需要使用所述补充加热元件以实现预定目标流量和温度。

可选地，所述属性是在所述水供应设施内一位置处传感到的压力。水出口的开启使供应管线中压力降低，出口的关闭也是如此。结果形成的压力波动可在与出口相距较远距离处被传感到(根据系统中的静态压力、供应管路的直径和构造)。这样的压力波动也易于快速传播，使其很适合用作控制信号。

可选地，所述序列包括：在相对较高压力与相对较低压力之间的一系列压力波动。可选地，所述一系列压力波动包括：在相对较低压力的时段后的至少两个相对较高压力脉冲。可选地，所述序列包括：相对较低压力、相对较高压力、然后紧随的相对较低压力，所述紧随优选地在5秒以下的间隔内且优选地在2秒以下的间隔内。可选地，所述序列包括：相对较高压力、相对较低压力、然后紧随的相对较高压力，所述紧随优选地在5秒以下的间隔内且优选地在2秒以下的间隔内。

可选地，所述属性是馈给于所述可控水出口的所述水供应器中的水的流速。可选地，所述序列包括：在相对较高流速与相对较低流速之间的一系列流速波动。可选地，所述序列包括：相对较高流量、相对较低流量、然后紧随的相对较高流量，所述紧随优选地在5秒以下的间隔内且优选地在2秒以下的间隔内。可选地，所述一系列流速波动包括：在相对较低流量的时段后的至少两个相对较高流量时段。可选地，所述序列包括：流量以高于存储的阈值增加率的方式快速增加至最大值。

在根据第一方面的任意变例的方法中，所述命令可包括增加传热量的命令，增加传热量可以相当于：增大传输温度和量(流速)、和/或增大流量至预定的更高流速(例如至最大可行流速或者至某个中等的更高流速)、和/或增大流量传输温度。

在根据第一方面的任意变例的方法中，所述水加热器具可被布置为初始当出口开启时按照第一模式提供加热后的水，并当接收到命令时切换到第二模式。所述水加热器具可被布置为：当所述出口再次关闭之后从所述第二模式恢复到所述第一模式，使得当所述出口在此后开启时，所述水加热器具再次按照所述第一模式提供加热后的水。所述水加热器具可被布置为仅当所述出口已经关闭超过预定时段之后从所述第二模式恢复到所述第一模式。

在根据第一方面的任意变例的方法中，所述水加热器具可以包括：可再生热源(例如热泵或太阳能加热系统)和/或能量储存介质，优选地二者兼备，且可选地还包括补充加热元件(优选地为电元件)。第一模式可包括经济模式，优先使用可再生能量源和/或储存的能量和/或以较低功率使用所述补充加热源；第二模式可包括：根据需要使用所述补充加热元件(可选地高至最大功率)以实现目标流量和目标水温。

根据第一或第二方面的任意变例的方法可包括：学习用于命令的样式的初始阶段，优选地包括使用具有用户反馈的机器学习模块设定阈值和分辨假正例。

根据第三方面，提供一种设备，用于执行根据第一方面的任意变例的方法，所述设备优选地包括：压力和/或流量换能器；能够以至少10Hz的样本速度将来自流量换能器的信号数字化的界面；和处理器，其被布置处理信号并将变化与存储的变化匹配以探测一命令。这样的方式不同于传统思路(其倾向对信号“消除抖动”并且仅非频繁地向处理器供应平滑或平均值和样本)。

根据第四方面，提供一种水供应设施，包括：水加热器具；可控水出口，其远离所述器具；水供应线路，其被布置将来自所述器具的加热水馈给于所述可控水出口；至少一个传感器，用于传感所述水供应线路的属性或状态；处理器，其联接到所述至少一个传感器；所述处理器被配置为：使用所述至少一个传感器监测馈给于所述可控水出口的所述水供应线路；并探测由于所述可控水出口的操作所致所述水供应器的属性或状态的变化序列；将所述变化序列关联于存储的样式；探测高于存储的阈值的匹配；将所述匹配解译为命令；和根据所述命令采取行动。所述水加热器具可为瞬时水加热器具。

根据第五方面，提供一种水供应设施，包括：水加热器具，该水加热器具包括采用所述形式的热泵或太阳能加热构造的可再生能量源、和包含将能量作为潜热储存的相变材料介质的能量储存器、和补充加热元件，所述可再生能量源被布置为将能量供应到所述能量储存构造；可控水出口，其远离所述器具；水供应线路，其被布置为将来自所述器具的加热水馈给于所述可控水出口；至少一个传感器，其用于传感所述水供应线路的属性或状态；处理器，其联接到所述至少一个传感器；所述处理器被配置以使用所述至少一个传感器监测馈给于所述可控水出口的所述水供应线路；并探测由于所述可控水出口的操作所致的所述水供应器的属性或状态的变化序列；将所述变化序列关联于存储的样式；探测高于存储的阈值的匹配；将所述匹配解译为命令；根据所述命令采取行动；其中，所述水加热器具被布置为初始当出口开启时以第一模式提供加热水，并被布置为当接收到命令时切换到第二模式；其中所述第一模式包括经济模式，优先使用所述可再生能量源和/或储存的能量和/或以低功率使用所述补充加热源，其中所述第二模式包括根据需要使用所述补充加热元件实现预定目标流量和温度。

可选地，所述一个或多个传感器包括：压力传感器，用于传感所述水供应线路中的压力，优选地位于所述器具与所述可控水出口之间。

可选地，所述一个或多个传感器包括：流量传感器，用于测量所述水供应线路中的流量，优选地位于所述器具与所述可控水出口之间，可选地处于所述水出口本地。

可选地，其中所述加热器具包括：阀，用于将加热后的水混合于供应冷水，所述阀受控于所述处理器。

可选地，所述加热器具包括：能量储存构造，其包括相变材料，所述能量储存构造被配置以使用所述相变材料的潜热储存能量。

可选地，加热器具包括：可再生热源(优选地为热泵)，其联接到处理器。可选地，可再生热源被布置以将能量供应到能量储存构造。

可选地，加热器具包括：在处理器控制下的水加热器，水加热器被布置从网络能量供应器接收能量。

附图说明

现在将仅示例性地参照附图描述本公开内容的各方面的实施例，其中：

图1的示意图显示出根据本公开内容的一方面的包括室内热水供应系统的设施的可行构造；

图2示意性例示出一种方式，能够使用户发出可用于改变水温或一些其它属性的命令；

图3的示意图显示出包括相变材料和联接到热泵能量源的换热器的能量库，所述能量库包括一个或多个传感器以提供测量数据而指示相变材料中作为潜热的能量存储量；

图4是用于由包括能量库(例如图3所示)的设施执行的方法的高级别/水平流程图；

图5是用于通过能量库(例如图3所示)执行的另一方法的高级别/水平流程图；

图6是用于通过能量库(例如图3所示)执行的另一方法的流程图；

图7是用于通过能量库(例如图1所示)执行的另一方法的流程图；

图8的示意图显示出根据本公开内容的一方面的室内水供应系统；

图9的示意图显示出根据本公开内容的一方面的包含能量库的界面单元的各部件的可行构造；

图10示意性例示出配置具有多个可控热水出口的热水供应设施的方法。

具体实施方式

图1示意性例示出根据本公开内容的第一方面的设施100。设施100包括：水加热器具101；和至少一个可控水出口102，可控水出口102远离于器具101，例如在不同于水加热器具101所处房间的房间103中。水加热器具101可以是瞬时水加热器具。

水加热器具101包括：能量储存器104，其优选地包括相变材料以将能量储存为潜热；可再生热源105，其可为热泵(例如空气或地源热泵)，但可替代地也可为太阳能加热构造。能量储存器104典型地包括：联接到可再生热源105的换热器，使得来自可再生热源105的能量可传递到能量储存器104中的材料。这样，传热液体可以由可再生热源105加热、通过能量储存器104中的换热器回路流通、并返回到可再生热源105进行再加热。器具101优选地还包括瞬时水加热器106。

水供应器107(可为主管冷水供应器)联接到能量储存器104，并在此经过换热器另一回路以从能量储存材料提取能量。水供应器107优选地(如图所示)还联接到瞬时水加热器106，从而能够无需经过能量储存器104即可产出热水。出自能量储存器的加热后的水在108流至水加热器106，然后通过恒温混水阀109继续流向热水供应设施，热水供应设施通过管路110和可控出口102例示(在实践中，典型地将存在多个可控水出口，包括盆浴龙头、淋浴出口、洗手盆龙头、厨房龙头，不过在此省略这些龙头以便于解释)。混水阀109(其还从供应器107接收供应冷水)联接到且电子受控于水加热器具101的控制器或处理器111。水加热器106可(如图所示)为瞬时水加热器具。

图中还通过虚线显示出水从供应器107直接馈给到可再生热源105和从可再生热源馈给到水加热器106中，包括这种布置是可选的。通常，如果热源105是热泵，则来自热泵的能量可仅供应到能量储存器104，且不会将热水从能量源105直接馈给到水加热器106。可再生热源105和能量储存器104的一种可行配置将在下文中参照图2更详细描述。

处理器111还联接到在从水加热器106到混水阀109的流动路径中的第一温度传感器112、在混水阀109出口处的另一温度传感器113、用于传感来自水供应器107的水的温度的另一温度传感器115。处理器111还联接到流量或压力传感器114和流量控制器(阀)116，二者均处于从水加热器106到混水阀109的流动路径中。进一步的流量传感器或压力传感器117(联接到处理器111)可设置在通向出口(例如龙头)102的热水馈给器中，例如接近出口102。而且，进一步的流量控制器(阀)118可设置在通向能量储存器的冷水馈给器上，受控于处理器111。

还显示出传感构造119，用于为处理器提供关于能量储存器的状态的信息，特别是能够使处理器确定能量储存器的能量储存状态的信息。传感构造119还可测量能量储存介质的温度，使处理器111可确定被储存为可传感热量的能量的量。各种适合的传感构造在本申请中在下文描述。在处理器111与各种传感器和致动器之间的连接可为有线的(例如使用CAM总线构造实现)，或者可为无线的(使用收发器110实现，例如使用工业科学医疗(ISM)频带中的分配频率实现)，或者可同时利用有线和无线方式。

可再生热源优选地为热泵，例如为空气源热泵，其本身将通常主要或完全位于将热水供应系统安装其中的建筑物外。典型地，热泵将包括换热器，流体通过换热器在热泵与器具101之间流动，热量通过流体在热泵中取得并与能量储存器104交换，冷却后的流体返回到热泵中的换热器以提取更多能量。

虽然显示为单独物件，不过阀109(其受控于处理器以将冷水与由器具101加热的水混合)可替代地可与器具101集成(在内或在外)以形成基本自给的器具(应理解，可再生热源105虽然显示为器具101的一部分，但通常将作为独立实体)，其可在宽加热范围内提供温度受控的加热水。

已描述了根据本发明一个方面的热水供应设施，我们现在将描述一种控制热水供应设施的方法，特别是一种控制加热后的水的供应的方法。这基本涉及用户通过调制可控水供应器出口的输出而向所述设施的处理器发送信号。

