KR20230147112A - 감소된 에너지 및 물 사용량을 지원하기 위한 방법 및 시스템 및 장치 - Google Patents

감소된 에너지 및 물 사용량을 지원하기 위한 방법 및 시스템 및 장치 Download PDF

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KR20230147112A
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피터 코노발크지크
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옥토퍼스 에너지 히팅 리미티드
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Abstract

가열 기기(301)를 포함하는 공급원으로부터 가열 기기로부터 이격되어 있는 복수의 물 출구(302, 303)로의 가열된 물의 공급을 제어하는 방법이 제공되고, 방법은: 제1 물 출구(302)로부터 물에 대한 수요를 검출하고, 제1 물 출구(302)와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하고, 물이 공급되는 온도에 대한 목표 수온을 제1 출구와 연관된 제1 목표 수온 값으로 설정하는 단계; 제2 물 출구(303)로부터 물에 대한 수요를 검출하고, 제2 물 출구와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하고, 물이 공급되는 목표 수온을 제2 출구와 연관된 제2 목표 수온 값으로 재설정하는 단계를 포함하고, 수요는 검출된 유동 특성에 기초하여 출구와 연관된다. 복수의 제어 가능한 출구를 갖는 온수 공급 설비가 또한 제공되고, 설비는: 제어 가능한 유출 온도를 갖는 출구를 갖는 온수 공급원; 공급원과 복수의 제어 가능한 출구 사이의 물 유동에 대한 데이터를 제공하기 위한 유동 측정 디바이스; 유출 온도를 검출하기 위한 온도 센서; 유동 데이터를 출구 아이덴티티에 연결하고 복수의 제어 가능한 출구의 각각을 각각의 목표 온도와 연관시키는 파라미터를 저장하는 메모리; 메모리, 유동 측정 디바이스 및 제1 온도 센서에 동작식으로 연결된 프로세서를 포함하고; 프로세서는: 복수의 제어 가능한 출구 중 하나가 개방된 경우, 검출된 유동 특성에 기초하여 복수의 제어 가능한 출구 중 어느 것이 개방되었는지를 결정하고, 이어서 그 결정에 기초하여 제어 가능한 출구 중 결정된 하나에 대한 저장된 파라미터에 따라, 공급원의 유출 온도를 제어하도록 구성되고; 복수의 제어 가능한 출구 중 다른 하나가 개방된 경우, 복수의 제어 가능한 출구 중 다른 것이 개방되었는지를 결정하고, 이어서 그 결정에 기초하여 제어 가능한 출구 중 결정된 다른 하나에 대한 저장된 파라미터에 따라, 공급원의 유출 온도를 제어하도록 구성된다.

Description

감소된 에너지 및 물 사용량을 지원하기 위한 방법 및 시스템 및 장치
본 개시내용은 다양하게는 감소된 에너지 및 물 사용량을 지원하는 건물내 온수 공급 시스템을 포함하는 설비를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
전세계적으로, 식수의 부족이 존재한다. 물 부족은 이제 전세계적으로 통상적으로 보고되고 있고, 이러한 문제가 단지 "더운" 국가와 대륙에만 영향을 미치는 것으로 고려될 수도 있지만, 더 이상 그렇지 않다. 유럽 환경청(European Environment Agency)은 물 부족 또는 물 스트레스가 유럽의 1억 명이 넘는 사람들을 포함하여, 전세계적으로 수백만 명의 사람들에게 영향을 미치는 문제라고 보고하고 있다. 유럽의 담수 사용(음용 및 다른 용도)의 약 88.2%는 강과 지하수로부터 나오고, 반면 나머지는 저수지(10.3%)와 호수(1.5%)로부터 나오는데, 이는 이들 공급원을 과잉 착취(over-exploitation), 오염 및 기후 변화에 의해 제기된 위협에 극도로 취약하게 한다.