所述方法现在将参照图2进行描述，其中图2a示意性例示出热水供应设施(例如图1中所示)的各个元件。所述设施的可控热水出口以龙头102体现，不过这些出口中的一个或两个可为淋浴出口。这些龙头以来自热水供应源200(其可对应于图1的水加热器具101)的热水供应。在供应线路(其将典型地使用铜管实现)中，在热水源200和龙头102中间是压力传感器114，其传感供应线路内的压力。混水阀109位于热水供应线路中，处于压力传感器114的下游。混水阀109以冷水(例如来自如图1中所示供应器107)馈给。在供应线路中，在压力传感器114与恒温混水阀109中间的是流量控制器116，例如图1中所示流量控制器116。压力传感器114、混水阀109、流量控制器116均联接到系统处理器，例如图1的处理器111。如在图1的示例中所示，联接到处理器111可使用有线CAM总线构造实现，或者另外地或可替代地可为无线的，或者可采用二者的组合实现。

图2b示意性例示出允许用户向热水供应设施发出命令的方法。图中例示由传感器114传感到的压力如何由于用户开启和关闭龙头102之一而随时间波动。初始，热水供应设施的压力处于系统高级别/水平，例如3巴。当热水供应设施的出口开启时，系统压力降低，如果出口开启超过最小量，则压力降低将显著，例如超过20％，例如为25至30％。即使与出口相距相当远的距离(即使可能在器具101下游)，也可探测到压力降低。然而，可优选的是，在器具101中和/或器具下游包括压力传感器或换能器114。如果热水供应设施包括多于一个热水供应回路(例如用于建筑物中多层中的每层、或者用于不同子单元的独立供应线路)，则每个这样的供应线路应设置有其自身的压力换能器114。

返回图2b，这显示出如何可通过开启和关闭热水供应系统的出口生成压力脉冲序列。这样的序列可使用压力换能器114探测，因而联接到所述处理器的处理器111可确定这种序列的存在，从而能够使所述序列用作控制信号。各种控制序列可预先存储于所述处理器的记忆体中或关联于所述处理器，或者所述处理器可在安装后使用一系列训练序列训练。优选地，如图1中所示，处理器111关联于收发器110，这意味着：所述处理器可与无线收发单元(WTRU)(如智能电话)(可选地加载有适合的软件应用程序)交换消息，从而能够使用户或系统安装者经历训练例程，其中一个或多个命令(例如，将温度从第一水平(其可为系统默认水平)增大至第二水平；将流速从第一水平(其也可为系统默认水平)增大至第二水平；可选地可进一步步进增大至预设的系统最大值)变得关联于特定序列的出口操作。优选地，在将每个动作序列关联于特定命令之后，处理器和/或应用程序在智能电话的视觉显示器上提供测绘/映射(mapping)，对每个存储的命令显示出对应的拟通过出口采取行动的序列。

应认识到，除了在水供应器中形成压力脉冲以外，水供应器出口的开启使水流动，而出口的随后关闭将使流动停止。考虑图2b，我们可推断：初始没有流动，当系统中的压力较高时，则当出口开启时，压力下降，流速增大至特定水平，由出口开启的程度以及系统的特性决定。出口重新关闭使流动再次停止(通过系统压力返回至其开启前水平指示)。出口开启和然后再次重新关闭使流动开始和然后停止。这样，并非使用压力传感器114探测水供应器的属性或状态的变化序列，而是可以替代性地使用流量传感器。如果使用流量传感器以替代压力传感器，则优选地所述传感器位于水加热器101的出口处或者甚至更接近于相关水出口。这是因为，虽然压力脉冲易于通过水供应器管路快速传播，但当远离所述出口(其开启已引起所述流动)监测时可能花费更长时间探测和量化流量波动。流量传感器可设置在水供应系统的多个出口中的每个处(不必对每个出口设置，不过可仅对希望能够向水加热器101发出命令的出口(例如厨房水槽、淋浴、和浴盆出口中的一个或多个)设置)，这些流量传感器中的每个可设置有对应的射频(RF)发送器(或收发器)，用于与处理器111通讯。另外地或可替代地，这样的远程安装的流量传感器可通过有线连接与处理器111通讯。压力传感器可类似地接近于对应的水出口安置，并可类似地联接到处理器111，不过如果压力(而非流量)是被监测的系统属性，则通常这将不是必要的。

当然，可以使用压力和流量传感的组合。

这样，通过根据特定序列快速开启和关闭龙头102，用户可向系统处理器111发送信号以改变水温、流量、或其它参数。压力传感器114可操作以探测热水供应设施内的压力变化。系统处理器111联接到传感器114、流量控制器116、和联接到冷水供应器107的混水阀109。处理器111通过压力传感器114的输出而确定例如两个压力脉冲的出现，即，来自处理器的特定响应的代码，例如温度增大至预定水平。对于所述系统可建立“代码”，使得例如两个脉冲(通过开启和快速关闭和重新开启龙头两次实现，如图所示)可表示温度增大至第一水平，而三个脉冲可表示增大至更高的水平(系统最高温度或低于系统最高值的预定温度).

热水供应设施可被配置为对于所述设施的一些或所有可控出口调整流速，例如如下文中参照图8所述。这样的流量调整可用作减少用水量的手段、减少能耗的手段、或者二者兼顾。例如，具有幼孩的父母可设定其热水供应设施，使得默认浴室龙头以及可能的厨房水槽龙头具有低流速，从而使在水出口玩耍的小孩不会浪费过多水或能量。不过，通过如参照图2所述的构造，父母能够通过使用信号通讯技术使得系统控制器临时放弃水流默认流量控制水平而享受强力淋浴、和来自洗浴龙头和厨房龙头的全流量。所述系统优选地被配置为：在流动停止后返回其建立的默认设定，使得在随后开启出口时流速再次被限制到默认水平。当然，系统可被配置而使得：在系统将流速调整至低于可实现的最大流速的水平的情况下可以传输强力淋浴，从而实现在一定程度上节省水和可能的能量。

热水供应设施可另外地或可替代地被配置以调整可传输到一些或所有热水出口的最大温度，这是出于安全或经济原因，或者二者兼顾。这可通过例行将其中的冷水与由水加热器101供应的热水混合(例如使用混水阀，例如图1的阀109)实现。因此，例如，能量储存器104可被配置为具有超过50C(例如在50至60C的范围内)的操作温度，系统处理器111可被配置将热水与冷水混合以实现在40至45C之间的热水供应器温度。这样的配置可在儿童、老人、或病弱者独自使用热水出口时减少其烫伤风险。不过，看护者或住户可能希望能够在其控制下在更高温度下用水。例如，住户可能希望定期运行所述系统以传输高于50℃(优选地至少60℃)的水以对热水供应系统消毒，从而减少来自军团菌属的威胁。可以使用参照图2所述的方法，通过适合编程的系统，控制系统能够实现这样的消毒处理。类似地，系统可被配置为使得用户在使用厨房龙头时、在需要更热的水清洗油腻的锅和厨具时、或焯烫特定配料时能够超控默认温度设定。实际上，所述系统的可能用户众多且各式各样。所述系统还可使用参照图2所述的信号通讯方法作为能够使用户启动额外热源(例如瞬时水加热器106)的手段，这当对系统消毒以防止例如军团菌属时可能是特别有用的。

图3示意性显示出包括换热器的能量库10，其中能量库包括封闭体12。在封闭体12内有：换热器输入侧回路14，用于连接到能量源(在此显示为热泵16)；和换热器输出侧回路18，用于连接到能量吸收装置(在此显示为连接到冷水馈给器20且包括一个或多个出口22的热水供应系统)。在封闭体12内有：用于储存能量的相变材料。能量库10还包括一个或多个状态传感器24，用于提供指示PCM状态的测量值。例如，一个或多个状态传感器24可为压力传感器以测量封闭体内的压力。优选地，封闭体还包括一个或多个温度传感器26以测量相变材料(PCM)内的温度。如果在优选方式中多个温度传感器设置在PCM内，则这些温度传感器优选地与换热器输入和输出回路的结构分开，并在PCM内适当分开，以获得PCM状态的良好“图景”。

能量库10具有相关联的系统控制器28，控制器28包括处理器30。控制器可集成到能量库10中，但更常见地是分立安装。控制器28还可设置有用户界面模块31，作为集成的或分立的单元，或者作为可以被可拆卸地安装到包含控制器28的主体的单元。用户界面模块31典型地包括显示面板和键盘，例如采用触敏式显示屏。用户界面模块31如果分离于或者可分离于控制器28，则优选地包括无线通讯能力以使控制器28的处理器30和用户界面模块能够相互通讯。用户界面模块31用于向用户显示系统状态信息、消息、建议、和警报，和接收用户输入和命令，例如开始和停止指令、温度设定、系统超控，等等。

状态传感器联接到处理器30，温度传感器26若存在则也联接到处理器30。处理器30还联接到热泵16中的处理器/控制器32，通过有线连接实现、或使用相关联收发器34、36以无线方式实现、或通过有线和无线连接实现。以此方式，系统控制器28能够向热泵16的控制器32发送指令，例如开始指令和停止指令。以相同方式，处理器30能够从热泵16的控制器32接收信息，例如状态更新、温度信息，等等。

热水供应设施还包括：一个或多个流量传感器38，其测量热水供应系统中的流量。如图所示，这样的流量传感器可设置在通向系统的冷水馈给器20上，和/或在换热器输出侧回路18的输出端之间。可选地，一个或多个压力传感器也可被包括在热水供应系统中，同样，压力传感器也可设置在换热器/能量库上游和/或换热器/能量库下游，例如在一个或多个流量传感器38中的一个或多个的侧旁。所述或每个流量传感器、所述或每个温度传感器、所述或每个压力传感器联接到系统控制器28的处理器30，这通过有线或无线连接中的一种或两种实现，例如使用一个或多个无线发送器或收发器40实现。根据各种传感器24、26、38的性质，它们也可被系统控制器28的处理器30问询。

电控的恒温混水阀160优选地联接在能量库出口与热水供应系统的一个或多个出口之间，并在其出口处包括温度传感器162。受控于控制器28的另外的瞬时水加热器170，例如电加热器(电感式或电阻式)，优选地位于能量库出口与混水阀160之间的水流动路径中。可提供进一步的温度传感器，测量由瞬时水加热器170输出的水的温度，且测量值提供到控制器28。恒温混水阀160还联接到冷水供应器180并可由控制器28控制以混合冷热水以实现所希望的供应温度。

可选地，如图所示，能量库10可包括：在封闭体12内的电加热元件42，其受控于系统控制器28的处理器30，并可偶尔用作热泵16的替代物为能量库充能。

图3仅为示意性的，仅显示出热泵到热水供应设施的连接。应认识到，在世界许多地方需要空间加热以及热水。典型地，因而热泵16还将用于提供空间加热。在本申请的下文中将描述一种示例性构造，其中热泵同时提供空间加热并通过能量库工作用于热水加热。为易于描述，根据本发明一个方面的能量库(例如如图3中所示)的操作方法的以下描述同样适用于能量库设施，而无论是否相关联的热泵提供空间加热。

一种根据本发明一个方面的控制一设施的方法现在将参照图4描述。图4是简化流程图，例示出根据本发明第三或第四方面的任意变例的由关联于设施的处理器执行的各种动作。

所述方法始于120，其中基于来自一个或多个状态传感器24的信息而生成在相变材料中作为潜热存储的能量的量的确定结果。

然后，在步骤130，至少部分地基于所述确定结果，处理器决定是否向热泵提供开动信号。除了PCM状态以外，处理器可能考虑的各种因素在本说明书中的下文中介绍和论述。

图5是另一简化流程图，例示出根据本发明第三或第四方面的任意变例的由关联于设施的处理器执行的各种动作。

所述方法始于300，其中处理器接收一个指示将热水供应系统的出口开启的信号。所述信号可例如来自热水供应系统中的或者通向热水系统的冷水馈给器中的流量传感器38。在302，处理器估计来自热水供应系统的热水需求，例如基于已开启出口的身份或类型、或者基于瞬时速率进行。处理器将估计需求与第一阈值需求水平比较。如果估计需求高于第一阈值需求水平，则处理器在304生成热泵开动消息。如果估计需求低于第一阈值需求水平，则处理器将该估计需求与第二阈值需求水平(低于第一阈值需求)比较。如果估计需求低于第二阈值需求水平，则处理器在306确定不生成热泵开动消息。

如果估计需求在第一和第二阈值需求水平之间，则处理器考虑能量库能量储存水平。这可能涉及处理器重新建立能量库的能量储存水平，或者处理器可将近来生成的信息用于能量库的能量储存水平。

如果确定能量库的能量储存水平大于第一能量储存水平阈值，则处理器在304确定不生成热泵开动消息。相反，如果确定能量库的能量储存水平小于第一能量储存水平阈值，则处理器在304确定生成热泵开动消息。

一种根据本发明一个方面的控制一设施的方法现在将参照图6描述。图6是简化流程图，例示出根据本发明第三或第四方面的任意变例的由关联于能量库(例如在图3中所示)的处理器执行的各种动作。所述过程始于步骤200，此时处理器30探测到热水供应系统中的水流量。探测优选地基于来自流量传感器(例如图3的流量传感器38)的数据，但可替代地可基于来自热水供应系统中的压力传感器的数据。相关的传感器可被配置以连续将测量数据供应到处理器30，或者可被配置为仅报告测量数据中的变化，或者处理器可连续地或定期地(例如每秒至少一次)读取相关传感器。

在步骤202，处理器30确定由来自传感器的数据指示的流速是否指示高或低流量，例如高于或低于特定阈值。处理器可使用多于一个阈值将流速分类为高、中或低，或者分类可包括极高、高、中和低。可能还存在极低或微不足道流量的分类。处理器30还可设置有与热水供应系统的每个出口22或每个出口类型的流速和流量特征有关的信息(例如采用数据库、模型、或机器学习算法(MLA)的形式)(例如使用诸如在本专利申请中的下文所述的技术实现)，处理器然后表征所探测到的流速而关联于特定一个出口22或者特定类型(例如淋浴出口、盆浴出口、厨房水槽出口、盥洗盆出口、洗手盆出口)。

如果确定结果指示对热水的需求较低(203)，则处理器然后在步骤204中基于来自至少状态传感器24的信息考虑功率库10的状态。处理器30可在此阶段问询状态传感器24(例如压力传感器)，或者可以查看最近更新的能量库状态，在任一种情况下确定能量库是处于高能量状态(205)(其中能量库具有高比例的可能潜热能力可用)还是处于低能量状态(206)(其中能量库具有低比例的可能潜热能力可用)。处理器还可考虑来自温度传感器26的信息，例如考虑能量库10中储存的可传感能量。如果处理器30确定高能量状态，则处理器确定不向热泵发送开动指令，所述过程止于207。如果处理器30确定低能量状态，则处理器可然后在206确定向热泵发送(222)开动指令。

如果确定结果指示对热水的需求较高(208)，则处理器然后可在步骤209中基于来自至少状态传感器24的信息考虑功率库10的状态。处理器30可在此阶段问询状态传感器24，或者可查看最近更新的能量库状态，在任一种情况下确定能量库是处于高能量状态(210)(其中能量库具有高比例的可能潜热能力可用)还是处于低能量状态(212)(其中能量库具有低比例的可能潜热能力可用)。

处理器还可考虑来自温度传感器26的信息，例如考虑能量库10中储存的可传感能量。如果处理器30确定高能量状态(210)，则处理器可选地在步骤214中确定预计热水需求。不过，处理器可以可替代地被配置为在222简单地基于流速的量级而发出指令开动热泵，而无需预计热水需求(如交叉阴影箭头211指示)。

在步骤214，处理器30可考虑所确定的水出口的身份(即，特定出口)或类型，以预计热水需求。例如，如果出口被识别为厨房水槽出口，则龙头将不可能操作多于30秒至1分钟。不过，如果出口是盆浴龙头，则该龙头可能保持开启数分钟，大约需要120至150升热水。

在第一情形中，处理器30将在216确定不向热泵发送开动信号，而是将会结束所述过程，或者更优选地在218继续监测流速以监看所述流动继续多久。如果流动在预计时间内停止，则所述过程在220终止，不过如果水流动的持续时间长于预计，则处理器在219移回到步骤209。在第二情形中，处理器30将在221确定向热泵发送(222)开动信号(箭头211指示出简单地基于与来自热水供应系统的热水量显著减少相关联的出口的瞬时流速或识别结果(或出口类型)而决定开动热泵。

在222开动热泵之后(通过206或221的确定结果)，处理器30在224继续(定期地或连续地)监测功率库状态，直到状态达到某个充能阈值水平(225)，此时处理器发送信号(226)以关断热泵。

图7是另一个简化流程图，例示出由关联于能量库的处理器(例如图3的处理器)执行的各种动作。不同于参照图6所述的方法，图7的方法不依赖于对热水要求的探测，即，不依赖于热水系统出口的开启。在整体上，图7例示出控制一设施的方法，所述方法包括：生成在相变材料中作为潜热储存的能量的量的确定结果；和基于该确定结果决定是否向热泵提供开动信号。不过，在步骤“生成在相变材料中作为潜热储存的能量的量的确定结果”与步骤“基于该确定结果决定是否向热泵提供开动信号”之间可进行可选的但优选的步骤，如将可见。

所述方法始于步骤500，其中处理器300估计能量库10的相变材料中作为潜热储存的能量的量。热量可为绝对量(KJ)，但同样也可简单地为当前可用的可能潜热能力的比例的测量值。换言之，处理器可有效确定相变材料仍处于较高能量状态的相的比例。因此，例如，如果相变材料是石蜡，进行从液态到固态的相变，则液相是较高能量的相(包含熔化潜热)，固相是较低能量的相(熔化潜热已在固化时释放)。

如果处理器确定作为潜热储存的能量的量足够(502)，即，超过某个预定阈值，则所述方法移到步骤504，其中所述过程停止，处理器等待下一次检查(500)。

如果处理器确定作为潜热储存的能量的量不足(506)，即，处于或者低于某个预定阈值，则所述方法移到步骤508。在步骤508，处理器确定在即将到来的时段内(例如在未来半小时、1、2、3或4小时内)大量热水需求的可能性。所考虑的时段与在这些情况下的能量库热容量、所确定的能量缺口大小、热泵对能量库重新充能的能力相关。应认识到，所考虑的需求时段应足够长，使得热泵能够在所述时段内对能量库充分重新充能，使能量库将被最优充能(可被完全充满)以能够处理预计的或预期的需求。相反地，热泵不应被用于在超过期望/预计能量需求的情况下对能量库重新充能过久而使得能量库将由于辐射、传导或对流而丧失相当大量的能量。

处理器可依赖于数据库、模型、日历或日程，这些中的任意或所有可包括学习到的行为和行为模式、和计划事件(例如计划缺席或对于一些其它位置的计划事件)。处理器还可访问本地天气报告，例如通过互联网、或以无线电传送、和/或通过外部温度计提供(推送或接收)的本地天气报告。如果处理器确定(510)在所述时段内大量热水需求的可能性较低，则所述方法移到步骤504，其中所述过程停止，处理器等待下一次检查(500)。

如果处理器确定(512)在所述时段内大量热水需求的可能性较高，则所述方法移到步骤514，其中热泵启动：例如，处理器30向热泵16发送指令，使热泵的处理器32初始化热泵开动进程，此后热泵开动以将热量供应到换热器的输入侧，由此将能量置于相变材料中。处理器然后在步骤516中重复确定是否现在有足够能量作为相变材料潜热储存在能量库中。一旦处理器已确定(518)现在有足够能量作为相变材料潜热储存在能量库中，则所述方法移到步骤520，热泵关断，例如通过处理器30发送适合指令实现。只要所述处理器确定(522)能量储存不足，则所述方法继续。

返回参见图3，对于提供一个或多个状态传感器24以测量封闭体内的压力而言可替代地或另外地，可提供其它传感器类型以测量光学性能，例如PCM的透明度、吸收性、折射性、折射系数，这是因为这些不同光学性能随PCM中的相转变而改变。此外，这些不同性能可呈现出随相变而改变的波长相关性。

能量库因而可进一步包括：一个或多个光源，用于将光发射到相变材料中；一个或多个状态传感器24可包括：光学传感构造，用于在从光源发射的光通过相变材料后探测所述光。相变材料中各相之间的变化引起相变材料光学性能的可逆变化，因而观察PCM的光学性能可用于搜集关于PCM状态的信息。优选地，PCM的光学性能可在PCM的多个区域中观察，且优选地在材料内沿不同方向观察。例如，光源和传感器可布置为使得来自光源的光在一个或多个位置沿长度方向通过PCM，其它光源和传感器可布置为使得来自光源的光在一个或多个位置且沿一个或多个取向沿宽度方向通过PCM(通过宽度或通过厚度)。

光源可以是可控的以产生不同颜色的光，光学传感构造可被配置探测不同颜色中的至少一些。通过选择适合的光颜色，基于为任意应用所选的特定PCM，可更准确地确定PCM的相变程度。优选地，光源包括多个能够独立激活的器件。

将光学传感构造联接到被配置为基于从光学传感构造接收的信息估计相变材料中储存的能量的量的处理器，提供一种确定PCM内作为潜热储存的能量的量的手段，这种信息可用于控制热泵。特别地，这样的信息可以使热泵用于对PCM能量库充能更加高效和适合。

作为进一步的选项，用于提供测量数据以指示相变材料中作为潜热储存的能量的量的一个或多个状态传感器24可包括：声源，其被配置以将声音发射到相变材料中；和声学传感构造，用于探测从声源发射的已通过相变材料之后的声音。相变材料中的各相之间的变化引起相变材料吸声性能的可逆变化，因而观察PCM的声学性能可用于搜集关于PCM状态的信息。声源可被配置以产生超声波。