결과적으로, 가정용수 사용량을 감소시킬 긴급한 필요성이 존재한다. 유럽에서, 평균적으로, 1인당 하루 144 리터의 담수가 가정용 소비를 위해 공급되지만, 이 물의 대부분은 부주의와 수도꼭지, 샤워기, 및 기기의 잘못된 선택을 통해 "낭비"된다.
특히 (적어도 유럽에서) 약 75%의 난방 및 냉방이 여전히 화석 연료로부터 생성되는 반면 단지 22%만이 재생 에너지로부터 생성된다는 점을 고려할 때, 가정용 에너지 소비를 감소시켜야 할 필요성이 물 소비를 감소시켜야 할 필요성과 관련된다.
지침 2012/27/EU에 따르면, 건물은 유럽 연합의 최종 에너지 소비의 40%와 CO2 배출의 36%를 나타낸다. 2016년의 EU 집행위원회 보고서 ["Mapping and analyses of the current and future (2020 - 2030) heating/cooling fuel deployment (fossil/renewables)"]는 EU 가정에서, 난방과 온수만이 총 최종 에너지 사용의 79%(192.5 Mtoe)를 차지한다고 결론지었다. EU 집행위원회는 유럽연합 통계청(Eurostat)의 2019년 수치에 따르면, 난방 및 냉방의 대략 75%가 여전히 화석 연료로부터 생성되는 반면 단지 22%만이 재생 에너지로부터 생성된다고 또한 보고하고 있다. EU의 기후 및 에너지 목표를 이행하기 위해, 난방 및 냉방 부문은 그 에너지 소비를 급격하게 감소시키고 그 화석 연료의 사용을 삭감해야 한다. 히트 펌프(공기, 지면 또는 물로부터 인출된 에너지를 가짐)가 이 문제를 해결하는 데 잠재적으로 중요한 기여자로서 식별되어 왔다.
많은 국가에서, 탄소 발자국(carbon footprint)을 감소시키기 위한 정책 및 압박이 존재한다. 예를 들어, 2020년 영국에서, 영국 정부는 신규 주택으로부터의 탄소 배출을 2025년까지 기존 레벨에 비교하여 75 내지 80%만큼 감소시키기 위한 제안과 함께, 미래 주택 표준에 관한 백서를 발표했다. 게다가, 2019년 초에 2025년부터 신규 주택에 가스 보일러의 설치를 금지할 것이라고 공시되었다. 제출시 영국에서는 건물의 난방을 위해 사용되는 총 에너지의 78%가 가스로부터 나오고, 반면 12%는 전기로부터 나오는 것으로 보고되었다.
영국은 가스 연소식 중앙 난방을 갖는 다수의 소형의 2 내지 3개 이하의 침실의 부동산이 있으며, 이들 부동산의 대부분은 보일러가 순간 온수 가열기로서, 그리고 중앙 난방(공간 난방)을 위한 보일러로서 작용하는 복합 보일러로서 알려진 것을 사용한다. 복합 보일러는, 이들이 소형 폼 팩터(form factor)를 조합하고, "무제한" 온수(20 내지 35 kW 출력을 가짐)의 다소 즉각적인 공급원을 제공하며, 온수 저장을 필요로 하지 않기 때문에 인기가 있다. 이러한 보일러는 평판이 좋은 제조자로부터 비교적 저렴하게 구입될 수 있다. 소형 폼 팩터와 온수 저장 탱크를 생략하는 능력은, 이것이 일반적으로 소형 아파트 또는 주택에도 이러한 보일러를 수용하고 - 종종 주방에 벽걸이식 -, 새로운 보일러를 1인의 하루 작업으로 설치하는 것이 가능하다는 것을 의미한다. 따라서, 새로운 콤비 가스 보일러를 저렴하게 설치하는 것이 가능하다. 새로운 가스 보일러의 임박한 금지에 따라, 가스 콤비 보일러 대신에 대체 열원이 제공될 필요가 있을 것이다. 게다가, 이전에 설치된 콤비 보일러는 결국 몇몇 대체물로 교체되어야 할 필요가 있을 것이다.