图8示意性显示出室内水供应设施100，其具有多个可控水出口(将后续更全面描述的各种龙头和淋浴器)；水供应器105；和在水供应器105与多个可控水出口之间的水流动路径中的至少一个流量测量装置110和至少一个流量调整器115；和处理器140，其操作性连接到所述至少一个流量测量装置110和所述至少一个流量调整器115。所示水供应设施体现一所住宅，其具有主浴室121、第一套间淋浴室122、第二套间淋浴室123、衣帽间124、厨房125。主浴室和第一套间淋浴室可在住宅的一层，而衣帽间、第二套间和厨房可在住宅的另一层。在这样的情形中，可便于使所示两个分立回路130和131将水供应到不同出口。

主浴室121显示为包括：淋浴出口135、浴盆龙头或水龙头136、和用于水槽的龙头137。套间淋浴室122和123也包括：淋浴出口135、和用于水槽的龙头137。相反，衣帽间仅包含卫生间(未示出)和具有龙头138的洗手盆。最后，厨房包括具有龙头139的水槽。

处理器或系统控制器140(具有相关联的记忆体141)联接到所述至少一个流量测量装置110和所述至少一个流量调整器115。应认识到，两个回路130和131中的每个设置有相应的流量测量装置110和流量调整器115。处理器还可选地连接到一个或多个温度传感器143，回路130和131中的每个采用一个温度传感器。此处理器可关联于如前所述的能量库。

处理器还联接到射频(RF)收发器142(包括至少一个RF发送器和至少一个RF接收器)以经由无线保真(Wi-Fi)、蓝牙或类似方式进行双向通讯，优选地还联接到互联网144以连接到服务器或中心站145，可选地联接到蜂窝无线电网络(例如长期演进(LTE)、通用移动通信系统(UMTS)、4G、5G等)。利用RF收发器142和/或与互联网的连接，处理器140能够与移动装置150(例如可为智能手机或平板电脑)通讯，供设施工程师用于测绘/映射室内水供应设施。移动装置150包括软件(例如专用应用程序)，与系统控制器140中(也可能在服务器145内)的对应软件协作以利于根据本发明实施例的测绘/映射方法，特别是使工程师采取行动与系统控制器140/服务器145的时钟同步。记忆体141包含能够使处理器执行室内水供应设施处理器测绘/映射方法(例如在委托新设施的过程中)的代码。为便于描述，参照图8以显示热水供应设施，不过其也同样可为冷水供应设施。

在委托过程中，工程师将被处理器/系统控制器140要求限定所有热水出口(例如龙头、淋浴器、浴盆、厨房)。系统控制器将要求工程师完全开启每个出口(龙头、淋浴出口，等等)，并将利用相关的流量测量装置110监测结果形成的水流量。在此过程中，相关的流量测量装置110将测量水流量，处理器将接收这些数据并将把结果添加到数据库。基于此信息，当任意出口开启时，系统将因而能够通过控制相关的流量控制装置115将最高效的水流提供到每个单个龙头中。

根据本公开内容的第一方面的测绘/映射室内水供应设施的方法现在将参照图8进行描述。

所述方法包括：开启多个可控水出口中的第一可控水出口，通过处理器140处理来自至少一个流量测量装置110的信号，至少直到第一流量特性被确定，然后关闭多个可控水出口中的第一可控水出口。开启多个可控水出口中的第一可控水出口优选地通过处理器或系统控制器140指示，其将消息发送给由相关工程师携带的移动装置150。例如，指令可通过Wi-Fi发送，并告诉工程师开启主浴室121中的浴盆热水龙头136。携带移动装置150的工程师然后去主浴室完全开启浴盆热水龙头136。移动装置可为工程师提供提示，优选地为可听到的具有倒计时的提示，以告诉工程师何时精确开启龙头。可替代地，移动装置上的应用程序可被配置为在龙头136开启时刻接收来自工程师的输入，例如按压或松开按钮。在任一情况下，应用程序可以捕获用于提示或时刻的本地时间，然后将此本地时间与相关可控出口的身份一起发送给系统控制器140或服务器145。在这种方式中，到达移动装置150的提示的延迟或者到达控制器140或服务器145的指令的时间的延迟可考虑在内(移动装置150和系统控制器140优选地在测绘/映射过程之前或之后经历某种握手/交接程序，使得在两种装置的时钟之间的消衰偏差(wither offset)可被消除，或者它们也可被考虑在内)。

工程师可然后对于房屋设法操作，从应用程序上的清单或菜单中选择出口身份、或输入明确身份，进而开启每个出口。或者，系统控制器可已经设置有所有龙头(通常为“可控出口”)的清单，等等，并可通过将另一消息发送到移动装置150而提示工程师去往相关出口。应用程序优选地包括用于使工程师向系统控制器140/服务器145发送消息的选项，即，她已就位并准备接收指令开启下一可控出口。然后对于其它热水出口中的每个重复所述过程，直到所有出口及其流量特性(即，探测到流量之前的滞后、流量增加率、最大流速、和任何其它可识别的特性)已被捕获并存储到数据库中。通过使用存储于数据库中的特性，处理器140于是因而能够基于探测到的流量特性与相应流量特性的相似性而识别出多个可控水出口中的特定一个可控水出口的开启。

处理器还基于出口的类型(浴盆龙头、厨房龙头、水盆龙头，衣帽间龙头)及其位置(例如，主浴室、套间、儿童房、成人房、衣帽间、厨房)而设置有一些涉及优选流速且可选地涉及流动持续时间的规则，并且使用这些规则以及从探测到的流量特性识别出的出口身份而确定目标流速。目标流速然后由系统控制器140通过控制相关流量控制器115而施加，且优选地由对应的流量测量装置110监测。在此方式中，通过控制至少一个流量调整器，基于对相关出口的识别，处理器140能够控制将水供应到所识别的可控水出口。

每个相应的流量特性可包括相应的稳定流速。所述方法于是可进一步包括：配置处理器140基于相应稳定流速控制至少一个流量调整器115将至少10％的流速削减施加于多个可控水出口中的每个的每个。可选地，所述方法可进一步包括：配置处理器140基于相应稳定流速控制至少一个流量调整器115将至少10％的流速削减施加于多个可控水出口中相应稳定流速大于每分钟7升的任意可控水出口。这特别适用于在浴室、套间、和最特别的衣帽间中使用的龙头，其中龙头常主要用于洗手水，这可通过相当适中的流速有效实现。

前述的测绘/映射热水供应设施的技术可用于充实数据库或训练逻辑，例如神经网络或机器学习算法(MLA)，其可由如前所述的与能量库相关联的处理器使用，使得处理器能够更好地从探测到的流动行为识别出特定的出口或出口类型并因而更易于估计热水供应器的热水需求。这进而可提高热泵控制和能量库使用的效率。

已经描述了能量库和在热水供应设施中能量库的安装和操作，我们现在将考虑能量库和热泵可如何集成到热水供应系统和空间加热构造中。

图9示意性显示出根据本公开内容的一方面的界面单元10的各部件的可行构造。界面单元连接在热泵(此图中未示出)与室内热水系统之间。界面单元包括换热器12，换热器12包括封闭体(未单独标示)，封闭体内具有：输入侧回路(以极简化形式显示为14)，用于连接到热泵；和输出侧回路(也以极简化形式显示为16)，用于连接到室内热水系统(图中未示出)。换热器12还包含用于储存能量的储热介质，但这在图中未示出。在现在将参照图9描述的示例中，储热介质是相变材料。应认识到，界面单元对应于前述的能量库。在本专利文件(包括权利要求书)中，所提及的能量库、储热介质、能量储存介质、和相变材料应被认为是能够互换的，除非应用环境明确要求其它含义。

典型地，换热器中的相变材料具有在2－5MJ之间的能量储存容量(根据利用熔化潜热储存的能量的量)，不过更多的能量储存量也是可行的和可用的。当然，更少的能量储存量也是可行的，但通常希望界面单元10的相变材料中的能量储存潜力最大化(受制于基于物理尺度、重量、成本和安全性的实际限制)。关于适合相变材料及其性能以及关于尺度等的更多内容将在本专利文件的下文中论述。

输入侧回路14连接到管或导管18，管18进而馈给自节点20、馈给自管22，管22具有联接器24以连接到来自热泵的馈给。节点20还将流体从热泵馈给到管26，管26终止于联接器28中，联接器28意在连接到房屋或公寓的加热网络，例如，用于地板下加热铺管或辐照器网络或二者兼备。这样，一旦界面单元10完全安装且可操作，则由热泵(其位于房屋或公寓外)加热的流体经过联接器24并沿管22至节点20，由此，根据三通阀32的设定，流体沿管18流到换热器的输入侧回路14，或沿管26外流通过联接器28至房屋的加热基础设施。

来自热泵的加热流体流动通过换热器的输入侧回路14并沿管30流出换热器12。在使用时，在一些情形中，来自热泵的加热流体所携带的热量将其一些能量放弃至换热器内的相变材料，且将一些能量放弃至输出侧回路16中的水。在其它情形中，如将在下文中所述，流动通过换热器输入侧回路14的流体实际上从相变材料获取热量。

管30将离开输入侧回路14的流体馈给到机动三通阀32，然后根据阀状态向外沿管34馈给到泵36。泵36用于继续推送所述流经联接器38至外部热泵。

机动三通阀32还接收来自管40的流体，管40经由联接器42接收从房屋或公寓的加热基础设施(例如辐照器)返回的流体。

在机动三通阀32与泵36之间，提供换能器三件套：温度换能器44、流量换能器46、压力换能器48。此外，温度换能器49设置在管22(带入来自热泵输出的流体)中。这些换能器，如同界面单元10的其它部件那样，操作性连接到处理器(未示出)或可由处理器处理，所述处理器典型地被设置为界面单元的一部分，不过处理器可设置在分立的模块中。

虽然图9中未示出，不过另外的电加热元件也可设置在联接器24(其接收来自热泵输出的流体)之间的流动路径中。这种另外的电加热元件也可为电感或电阻加热元件，并被设置为对热泵潜在失效进行补偿的手段，而且还可用于为储热单元增加能量(例如基于当前的能量成本和对加热和/或热水的预计)。另外的电加热元件当然也可由系统处理器控制。

管34还联接到膨胀箱50，膨胀箱50连接到阀52，利用阀52可以使填充环路连接到加热回路中的补充流体。泄压阀54(处于节点20与输入侧回路14之间)和滤过器56(用于捕获微粒污染物，处于联接器42与三通阀32之间)也显示为界面单元加热回路的一部分。

换热器12还设置有多个换能器，包括至少一个温度换能器58(不过优选地如图所示提供更多个，例如多至4个或更多个)、和压力换能器60。在所示示例中，换热器包括4个温度换能器，它们均匀分布在相变材料内，从而可以确定温度变化(并因而获知相变材料在其块体中的状态)。这样的构造在设计/实施阶段中作为优化换热器设计的手段(包括优化另外的传热构造)可能特别有益。不过，这样的构造在部署系统中仍可有益，这是因为，具有多个传感器可为处理器和用于处理器的机器学习算法(仅界面单元的、和/或包括界面单元的系统的处理器的机器学习算法)提供有用信息。