히트 펌프는 화석 연료에 대한 의존도를 감소시키고 CO2 배출을 삭감하기 위한 필요성에 대한 잠재적 해결책으로 제안되었지만, 이들은 다수의 기술적, 상업적 및 실용적인 이유로 현재 더 소형 가정용(및 소형 상업용) 건물에서 가스 연소식 보일러를 교체하는 문제에 현재 부적합하다. 그는 전형적으로 매우 대형이고 부동산의 외부에 상당한 유닛을 필요로 한다. 따라서, 이들은 전형적인 콤비 보일러가 있는 부동산에 용이하게 개장될(retrofitted) 수 없다. 전형적인 가스 보일러와 동등한 출력을 제공하는 것이 가능한 유닛은 현재 고가일 것이고 상당한 전기 수요를 필요로 할 수도 있다. 유닛 자체가 동등한 가스 연소식 등가물의 배수의 비용일 뿐만 아니라, 또한 이들의 크기와 복잡성은 설치가 기술적으로 복잡하고 따라서 고가인 것을 의미한다. 온수용 저장 탱크가 또한 요구되고, 이는 소형 가정용 주택에서 히트 펌프의 사용에 대해 불리하게 작용하는 다른 인자이다. 다른 기술적 문제는, 히트 펌프가 아마도 자가 점검을 위해 30초, 이어서 가열에 약간의 시간을 요구하는 것 - 따라서 온수를 요구하는 것과 그 전달 사이에 1분 이상의 지연 - 에 응답하여 열을 생성하기 시작하는 데 상당한 시간을 필요로 하는 경향이 있다는 것이다. 이러한 이유로, 히트 펌프 및/또는 태양광을 사용하여 시도된 재생 해결책은 전형적으로 온수 저장 탱크를 위한 공간이 있는 대형 부동산에 적용 가능하다(공간 요구, 열 손실 및 레지오넬라균 위험이 있음).
가정용 에너지 소비의 중요한 구성요소는 사용되는 온수의 양의 관점, 및 가정용 온수의 과열을 통한 에너지 낭비의 관점의 모두에서 가정용 온수 사용에서 비롯된다. 온수 낭비는 또한 물론, 더 일반적인 물 낭비 문제의 중요한 기여자인데, 이는 또한 인류가 지속 가능한 미래를 가지려면 해결되어야 할 필요가 있다. 본 개시내용의 양태는 온수의 사용량을 감소시키고, 이 방식으로 에너지 및 물의 모두의 사용량의 감소에 기여하는 것을 도울 수 있는 방법 및 설비에 관한 것이다.
제1 양태에 따르면, 가열 기기를 포함하는 공급원으로부터 가열 기기로부터 이격되어 있는 복수의 물 출구로 가열된 물의 공급을 제어하는 방법이 제공되고, 방법은: 제1 물 출구로부터 물에 대한 수요를 검출하고, 제1 물 출구와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하고 물이 공급되는 온도에 대한 목표 수온을, 제1 출구와 연관된 제1 목표 수온 값으로 설정하는 단계; 제2 물 출구로부터 물에 대한 수요를 검출하고, 제2 물 출구와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하고, 물이 공급되는 목표 수온을, 제2 출구와 연관된 제2 목표 수온 값으로 재설정하는 단계를 포함하고, 수요는 유동 특성에 기초하여 출구와 연관된다. 유동 특성이 측정된 압력 변화 및/또는 측정된 유동에 기초하여 검출될 수도 있다.
방법은 제1 또는 제2 목표 수온 값에서 물의 공급을 제공하기 위해 가열 기기로부터의 가열된 물과 상이한 온도의 물의 혼합을 제어하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
방법은 가열된 물이 가열 기기로부터 공급되는 온도를 조절하도록 가열 기기를 제어하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
유동 특성은 최대 유량 및/또는 미리 결정된 유량으로의 유동의 변화율 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
선택적으로, 수요를 식별하는 단계는 출구와 연관된 부가의 정보, 예를 들어 출구와 연관된 전기 수요 또는 점유 신호 및/또는 출구 위치와 연관된 센서 또는 변환기를 획득하는 단계를 포함할 수도 있다.
방법은 하나 초과의 출구와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 검출하고 목표 수온을 제3 목표 수온 값으로 설정하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 제3 목표 수온 값은 식별된 가능성 있는 물 출구와 연관된 가장 낮은 목표 수온 값일 수도 있다. 제3 목표 수온 값은 식별된 가능성이 있는 물 출구의 목표 수온 값의 중간 온도일 수도 있다.
가열 기기는 가정용 온수 공급 시스템의 부분일 수도 있고, 가열 기기는 잠열의 형태로 에너지를 저장하기 위해 상변화 재료의 질량을 포함하는 에너지 저장 장치 및 온수 시스템과 히트 펌프 사이에 결합된 열 교환기, 및 시스템 제어기를 포함할 수도 있고; 시스템 제어기는 유동 측정 디바이스로부터 에너지 저장 장치의 상태에 대한 정보를 수신하도록 구성되고; 시스템 제어기는 복수의 제어 가능한 온수 출구 중 임의의 출구의 개방을 감지하고 감지된 온수 유량 및 에너지 저장 장치의 상태에 기초하여, 히트 펌프에 시동 신호를 제공할지 여부를 결정하도록 구성된다. 시스템 제어기는 히트 펌프로부터 상태 정보를 수신하고; 히트 펌프에 시동 신호를 제공할지 여부를 결정할 때 히트 펌프 상태 정보를 사용하도록 구성될 수도 있다.
제2 양태에 따르면, 복수의 제어 가능한 온수 출구를 갖는 가정용 온수 공급 설비가 제공되고, 설비는: 제어 가능한 유출 온도를 갖는 출구가 있는 온수 공급원; 공급원과 복수의 제어 가능한 온수 출구 사이의 물 유동에 대한 데이터를 제공하기 위한 유동 측정 디바이스; 유출 온도를 검출하기 위한 제1 온도 센서; 유동 데이터를 출구 아이덴티티에 연결하고 복수의 제어 가능한 온수 출구의 각각을 각각의 목표 온도와 연관시키는 파라미터를 저장하는 메모리; 메모리, 유동 측정 디바이스 및 제1 온도 센서에 동작식으로 연결된 프로세서를 포함하고; 프로세서는: 복수의 제어 가능한 온수 출구 중 하나가 개방된 경우, 검출된 유동 특성에 기초하여 복수의 제어 가능한 온수 출구 중 어느 것이 개방되었는지를 결정하고, 이어서 그 결정에 기초하여 제어 가능한 온수 출구 중 결정된 하나에 대한 저장된 파라미터에 따라, 온수 공급원의 유출 온도를 제어하도록 구성되고; 복수의 제어 가능한 온수 출구 중 다른 하나가 개방된 경우, 복수의 제어 가능한 온수 출구 중 다른 것이 개방되었는지를 결정하고, 이어서 그 결정에 기초하여 제어 가능한 온수 출구 중 결정된 다른 하나에 대한 저장된 파라미터에 따라, 온수 공급원의 유출 온도를 제어하도록 구성된다. 유동 특성이 측정된 압력 및/또는 측정된 유동에 기초하여 검출될 수도 있다.
온수 공급 설비는 상변화 재료의 질량을 포함하는 에너지 저장 장치 및 온수 시스템과 히트 펌프 사이에 결합된 열 교환기, 및 시스템 제어기를 포함할 수도 있고; 프로세서는: 유동 측정 디바이스로부터 에너지 저장 장치의 상태에 대한 정보를 수신하고; 복수의 제어 가능한 온수 출구 중 임의의 출구의 개방을 감지하고 감지된 온수 유량 및 에너지 저장 장치의 상태에 기초하여, 히트 펌프에 시동 신호를 제공할지 여부를 결정하도록 구성된다. 프로세서는 히트 펌프로부터 상태 정보를 수신하고; 히트 펌프에 시동 신호를 제공할지 여부를 결정할 때 히트 펌프 상태 정보를 사용하도록 구성될 수도 있다.