现在将描述界面单元10的冷水馈给和热水回路的构造。联接器62被设置用于连接到水主管的冷水馈给。典型地，来自水主管的水到达界面单元10之前，水将已经经过反虹吸止回阀，并可使其压力减小。冷水从联接器62经管至换热器12的输出侧回路16。如果我们提供监测界面单元中多个传感器的处理器，则可选地可为相同的处理器提供一个或多个执行任务。也就是说，监测冷水从主供应器传输之处的压力。对此，进一步的压力传感器可引入到联接器62上游(特别是房屋内任意减压构造的上游)的冷水供应线路中。处理器于是可持续或定期监测供应水压，甚至当水主管供水压力低于法定最低值时提示业主/用户从供水公司寻求补偿。

来自输出侧回路16的水(其可能在经过换热器时已被加热)沿管66行进至电加热单元68。电加热单元68(在前述处理器的控制下)可包括电阻或电感加热构造，电阻或电感加热构造的加热输出可根据来自处理器的指令进行调制。

处理器被配置为基于相变材料和热泵的状态的信息而控制电加热器。

典型地，电加热单元68具有不超过10kW的额定功率，不过在一些情形中可提供更大功率(例如12kW)的加热器。

现在将得到的热水从电加热器68沿管70行进到联接器74，联接器74将连接到房屋或公寓的热水回路(包括可控出口，例如龙头或淋浴器)。

温度换能器76设置在电加热器68之后，例如在电加热器68的出口处，以提供热水系统出口处的水温度的信息。泄压阀77也提供在热水供应器中，而其显示为位于电加热器68与出口温度换能器76之间，其精确的位置并不重要，实际上如同图9中所示许多部件那样。

热水供应线路中的某处还设置压力换能器79和/或流量换能器81，任一种换能器可供处理器用于探测热水请求，即，探测可控出口(例如龙头或淋浴器)的开启。流量换能器优选地免受移动部件的影响，例如基于声学流量探测或磁流量探测。处理器于是可使用来自这些换能器中的一种或多种的信息及其存储逻辑决定是否向热泵发信号进行开动。

应认识到，处理器可基于空间加热需求(例如，基于处理器中或外部控制器中存储的程序、和/或基于来自一个或多个温控器(如房间温控器、外部温控器、地板下加热温控器)的信号)或热水需求而请求热泵开动。热泵的控制可为简单的开关命令的形式，不过也可以或者可替代地为调制形式(例如使用ModBus)。

如同界面单元的加热回路那样，沿冷水馈给管64提供换能器三件套：温度换能器78、流量换能器80、压力换能器82。另一温度换能器84也设置在管66中，处于换热器12的输出侧回路16的出口与电加热器68之间。这些换能器也均操作性连接到前述处理器或可由前述处理器处理。

冷水供应线路64上还显示有磁或电的水调节器86、机动可调阀88(如同所有机动阀那样可受控于前述处理器)、止回阀90、和膨胀箱92。可调阀88可受控调整冷水流量以保持所希望的热水温度(例如由温度换能器76测量)。

还提供阀94和96，用于分别连接到用于储存冷水和加热水的外部储存箱。最后，双止回阀98将冷水馈给管64连接到另一个阀100，阀100可用于填充环路以连接到前述阀52，用于对加热回路充以更多水或者水和缓蚀剂的混合物。

应注意，图9显示出各种管交叉点，不过除非这些交叉点显示为节点，如节点20，否则显示为交叉的两条管不相互连通，现在应从前文对图所述中显见。

虽然图9中未示出，不过换热器12可包括：一个或多个另外的电加热元件，它们被配置为将热量提供到储热介质中。虽然这可能貌似违反直觉，但其允许在从经济角度适合如此时使用电能对储热介质预充。

长期以来能源供应公司的实际收费中，单位电力成本随时间变化，以虑及需求增减时间并有助于塑造客户行为以更好地平衡需求和供应能量。在历史上，收费计划相当粗糙，反映出发电和用电技术。不过，日益将电力的可再生能量源(例如太阳能，如来自光伏电池、太阳能板和太阳能农场的太阳能，和风能)包含到国家发电结构中，已刺激发展出更具动态的能量定价。这种方式反映出在这种依赖天气的发电中固有的变化性。初始，这样的动态定价极大限制了大规模用户，日益发展的动态定价正在提供给家用消费者。

定价的动态程度在不同国家中是不同的，也存在于给定国家的不同供电者之间。在一种极端情况下，“动态”定价几乎相当于在一天中的不同时间窗口提供不同收费，这样的收费可无变化地用于各周、各月、各季。不过一些动态定价体制能够使供应者改变价格，通知一天或更短时间的价格，因此，例如，可能今天向消费者提供明天的半小时时隙价格。在一些国家中提供短至6分钟的时隙，可想到的是，通过将“智能”引入用能设备中，通知消费者未来收费的提前时间可进一步缩短。

由于可以使用短期和中期天气预报预测将由太阳能和风能设施生产的能量的可能量和用于加热和冷却的电力需求的可能规模，因而预测需求极值的时段变为可能。一些具有较大可再生发电能力的发电公司甚至已知提供电力负收费，真正付费给消费者使用过剩电力。更常见地，可按常用费率的低比例提供电力。

通过将电加热器包含到能量储存单元(例如根据本公开内容的系统换热器)中，消费者利用低费用供应时段并减少其对高能量价格时间电力的依赖性变为可能。这不仅有益于个体消费者，而且还具有更通常的益处，这是因为，其可减少过度需求必须通过燃烧化石燃料得以满足时的需求。

界面单元的处理器具有与数据网络(例如互联网)的有线或无线连接(或二者兼有)，从而使处理器能够从能量供应者接收动态定价信息。处理器优选地还具有与热泵的数据链接连接(例如ModBus)，既向热泵发送指令也从热泵接收信息(例如状态信息和温度信息)。处理器具有能够使其学习家务行为的逻辑，据此以及动态定价信息，处理器能够确定是否和何时使用更便宜的电力对加热系统预充。这可通过使用换热器内的电元件加热能量储存介质实现，但可替代地这可通过驱动热泵至高于正常温度(例如为60℃，而非40－48℃)而实现。热泵当以更高温度操作时效率降低，不过这可由处理器考虑在内以决定何时和如何最佳地使用更便宜的电力。

由于系统处理器可连接到数据网络(例如互联网和/或提供者的内联网)，因而本地系统处理器可得益于外部计算电力。因此，例如，界面单元的制造者可具有云存在(或内联网)，其中提供计算电力用于计算例如所预测的：

占有率(occupancy)；

活性(activity)；

收费(短/长)；

天气预报(其可优选地通常可用于天气预报，这是因为它们可被预处理以易于本地处理器使用，它们也可针对将界面单元安装其中的房产的环境、位置、方位而很具体地调适)；

假正例和/或假负例的识别。

为了保护用户免于来自热水供应系统的过热水的烫伤的风险，明智的是，提供烫伤保护特征。这可采取以下方式：提供可电控(可调)的阀，以在热水离开换热器的输出回路时将来自冷水供应器的冷水混合到热水中(可以在设置前述现有阀94和96的节点之间安装额外的阀)。

图7示意性显示出可能被认为的界面单元的“核心”，但未示出用于这些核心的任何容器。根据本公开内容的界面单元的重要应用是，作为能够使热泵用作对先前设置有燃气炉(或可能以其它方式安装有这样的炉)的住宅的空间加热和热水需求的实用贡献者的手段，应认识到，通常便利的是，为容器同时提供美感和安全性，正如传统上通过燃烧炉实现的那样。另外，优选地，任意这样的容器的尺度将被设置以适配于能够实现燃烧炉(其典型地为壁装)直接替代的形式因子内，常处于厨房中(其中它们与厨柜共存)。基于通常为具有高度、宽度、和深度的矩形长方体的形式(不过，出于美感、人体工程学、或安全性，曲形表面也可用于任意或所有容器表面)，可在近似范围内找到适合尺寸：

高度为650mm－800mm；

宽度为350mm－550mm；

深度为260mm－420mm；

例如，800mm高，500mm宽，400mm深。

根据本公开内容的界面单元相对于燃气炉的一个显著区别是，后者的容器通常不得不由不可燃材料(例如钢)制成(由于存在热燃烧室)，而界面单元的内部温度通常将显著低于100℃，典型地低于70℃，常低于60℃。因此，在制造界面单元的容器时使用可燃材料(例如木、竹、或甚至纸)变得切实可行。

缺乏燃烧还打开了将界面单元安装到通常绝不会被认为适合于燃气炉设施的位置的可能性，当然，不同于燃气炉的是，根据本公开内容的界面单元无需用于排放气体的烟道。因此，例如，将界面单元配置用于厨房操作台下方设施、甚至利用以台下角落为代表的令人头痛的死点变为可能。对于处于这种位置的设施，界面单元可实际上集成到台下储柜中，优选地通过与橱柜制造者协作而实现。不过部署的最大灵活性将通过使界面单元有效坐落于某种形式的柜之后而保持，所述柜被配置为允许访问界面单元。界面单元于是将优选地被配置为允许循环泵36在从输入侧回路流动路径脱离联接之前滑出并离开换热器12。

也可考虑利用定制厨房中常被浪费的其它空间，即，台下储柜下的空间。常存在更大空间，高度大于150mm，深度约600mm，宽度为300、400、500、600mm或更大(不过需要形成容差用于任何柜支撑腿)。特别对于新设施，或在厨房重新装修时替代燃烧炉时，有意义的是使用这些空间至少装容界面单元的换热器，或者对于给定界面单元使用多于一个换热器单元。

特别地对于被设计用于壁装的界面单元而言，虽然无论界面单元应用如何均可能有益，不过通常将希望将界面单元设计为多个模块。通过这样的设计，可便于使换热器作为模块之一，因为相变材料的存在可使换热器自重超过25kg。出于健康和安全原因，为便于单人安装，将希望的是确保界面单元可作为一组模块传输，模块重量不超过约25kg。

这样的重量限制可通过模块之一的底盘(用于将界面单元安装到一结构)进行支持。例如，当界面单元将壁装以替代现有的燃气炉时，可能方便的是，可先将底盘(据此支撑其它模块)固定到墙。优选地，底盘被设计为：按用于支撑被替代燃烧炉的现有固定点的位置操作。这可以通过提供“通用”底盘(其具有根据普通燃气炉的间隔和位置预成形的固定孔)进行。可替代地，可经济有效的是，生产一系列底盘，每个具有的孔位置/尺寸/间隔匹配于特定制造商的炉。于是，只需指定合适底盘以替代相关制造商的炉。这种方式存在多种益处：其无需钻更多插座孔以接纳固定螺钉/螺栓，这不仅无需标记、钻孔和清理所需时间，而且还无需进一步削弱进行安装的住宅的结构(如果采用常用于“起步房”和其它低成本住房的低成本施工技术和材料，这可能是重要考虑因素)。