온수 공급 설비는 에너지 저장 장치와 온수 공급원의 출구 사이의 유로에 순간 온수기를 더 포함할 수도 있고, 순간 온수기는 프로세서에 의해 제어된다. 프로세서는 에너지 저장 장치 및 히트 펌프가 충분한 온수를 제공하는 것이 불가능할 때에만 순간 온수기를 활성화하도록 구성될 수도 있다. 프로세서는 상변화 재료 및 히트 펌프의 상태에 대한 정보에 기초하여 순간 온수기를 제어하도록 구성될 수도 있다. 프로세서는 에너지 소비를 감소시키기 위해 순간 온수기, 히트 펌프 및 상변화 재료로부터의 에너지의 사용을 관리하는 로직을 구비할 수도 있다. 프로세서는 충분한 온수를 제공하기 위해 우선적으로 에너지 저장 장치 및 이어서 히트 펌프에 의존하도록 또한 구성될 수도 있다.
제3 양태에 따르면, 순간 물 가열 기기, 기기로부터 이격되어 있는 제어 가능한 복수의 물 출구, 기기로부터 가열된 물을 복수의 제어 가능한 물 출구에 공급하도록 배열된 물 공급 라인, 및 물 공급 라인의 특성 또는 상태를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서, 및 적어도 하나의 센서에 결합된 프로세서를 포함하는 가정용 물 공급 설비가 제공되고; 프로세서는: 제어 가능한 물 출구에 공급하는 물 공급 라인을 모니터링하고 물 출구 중 제1 물 출구로부터 물에 대한 수요를 검출하기 위해 적어도 하나의 센서를 사용하고; 검출된 유동 특성에 기초하여 제1 물 출구와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하고, 물이 공급되는 온도에 대한 목표 수온을 제1 물 출구와 연관된 제1 목표 수온으로 설정하고; 복수의 물 출구 중 제2 물 출구로부터 물에 대한 수요를 검출하고; 검출된 유동 특성에 기초하여 제2 물 출구와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하고, 물이 공급되는 온도에 대한 목표 수온을 제2 출구와 연관된 제2 목표 수온으로 설정하도록 구성된다. 유동 특성이 측정된 압력 및/또는 측정된 유동에 기초하여 검출될 수도 있다. 하나 이상의 센서는 바람직하게는 기기와 복수의 제어 가능한 물 출구 사이에 위치된 물 공급 라인 내의 압력을 감지하기 위한 압력 센서를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 센서는 바람직하게는 기기와 복수의 제어 가능한 물 출구 사이에 위치된 물 공급 라인 내의 유동을 측정하기 위한 유동 센서를 포함할 수도 있다. 가열 기기는 가열된 물을 냉수의 공급물과 혼합하기 위한 밸브를 포함할 수도 있고, 밸브는 프로세서에 의해 제어된다. 가열 기기는 상변화 재료를 포함하는 에너지 저장 장치를 포함할 수도 있고, 에너지 저장 장치는 상변화 재료의 잠열을 사용하여 에너지를 저장하도록 구성된다. 가열 기기는 프로세서에 결합된 재생 열원, 바람직하게는 히트 펌프를 포함할 수도 있다. 재생 열원은 에너지 저장 장치에 에너지를 공급하도록 배열될 수도 있다. 가열 기기는 프로세서의 제어 하에 순간 온수기를 포함할 수도 있고, 순간 온수기는 네트워킹된 에너지 공급부로부터 에너지를 수용하도록 배열된다.
본 개시내용의 다양한 양태의 실시예가 이제 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서만 설명될 것이다.