优选地，换热器模块和底盘模块被配置为联接到一起。以此方式，可无需可分离的紧固件，也会节省安装时间。

优选地，另外的模块包括第一相连部，例如62和74，将换热器12的输出侧回路16联接到室内热水系统。优选地，另外的模块还包括第二相连部，例如38和24，将换热器12的输入侧回路14联接到热泵。优选地，另外的模块还包括第三相连部，例如42和28，将界面单元联接到其中使用界面单元的房屋的加热回路。应认识到，通过将换热器安装到底盘(其本身直接连接到墙)，而非首先将连接部安装到底盘，换热器的重量保持更接近于墙，从而减小了将界面单元紧固到墙的墙固定件上的悬臂负载影响。

相变材料

一种适合的相变材料类别是石蜡，其在家用热水供应和与热泵共用的关注温度下具有固液相变。特别关注是石蜡在40－60℃范围内的温度下熔化，在此范围内，可发现石蜡在不同温度下熔化以适合特定应用。典型的潜热容量约在180kJ/kg－230kJ/kg之间，比热约为液相的2.27Jg^-1K^-1和固相的2.1Jg^-1K^-1。可见极大量的能量可利用熔化潜热储存。还可以通过将相变液体加热到其熔点之上而储存更多能量。例如，当电费相对较低且可预计很快将有热水需要(在电力可能或已知将会费用升高时)，则可合理的是在高于正常温度下运行热泵以使热能储存器“过热”。

适合的石蜡选择可为熔点约48℃的石蜡，例如正二十三烷C23、或链烷烃C20-C33。在换热器中应用标准3K温差(在热泵供应的液体与换热器中的相变材料之间)给予约51℃的热泵液体温度。类似地，在输出侧，允许3K温降，我们实现45℃的水温，这对于通常家用热水是令人满意的，对于厨房龙头足够热，不过对于淋浴/浴室龙头可能略高，但显然总可以将冷水加到水流中以降低水温。当然，如果家务人员被训练接受不太热的水温，或者如果不太热的水温出于一些其他原因是可接受的，则可以考虑具有较低熔点的相变材料，但通常在45－50℃范围内的相变温度将会是较好选择。显然，我们将要考虑在这样的温度下储水的军团菌属风险。

热泵(例如地源或空气源热泵)的操作温度高至60℃(不过通过使用丙烷作为制冷剂，操作温度可高至72℃)，但当在45－50℃范围内的温度下运行时，其效率将高得多。因此，我们的51℃(根据相变温度48℃)可令人满意。

还需考虑热泵的温度性能。通常最大ΔT(由热泵加热的流体的输入和输出温度之差)优选地保持在5－7℃的范围内，不过其可高至10℃。

虽然石蜡是用作能量储存介质的优选材料，不过它们不是仅有的适合材料。水合盐也适合用于潜热能量储存系统(例如本文中所述)。在此应用环境中的水合盐是无机盐和水的混合物，其中相变涉及其水份全部或大量丧失。在相变时，水合物晶体分为无水(或少水)盐和水。水合盐的优点在于：它们具有比石蜡高得多的热导性(2－5倍高)和小得多的相变体积改变。用于当前应用的适合的水合盐是Na₂S₂O₃.5H₂O，其熔点约48－49℃，潜热200/220kJ/kg。

仅仅基于能量储存，还可考虑使用相变温度显著高于40－50℃范围的PCM。例如，石蜡，具有宽范围熔点的可用蜡：

正二十一烷C24，其熔点约40℃；

正二十二烷C21，其熔点约44.5℃；

正二十四烷C23，其熔点约52℃；

正二十五烷C25，其熔点约54℃；

正二十六烷C26，其熔点约56.5℃；

正二十七烷C27，其熔点约59℃；

正二十八烷C28，其熔点约64.5℃；

正二十九烷C29，其熔点约65℃；

正三十烷C30，其熔点约66℃；

正三十一烷C31，其熔点约67℃；

正三十二烷C32，其熔点约69℃；

正三十三烷C33，其熔点约71℃；

链烷烃C22-C45，其熔点约58－60℃；

链烷烃C21-C50，其熔点约66－68℃；

RT 70HC，其熔点约69－71℃.

可替代地，可使用水合盐，例如CH₃COONa.3H₂O，其熔点约58℃，潜热226/265kJ/kg。

至此，热能储存器已主要被描述为在换热器内具有单块相变材料，换热器具有输入和输出回路，每个回路采用一个或多个线圈或环路的形式。不过，其也可在例如传热速率方面有益于将相变材料封装在多个密封体中，例如在金属(例如铜或铜合金)筒(或其它细长形式)中，密封体被传热液体包围，输出回路(其优选地用于为(家用)热水系统提供热水)从传热液体提取热量。

通过这样的构造，传热液体可密封在换热器中，或者更优选地，传热液体可流动通过能量储存器并可为从绿色能量源(例如热泵)传送热量的传热液体，而不使用能量储存器中的输入传热线圈。以此方式，输入回路可以简单地通过一个(或更常用地为多个)入口和一个或多个出口设置，使传热液体自由穿过换热器，而不受线圈或其它常规导管的局限，传热液体传热进出于包封PCM，于是传递到输出回路上(因而传递到输出回路中的水)。以此方式，输入回路通过用于传热液体的一个或多个入口和一个或多个出口、经过包封PCM且通过能量储存器的自由形态的路径限定。

优选地，PCM被包封在多个细长的末端封闭的管中，各个管布置在一个或多个分开的构造中(例如错开成行的管，每行包括多个分开的管)，其中传热流体优选地布置为沿侧向(或横向于管或其它包封封闭体的长度)跨管流动，从入口到出口沿途流动，或者在使用输入线圈时由设置在热能储存器内的一个或多个叶轮导引。

可选地，输出回路可布置在能量储存器的顶部并在包封PCM上或高于包封PCM就位，其容器可水平设置并高于输入环路或线圈(使得对流支持向上通过能量储存器的能量传递)，或者使引入传热液体的入口方向逆反于包封PCM且可选地朝向上方输出回路。如果使用一个或多个叶轮，则优选地，所述或每个叶轮磁联接到外部安装的马达，使得能量储存器的封闭体的整体性不会受损。

可选地，PCM可被包封在细长管中，细长管典型地具有圆形截面，名义外直径在20－67mm的范围内，例如为22mm，28mm，35mm，42mm，54mm，或67mm。典型地，这些管将由适合铺管应用的铜制成。优选地，所述管具有22mm－54mm之间、例如28mm－42mm之间的外直径。

传热液体优选地为水或水基液体，例如，水与流动添加剂、缓蚀剂、抗冻剂、杀生剂中的一种或多种混合，并且可例如包括被设计用于中央加热系统的类型的适合在水中稀释的阻剂，例如Sentinel X100或Fernox F1(均为RTM)。

这样，在本申请的说明书和权利要求书中，表述“输入回路”应被理解为：除非在应用环境中明确另行要求，否则包括前述构造，其中从输入回路的输入端流动到其输出端的液体路径不通过常规导管限定，而是涉及液体在能量储存器的封闭体内基本自由流动的液体。

PCM可被包封在圆形或大致圆形截面的多个细长筒中，各筒优选地以一行或多行分开布置。优选地，相邻行的筒相对于彼此错开以利于往来于传热液体传热。可选地，提供输入构造，其中传热液体通过一个或多个输入端口被引入包封体周围的空间，输入端口可采用多个输入喷嘴的形式，其将通过输入歧管馈给的输入传热液体朝向包封体导引且导引至包封体上。喷嘴在其输出端处的孔可通常为圆形截面，并可细长以产生液体喷射或流，更有效地将热量传递到包封PCM。歧管可从单一端或从相反两端馈给，目的在于增大流速和减小压力损失。

传热液体可由于绿色能量源泵(例如热泵或太阳能热水系统)或其它系统泵的行动而被泵送到能量储存器12中，或者，热能储存器可包括其自身的泵。当在输入回路一个或多个出口处从能量储存器离开之后，传热液体可直接返回能量源(例如热泵)，或者可通过使用一个或多个阀能够切换，以在返回绿色能量源之前先行进到加热设施(例如，地板下加热设施、辐照器、或一些其它形式的空间加热设施)。

包封体可水平设置，其中输出回路的线圈位于包封体之上和上方。应认识到，这仅为多种可行构造和取向之一。相同的构造同样也可定位为使得包封体竖直布置。

可替代地，使用PCM包封的能量储存器也可使用例如如前所述的细长筒形包封体，不过在此情况下，输入回路采用导管形式，例如采用线圈形式。包封体可布置为使其纵向轴线竖直设置，输入14和输出18线圈设置在能量储存器12的两侧。不过，这种构造也可使用可替代的取向，例如使输入回路在下并使输出回路在上，包封体的纵向轴线水平设置。优选地，一个或多个叶轮布置在能量储存器12内以将能量传递液体从输入线圈14周围朝向包封体推进。所述或每个叶轮优选地经由磁驱动系统联接到外部安装的驱动单元(例如电动马达)而使得能量储存器12的封闭体不需要穿孔以接纳驱动轴，由此减少这种轴进入封闭体情况下的渗漏风险。

利用PCM被包封的事实，变得更可能构建使用多于一个相变材料进行能量储存的能量储存器，特别是允许形成能量储存单元，其中具有不同相变(例如熔化)温度的PCM可组合，由此延展能量储存器的操作温度。

应认识到，在刚刚描述的类型的实施例中，能量储存器12包含一个或多个相变材料(以将能量作为潜热储存)并结合传热液体(例如水或水/阻剂溶液)。

多个弹性体被配置为响应于由相变材料相变导致的压力增大而减小体积并响应于由相变材料逆向相变导致的压力减小而再次膨胀，优选地为包封体内的相变材料(它们也可用于使用“整块”PCM的能量库中，如本专利文件中其它方案中所述)设置。

金属泡沫(例如铝、铝合金或铜的泡沫)可用于提高储热材料的传热性能，尤其是当石蜡用作储热材料时。可替代地，换热器的输入和输出回路的传热管可设置有通过具有高热导性的材料(例如铜、铜合金、或碳纤维)形成的凸起、叶片、指、线或丝，它们延伸到储热材料(例如蜡)的块体中，以有效改善从输入回路中的流体到储热块体中、通过储热块体、和从储热块体到换热器输出回路中的水中的能量传递。在此可见，换热器封闭体内的输入侧和输出侧回路通过管体限定，可提供丝状凸起而从每个管体延伸到相变材料中，其中，丝状凸起具有比相变材料更高的热导性。

例如，铜线、铜叶片或指可直接附接(例如焊接)到提供输入和输出回路的铜管(对于换热器回路的优选材料选择是，在家用加热和水系统中，使用铜具有优势：对于使用铝合金管路和辐照体的设施而言，可能优选地出于电化学原因也通过铝或其合金制成换热器输入和输出回路和凸起)，每个凸起的自由端远离其所附接的管延伸。可替代地，每个传热叶片、或可能多个传热线或指可附接到弹簧夹(例如由磷青铜制成)，弹簧夹完全夹紧并由此紧固到换热器输入和输出回路中的一个或另一个的管。

如前所述，参见图3，相变材料的状态可基于其内部压力确定。压力换能器可联接到界面单元的处理器。界面单元的处理器因而接收与相变材料固化/液化程度相关的信号，这提供关于相变材料能量储存量的信息。界面单元的处理器可在制造过程中或随后基于原型试验分析而编程，使得相变材料的固化程度(更常用地为状态)可映射到来自压力换能器的压力信号。例如，预制原型可装配有玻璃侧板，使得相变材料状态可通过查看/分析而确定，针对来自压力换能器的压力信号而测绘/映射的状态、所用相变材料的熔化潜热的知识将能够对每次测得的压力计算出换热器中储存的潜热量。以此方式获得的数据可然后用于对用于生产界面单元的处理器编程，并可用于告知在此处理器或可能的在系统中其它处理器中的机器学习算法。

仍如前所述，另一监测相变材料状态的方法(其可作为对前述方法的替代方案或者除了这些方法中的一个或多个以外的另外方案而提供)将提供一个或多个光源以将光辐照发射到相变材料主体中以通过一个或多个适合定位的光学传感器(光学传感构造)进行探测。所述一个或多个光源可在单一波长或范围波长上操作(即，实际上为单色)，或者可在两个或更多个分开的波长上操作(即，不同颜色)。辐照可在光谱的可见或红外区域内，或者在使用多色光时二者兼有。光源可为固有光源，例如发光二极管(LED)，或者可为激光器，例如LED激光器。光源可为单个红绿蓝发光二极管。光学传感构造可联接到被配置基于从光学传感构造接收的信息估计相变材料中储存的能量的量的处理器(例如界面单元的处理器)。

仍如前所述，另一监测相变材料状态的方法(其可作为对前述方法的替代方案或者除了这些方法中的一个或多个以外的另外方案而提供)将提供：声源，其被配置将声音发到换热器内的相变材料中；声学传感构造，用于在声音已经穿过相变材料之后探测从声源发出的声音。优选地，声源被配置为产生超声波。

应认识到，本公开内容提供一种设施，其包括室内热水系统，且室内热水系统包括如任意前述可替代方案中所述的界面单元或能量库，其中换热器输入侧回路联接到热泵，换热器输出侧回路联接到室内热水系统。

本公开内容还提供一种设施，其包括室内热水系统，且室内热水系统包括如任意前述可替代方案中所述的界面单元，其中换热器输入侧回路联接到热泵，换热器输出侧回路联接到室内热水系统，室内热水系统具有流量传感器和温度传感器，电加热器被配置以在换热器输出侧回路下游加热用于热水系统的水，处理器操作性联接到热泵、流量传感器、温度传感器和电加热器，其中处理器设置有逻辑以管理电加热器、热泵、和来自相变材料的能量以减少能耗。

本公开内容还提供一种设施，其包括室内热水系统，且室内热水系统包括如任意前述可替代方案中所述的界面单元，其中换热器输入侧回路联接到热泵，换热器输出侧回路联接到室内热水系统，室内热水系统具有流量传感器和温度传感器，电加热器被配置以在换热器输出侧回路下游加热用于热水系统的水，处理器操作性联接到热泵、流量传感器、温度传感器和电加热器，其中处理器设置有逻辑以管理所述设施，从而在要求功率输入大于热泵功率的情况下提供热水流。

任意这些设施可进一步包括一个或多个另外的换热器，所述或每个另外的换热器包括：封闭体，以及在封闭体内的：联接到热泵的输入侧回路；联接到室内热水系统的输出侧回路；用于储存能量的相变材料。可选地，所述设施可进一步包括：压力传感器，其在用于室内热水系统的冷水供应器中；和处理器，其联接到压力传感器，处理器被配置为在探测到压力损失的情况下生成警报。可选地，处理器被配置以仅在压力损失持续超过阈值时间的情况下生成警报。可选地，所述设施进一步包括流量传感器，其在用于室内热水系统的冷水供应器中；流量传感器联接到处理器。可选地，处理器被配置以使用来自压力传感器和流量传感器的信息生成警报。

本公开内容还提供一种替代安置于室内热水系统中的燃气炉的方法，所述方法包括：移除燃气炉以形成安装空间；在安装空间中安装如任意前述可替代方案中所述的界面单元；将换热器输出侧回路联接到室内热水系统；将换热器输入侧回路联接到热泵，使用于室内热水系统的水可通过热相变材料和/或热泵加热。优选地，此方法进一步包括：将换热器输入侧回路联接到室内空间加热系统。优选地，所述方法进一步包括：将界面单元的处理器操作性连接到热泵的控制器，使处理器能够控制热泵的各方面行为。

可选地，在委托过程中，工程师将被要求限定所有热水出口(例如龙头、淋浴器、浴盆、厨房)。系统处理器可要求工程师在特定时刻完全开启和关闭龙头(通过WTRU进行，其上可设置适合的应用程序)。在此过程中，系统将测量水流量并将把结果添加到数据库。基于此信息，当单个龙头开启时，系统将能够将最高效的水流提供到每个单个龙头中。

这样，本公开内容还提供一种测绘/映射具有多个可控热水出口的热水供应设施的方法，所述设施包括：

热水供应器；在热水供应器与多个可控热水出口之间的流动路径中的流量测量装置和至少一个流量调整器；

处理器，其操作性连接到流量测量装置和至少一个流量调整器；

所述方法包括：

开启所述多个可控热水出口中的第一可控热水出口并通过处理器处理来自流量测量装置的信号，至少直到第一流量特性被确定；

关闭所述多个可控热水出口中的第一可控热水出口；

开启所述多个可控热水出口中的第二可控热水出口并通过处理器处理来自流量测量装置的信号，至少直到第二流量特性被确定；

关闭所述多个可控热水出口中的第二可控热水出口；

对于所述多个可控热水出口中的每个其它可控热水出口，重复所述开启、处理和关闭操作，以对于每个可控热水出口确定相应的流量特性；

随后配置处理器以：基于探测到的流量特性与相应流量特性的相似性识别所述多个可控热水出口中的特定一个的开启；控制所述至少一个流量调整器，基于所述识别而控制对识别出的可控热水出口供应热水。

可选地，在此方法中，处理器可联接到射频发送器，所述方法进一步包括：处理器向射频发送器发送一系列信号，每个所述信号使射频发送器发送信号而指示开启多个可控热水出口中的不同的一个可控热水出口。

可选地，处理器可联接到射频接收器，所述方法进一步包括：在处理器处从水平发送器接收一系列信号，每个接收到的信号与多个可控热水出口中不同的一个可控热水出口的开启相符。可选地，每个接收到的信号包括与多个可控热水出口中的相关一个可控热水出口的开启相关的时间戳。

可选地，在这些测绘/映射方法中的任意方法中，每个相应的流量特性包括相应的稳定流速。可选地，处理器可被配置以基于相应稳定流速控制至少一个流量调整器将至少10％的流速削减施加于多个可控热水出口中的每个的每个。作为可选的替代方案，处理器可被配置以基于相应稳定流速控制至少一个流量调整器将至少10％的流速削减施加于多个可控热水出口中相应稳定流速大于每分钟7升的任意可控热水出口。作为可选的替代方案，处理器可被配置以控制至少一个流量调整器给予多个可控热水出口中的每个不超过每分钟7升的流速。

本公开内容还提供一种热水供应设施，其包括：

热水源；

多个可控热水出口，其联接到热水源；

处于热水源与多个可控热水出口之间的热水流动路径中的流量测量装置和至少一个流量调整器；

处理器，其操作性连接到流量测量装置和至少一个流量调整器；

记忆体，其操作性联接到处理器，记忆体存储使处理器执行测绘/映射热水供应设施的方法的指令，在所述方法中，处理器：

处理由于多个可控热水出口中的第一可控热水出口开启所致的从流量测量装置接收的信号，至少直到第一流量特性被确定；

在多个可控热水出口中的第一可控热水出口关闭之后，处理由于多个可控热水出口中的第二可控热水出口开启所致的从流量测量装置接收的信号，至少直到第二流量特性被确定；

在多个可控热水出口中的第二可控热水出口关闭之后，对于多个可控热水出口中的其它可控热水出口中的每个重复操作，从而为每个可控热水出口确定相应的流量特性；

此后，处理器被配置为：基于探测到的流量特性与相应流量特性的相似性确定多个可控热水出口中的特定一个可控热水出口的开启；并且基于所述识别而控制所述至少一个流量调整器控制将热水从热水源供应到识别出的可控热水出口。

可选地，在委托过程中，工程师可能被要求在特定水龙头正下方设定温度传感器并在特定时刻将其开启。系统处理器被配置以测量流量、在出流温度与所提供温度之差、时间延迟、和优选地为户外温度(从外部温度传感器提供的数据)。这将允许算法(例如MLA)计算通过分配系统的热损耗、龙头与热源单元之间的距离，并最后准确补偿出流温度以实现正确的龙头温度。

图10示意性例示出这样的配置热水供应设施(其具有多个可控热水出口，例如多个龙头，和淋浴出口)的方法。为了提高设施(例如包括如前所述界面的设施)的能源利用效率，系统的处理器(优选地为界面单元的处理器，不过另外地或可替代地为首要系统的处理器)结合进而安置在每个出口下方的温度传感器800(不过显然可使用多于一个传感器，而不是每个出口使用相同的一个传感器)使用。安装者可在例如智能手机或能够从处理器接收指令的一些其它无线收发单元(WTRU)上具有应用程序，处理器告知安装者开启相关的龙头(优选地尽可能快地将其开启至其最大开度)。这样，如图10中的流量－时间图线所示，在通过出口并通过热水系统的流量(当一次仅有一个出口开启时)从0至T1处的最大值(最大值对于热水系统的每个出口可能是不同的和独特的)之前，由于安装者的反应时间而存在初始滞后(时间T0至T1)。或者，安装者可使用(应用程序上的)WTRU告知处理器所认可的/识别出的龙头现在正在开启。在任一情况下，处理器还从热水源出口上的温度传感器接收信息，其中出口具有可控的出流温度。温度传感器800优选地还包括内部时钟(优选地与处理器系统时间同步)和RF(例如Wi-Fi、蓝牙、或IP多媒体子系统(IMS))能力，用于将时间和温度信息通讯至远程处理器。图10的温度－时间图线显示出由传感器800传感到的温度如何初始保持低位并然后攀升而在时间T1后一段时间的时间T2达到稳定最大值。还可见由传感器800传感到的最大探测温度(从时间T1至T3)比具有可控出流温度的热水源的出口处的温度低ΔT。

应认识到，温度传感器800可按一定方式配置而使得其收集的数据(时间－温度)在事件之后仅提供给界面单元的处理器(或系统处理器)，即，通过有线下载过程或使用近场通讯(NFC)实现，但这种方式的满意度将通常低于如前所述提供直接RF通讯的方式。