도 1은 본 개시내용의 양태에 따른 건물내 물 공급 설비를 도시하고 있는 개략도이다.
도 2는 복수의 제어 가능한 온수 출구를 갖는 온수 공급 설비를 구성하는 방법을 개략적으로 도시하고 있다.
도 3은 본 개시내용의 양태에 따른 건물내 온수 공급 시스템을 포함하는 설비의 잠재적 배열을 도시하고 있는 개략도이다.
도 4는 일반적으로 도 3에 대응하는 개략도로서, 본 개시내용의 양태에 따른 가열 기기의 잠재적 배열의 더 많은 상세를 도시하고 있다.
도 5는 히트 펌프 에너지원에 결합된 상변화 재료 및 열 교환기를 포함하는 에너지 뱅크를 도시하고 있는 개략도로서, 에너지 뱅크는 상변화 재료 내에 잠열로서 저장되는 에너지의 양을 나타내는 측정 데이터를 제공하기 위한 하나 이상의 센서를 포함한다.
도 6은 도 5의 것과 같은 에너지 뱅크를 포함하는 설비에 의해 수행되는 방법에 대한 고레벨 흐름도이다.
도 7은 도 5의 것과 같은 에너지 뱅크에 의해 수행되는 다른 방법에 대한 고레벨 흐름도이다.
도 8은 도 5의 것과 같은 에너지 뱅크에 의해 수행되는 다른 방법에 대한 흐름도이다.
도 9는 도 5의 것과 같은 에너지 뱅크에 의해 수행되는 다른 방법에 대한 흐름도이다.
도 10은 본 개시내용의 양태에 따른 에너지 뱅크를 포함하는 인터페이스 유닛의 구성요소의 잠재적 배열을 도시하고 있는 개략도이다.
가정용 에너지 소비를 다루는데 있어서, 온수를 제공하는 데 사용되는 에너지를 고려하는 것이 중요한데, 이는 공급 또는 저장되는 물의 온도, 뿐만 아니라 사용되는 온수의 양도 고려하는 것을 의미한다. 풍부한 담수를 갖는 것으로 인식되는 많은 국가 및 지역에서, 역사적으로 가정에 의해 사용되는 물의 양에 거의 주의를 기울이지 않았고, 이러한 주의의 결핍은 물 공급 시스템의 구성 및 물 출구의 유량에 크게 반영되었다. 욕조 수도꼭지는 분당 15 리터 초과를 유동하고, 주방 수도꼭지는 분당 12 리터 이상의 유량을 갖고, 더욱이 세면기 수도꼭지는 분당 10 리터 이상의 유량을 갖는 것은 드물지 않았다. 샤워기 출구는 분당 15 리터 초과 유동할 수도 있는데, 그 중 약 2/3는 전형적으로 온수 공급부로부터 나올 것이다.
물 부족이 인식되기 시작하였고, 이전에 공공 소유의 물 공급자가 결과적인 가정용 수도 계량기의 도입과 물의 양 기반 과금을 갖고 민영화됨에 따라, 지난 20년 동안 의식이 다소 변화되어 왔다. 결과적으로, 더 신규 건축 주택은 그 역사적인 대응물의 것의 약 절반 내지 2/3의 최대 유량을 갖는 수도꼭지 및 샤워기 출구를 갖는 경향이 있다. 그럼에도, 더 구축 주택에서는 여전히 높은 유량의 수도꼭지 및 샤워기를 갖는 것이 통상적일 뿐만 아니라, 더욱 더 현대식 출구는 또한 손을 씻고, 목욕하거나, 샤워하는 데 전적으로 필요한 것보다 더 많은 물을 사용하는 것을 쉽게 한다. 분당 15 리터 유량을 갖는 샤워기를 고려하면: 12분 샤워는 180 리터의 물을 사용할 것이고, 그 중 대략 100 내지 110 리터는 온수 공급부로부터 나올 것이다. 온수 공급 온도는 종종 섭씨 50 내지 60도 범위에 있을 것이고 - 섭씨 10도 이하로부터, 종종 상당히 더 저온 온도로부터 가열된다. 따라서, 많은 물이 사용될 뿐만 아니라, 그 물을 가열하기 위해 많은 에너지가 사용된다는 것이 이해될 것이다.
게다가, 섭씨 50 내지 60도의 높은 온수 공급 온도는 레지오넬라균 감염의 위험을 감소시키는 이점을 갖지만, 이 범위의 온도에서는 상당한 화상 위험이 있다.
본 개시내용의 양태는 목표 물 공급 온도가 온수 시스템의 복수의 출구의 각각에 대해 설정될 수 있도록 - 목표 수온은 온수가 온수 공급원으로부터 공급되는 온도임 - 온수 시스템의 출구로 공급되는 물의 온도가 시스템 제어기에 의해 설정될 수 있는 방법 및 설비를 제공하는 것에 관한 것이다. 게다가, 방법 및 설비는, 목표 물 공급 온도가 제2 출구에 대한 것과는 상이한 다른 출구로부터 온수가 이미 공급되고 있는 동안 제2 출구가 개방되는 경우에 온수가 온수 공급원으로부터 공급되는 온도가 조정되는 것을 가능하게 한다. 본 개시내용의 양태는 또한 어떻게 온수 공급 시스템이 맵핑될 수 있는지, 그리고 어떻게 목표 물 공급 온도가 복수의 출구의 각각에 대해 설정될 수 있는지를 다룬다.
도 1은 복수의 제어 가능한 물 출구(나중에 더 완전히 설명될 다양한 수도꼭지 및 샤워기), 제어 가능한 유출 온도를 갖는 적어도 하나의 출구(107)를 갖는 온수 공급부(105), 및 물 공급부(105)와 복수의 제어 가능한 물 출구 사이의 물 유로에, 유출 온도를 검출하기 위한 적어도 하나의 제1 온도 센서(109), 적어도 하나의 유동 측정 디바이스(110) 및 적어도 하나의 유동 조절기(115)를 갖는 건물내(이 경우 가정용 설비) 온수 공급 설비(100)를 개략적으로 도시하고 있다. 프로세서(140)가 적어도 하나의 유동 측정 디바이스(110) 및 적어도 하나의 유동 조절기(115)에 동작식으로 연결된다. 예시된 물 공급 설비는 마스터 욕실(121), 제1 전용(en-suite) 샤워실(122), 제2 전용 샤워실(123), 화장실(124) 및 주방(125)을 갖는 주택을 나타낸다. 마스터 욕실과 제1 전용 샤워실은 주택의 하나의 층에 있을 수도 있고, 반면 화장실, 제2 전용실 및 주방은 주택의 다른 층에 있을 수도 있다. 이러한 상황에서, 도시되어 있는 바와 같이, 다양한 출구에 물을 공급하기 위해, 2개의 개별 회로(130, 131)를 갖는 것이 편리할 수도 있다. 2개의 회로(130, 131)는 단일 온도 센서(109)를 갖는 온수 공급부로부터의 단일 출구(107)로부터 공급되는 것으로서 도시되어 있지만, 2개의 회로(130, 131)는 각각 상이한 출구(107)로부터 공급될 수도 있고, 2개의 출구(107)의 온도는 개별적으로 조정 가능하고, 각각의 출구(107)는 그 자신의 연관된 온도 센서(109)를 갖는다는 것이 이해될 수도 있을 것이다. 출구(들)(107)에서의 물의 온도는 고정 또는 가변 온도의 공급원으로부터의 온수와 냉수를 혼합함으로써 조정될 수도 있고, 또는 전기 가열 요소 또는 심지어 가스 연소식 가열기와 같은 열원에 투입되는 에너지를 제어함으로써 조정될 수도 있다. 전형적으로, 온수 공급부(105)와 온수 공급 설비의 출구 사이에 하나 초과의 온수 회로가 제공되더라도, 각각의 회로는 전형적으로 통상의 파이프 또는 도관 - 22 mm 또는 28 mm 외경 파이프와 같은 - 을 통해 공급되는 다수의 온수 출구를 포함할 것이다. 본 발명의 실시예는 바람직하게는 하나 이상의 유동 특성을 모니터링하여 검출된 유동에 책임이 있는 출구를 식별(결정)한다.