这样，本公开内容还提供一种配置具有多个可控热水出口的热水供应设施的方法，所述设施包括：

热水源，其具有的出口具有可控出流温度；

在热水源出口与多个可控热水出口之间的热水流动路径中的流量测量装置和至少一个流量调整器；

第一温度传感器，用于探测出流温度；

处理器，其操作性连接到流量测量装置、第一温度传感器和至少一个流量调整器；

所述方法包括：

将出口温度传感器安置在用于第一可控热水出口的出流路径中；

开启第一可控热水出口，使来自第一可控热水出口的水落在出口温度传感器上；

通过使用出口温度传感器监测来自第一可控热水出口的水的温度的相对于时间的变化而生成数据；

将数据供应到处理器；

使用处理器处理关于第一可控热水出口开启时间的时序信息、所述数据、和来自第一温度传感器的信息，以确定第一参数，以控制热水源的出流温度，并可选地控制至少一个流量调整器，以当处理器随后探测第一可控热水出口的操作时使用。

可选地，此方法进一步包括：通过将出口温度传感器安置在用于第二可控热水出口的出流路径中而生成用于多个可控热水出口中的第二可控热水出口的对应数据；开启第二可控热水出口，使来自第二可控热水出口的水落在出口温度传感器上；通过使用出口温度传感器监测来自第一可控热水出口的水的温度的相对于时间的变化而生成第二数据；将第二数据供应到处理器；使用处理器处理关于第二可控热水出口开启时间的时序信息、第二数据、和来自第一温度传感器的信息，以确定第二参数，以控制热水源的出流温度，以当处理器随后探测第二可控热水出口的操作时使用。

可选地，这些配置方法中的任一方法进一步包括：处理器使得指示第一或第二可控热水出口将开启的消息被发送。

可选地，这些配置方法中的任一方法进一步包括：在处理器处接收指示出第一或第二可控热水出口中的哪个将开启的消息。

可选地，对于这些配置方法中的任一方法，所述设施包括：射频发送器，其操作性连接到处理器。可选地，在此方法中，处理器向射频发送器发送信号以使所述设施的射频发送器发送指示出相关可控热水出口将关闭的信号。

射频发送器可远程就位，处理器向射频发送器发送信号通过数据连接实现。

可选地，所述设施包括：射频接收器，其操作性连接到处理器。用于监测来自可控热水出口的水的温度的相对于时间的变化的温度传感器可以包括传感器RF发送器，所述方法进一步包括：使用传感器RF发送器将数据发送给射频接收器。

在这些配置方法中的任一方法中，处理器可以操作性连接到关于外部周边温度的信息的源，所述方法进一步包括：处理器使用关于周边空气温度的信息确定参数。

本公开内容还提供一种控制从热水供应设施的可控水出口传输的水的温度的方法，所述可控水出口是多个可控热水出口之一，所述设施包括：

热水源，其具有的出口具有可控出流温度；

在热水源出口与多个可控热水出口之间的热水流动路径中的流量测量装置和至少一个流量调整器；

第一温度传感器，用于探测出流温度；

记忆体，其存储使用前述配置方法中的任一方法生成的参数；

处理器，其操作性连接到记忆体、流量测量装置、第一温度传感器、至少一个流量调整器；

所述方法包括：在多个可控热水出口之一开启的情况下，使用处理器：

使用处理器确定多个可控热水出口中的哪个已开启；

基于所述确定，控制热水源的出流温度，并可选地根据用于所确定的一个可控热水出口的存储参数而控制至少一个流量调整器。

本公开内容还提供一种具有多个可控热水出口的热水供应设施，所述设施包括：

热水源，其具有的出口具有可控出流温度；

在热水源出口与多个可控热水出口之间的热水流动路径中的流量测量装置和至少一个流量调整器；

第一温度传感器，用于探测出流温度；

记忆体，其存储使用前述配置方法中的任一方法生成的参数；

处理器，其操作性连接到记忆体、流量测量装置、第一温度传感器、至少一个流量调整器；处理器被配置为：在多个可控热水出口之一开启的情况下，确定多个可控热水出口中的哪个已开启，然后基于所述确定而控制热水源出流温度，并可选地根据用于所确定的一个可控热水出口的存储参数控制至少一个流量调整器。

本申请包含多个不证自明相互关联的方案和实施例，整体基于共同的一组问题，即使一些方面不具有更广泛的应用性亦是如此。特别而言，逻辑和控制方法，虽然不必局限于以所公开的硬件进行操作并可更广泛地应用，其特别地均适合于与各种硬件方案及其优选变例的硬件协作。本领域技术人员应认识到，特定的方案涉及其它特征的具体示例，在特定方案中描述或请求保护的优选的特征可应用于其它方案。如果在相互操作性的每个点上均进行明确提及，则本公开内容将变得难以控制地冗长，本领域技术人员应认识到并由此被明确指示认识到的是，任意方案的优选特征可应用于任何其它方案，除非另行明确声明或明显不适合应用环境。再次重申，为了避免重复，许多方案和思路可以仅以方法形式或以硬件形式描述，不过对应的设备或计算机程序或逻辑也被认为在方法情况下或者在设备论述情况下在硬件操作方法情况下公开。对于上述含义的示例，存在涉及基于流体(典型为空气源)的热泵和相变材料和电补充加热元件和处理器(在单元内或远程或兼有)控制的组合的多个软硬件特征。虽然这是优选应用，但大多数方法和硬件更通常地可应用于其它热泵(热电和地源)和应用于其它可再生能量源(例如用于太阳能阵列的泵)和应用于可替代补充加热(包括次优选的燃烧加热器的构造，例如燃气炉，或甚至效率较低、温度较高、能效比(COP)较低的热泵)和可替代的储热器，包括多温度储热阵列。另外，对于任意部件或其相互作用给出具体构造的方案可自由用于集中于系统可替代元件的方案。

Claims (20)

1.一种将命令发送到远离于可控水出口的水加热器具的方法，从所述器具经由一水供应设施馈给于所述可控水出口，所述水加热器具包含：形式为热泵或太阳能加热构造的可再生能量源、包含相变材料以将能量储存为潜热的能量储存器、和补充加热元件，所述方法包括：

监测馈给于所述可控水出口的所述水供应器；

探测由于所述可控水出口的操作所致的所述水供应器的属性或状态的变化序列；

将所述变化序列关联于存储的样式；

探测高于存储的阈值的匹配；

将所述匹配解译为命令；

其中，所述水加热器具被布置为初始当出口开启时按照第一模式提供加热后的水，并被布置为当接收到命令时切换到第二模式；

其中，所述第一模式包括经济模式，优先使用所述可再生能量源和/或来自所述能量储存器的能量和/或以较低功率使用所述补充加热源；其中，所述第二模式包括根据需要使用所述补充加热元件以实现预定目标流量和温度。

2.如权利要求1所述的方法，其中

所述属性是在所述水供应设施内一位置处传感到的压力。

3.如权利要求2所述的方法，其中

所述序列包括：在相对较高压力与相对较低压力之间的一系列压力波动。

4.如权利要求3所述的方法，其中

所述一系列压力波动包括：在相对较低压力的时段后的至少两个相对较高压力脉冲。

5.如权利要求2或3所述的方法，其中

所述序列包括：相对较低压力、相对较高压力、然后紧随的相对较低压力，所述紧随优选地在5秒以下的间隔内且优选地在2秒以下的间隔内。

6.如权利要求2或3所述的方法，其中

所述序列包括：相对较高压力、相对较低压力、然后紧随的相对较高压力，所述紧随优选地在5秒以下的间隔内且优选地在2秒以下的间隔内。

7.如权利要求1所述的方法，其中

所述属性是馈给于所述可控水出口的所述水供应器中的水的流速。

8.如权利要求7所述的方法，其中

所述序列包括：在相对较高流速与相对较低流速之间的一系列流速波动。

9.如权利要求8所述的方法，其中

所述一系列流速波动包括：在相对较低流量的时段后的至少两个相对较高流量时段。

10.如权利要求8或9所述的方法，其中

所述序列包括：相对较高流量、相对较低流量、然后紧随的相对较高流量，所述紧随优选地在5秒以下的间隔内且优选地在2秒以下的间隔内。

11.如权利要求1所述的方法，其中

所述序列包括：流量以高于存储的阈值增加率的方式快速增加至最大值。

12.如任意前述权利要求所述的方法，其中

所述命令包括：增大流量至最大可行流量和/或增大流量传输温度的命令。

13.如任意前述权利要求所述的方法，其中

所述水加热器具被布置为当所述出口再次关闭之后从所述第二模式恢复到所述第一模式，使得当所述出口在此后开启时，所述水加热器具再次按照所述第一模式提供加热后的水。

14.如权利要求13所述的方法，其中

所述水加热器具被布置为仅当所述出口已经关闭超过预定时段之后从所述第二模式恢复到所述第一模式。

15.如任意前述权利要求所述的方法，包括：

学习用于命令的样式，优选地包括使用具有用户反馈的机器学习模块设定阈值和分辨假正例。

16.一种水供应设施，包括：水加热器具，该水加热器具包括采用所述形式的热泵或太阳能加热构造的可再生能量源、和包含将能量作为潜热储存的相变材料介质的能量储存器、和补充加热元件，所述可再生能量源被布置为将能量供应到所述能量储存构造；可控水出口，其远离所述器具；水供应线路，其被布置为将来自所述器具的加热水馈给于所述可控水出口；至少一个传感器，其用于传感所述水供应线路的属性或状态；处理器，其联接到所述至少一个传感器；

所述处理器被配置以使用所述至少一个传感器监测馈给于所述可控水出口的所述水供应线路；并探测由于所述可控水出口的操作所致的所述水供应器的属性或状态的变化序列；

将所述变化序列关联于存储的样式；

探测高于存储的阈值的匹配；

将所述匹配解译为命令；

根据所述命令采取行动；

其中，所述水加热器具被布置为初始当出口开启时以第一模式提供加热水，并被布置为当接收到命令时切换到第二模式；其中所述第一模式包括经济模式，优先使用所述可再生能量源和/或储存的能量和/或以低功率使用所述补充加热源，其中所述第二模式包括根据需要使用所述补充加热元件实现预定目标流量和温度。

17.如权利要求16所述的水供应设施，其中

所述一个或多个传感器包括：压力传感器，用于传感所述水供应线路中的压力，优选地位于所述器具与所述可控水出口之间。

18.如权利要求16所述的水供应设施，其中

所述一个或多个传感器包括：流量传感器，用于测量所述水供应线路中的流量，优选地位于所述器具与所述可控水出口之间，且可选地处于所述水出口本地。

19.如权利要求16至18中任一项所述的水供应设施，其中

所述加热器具包括：阀，用于将加热后的水混合于供应冷水，所述阀受控于所述处理器。

20.如权利要求16至19中任一项所述的水供应设施，其中

所述加热器具包括：能量储存构造，其包括相变材料，所述能量储存构造被配置以使用所述相变材料的潜热储存能量。