나중에 본 출원인은 일반적으로 히트 펌프와 조합하여, 잠열로서 에너지를 저장하는 PCM 에너지 저장 장치를 포함하는 온수 시스템을 설명할 것이고, 이러한 시스템에서 일반적으로 온수 공급 온도는 냉수 공급부로부터 상이한 비율의 냉수를 혼합함으로써 조정될 수도 있다. 때때로 이러한 시스템은 시스템의 프로세서에 의해 제어되는 PCM 에너지 저장 장치의 하류에 순간 열원(전기 가열 요소와 같은)을 포함할 수도 있고, 이러한 설비에서 온수 공급 온도 제어는 마찬가지로 가능하게는 냉수 공급부로부터 상이한 비율의 냉수를 혼합함으로써 순간 온수기에 공급된 에너지의 양을 제어하는 것을 수반할 수도 있다.
마스터 욕실(121)은 샤워기 출구(135), 욕조 수도꼭지 또는 물꼭지(136) 및 세면대용 수도꼭지(137)를 포함하는 것으로서 도시되어 있다. 전용 샤워실(122, 123)은 또한 샤워기 출구(135) 및 세면대용 수도꼭지(137)를 포함한다. 반대로, 화장실은 단지 변기(도시되어 있지 않음) 및 수도꼭지(138)가 있는 손 세면기만을 포함한다. 마지막으로, 주방은 수도꼭지(139)가 있는 싱크대를 갖는다.
연관된 메모리(141)를 갖는 프로세서 또는 시스템 제어기(140)가 적어도 하나의 유동 측정 디바이스(110) 및 적어도 하나의 유동 조절기(115)에 결합된다. 2개의 회로(130, 131)의 각각은 각각의 유동 측정 디바이스(110) 및 유동 조절기(115)를 구비한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 프로세서는 또한 회로(130, 131)의 각각에 대해 하나씩, 하나 이상의 온도 센서(143)에 선택적으로 연결된다. 이 프로세서는 전술된 바와 같이 에너지 뱅크와 연관될 수도 있다.
프로세서는 또한 와이파이, 블루투스 등을 통한 양방향 통신을 위해 적어도 하나의 RF 송신기 및 적어도 하나의 RF 수신기를 포함하는 RF 송수신기(142), 바람직하게는 또한 서버 또는 중앙 기지국(145)으로의 연결을 위해 인터넷(144), 및 선택적으로 셀룰러 무선 네트워크(LTE, UMTS, 4G, 5G 등과 같은)에 결합될 수도 있다. RF 송수신기(142) 및/또는 인터넷으로의 연결에 의해, 프로세서(140)는 건물내 물 공급 설비를 구성하는 데(및 또한 선택적으로 맵핑하는 데) 설치 엔지니어에 의해 사용을 위한, 예를 들어 스마트폰 또는 태블릿일 수도 있는 모바일 디바이스(150)와 통신하는 것이 가능하다. 모바일 디바이스(150)는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 구성(및 선택적으로 맵핑)하는 것을 용이하게 하기 위해, 특히 엔지니어에 의해 취해진 조치를 시스템 제어기(140)/서버(145)의 클럭에 동기화하기 위해, 시스템 제어기(140) 및 또한 잠재적으로 서버(145) 내의 대응 소프트웨어와 협력하는 특정 앱과 같은 소프트웨어를 포함한다. 메모리(141)는 예를 들어 새로운 설치를 시운전하는 프로세스 중에, 건물내 물 공급 설치 프로세서를 구성(및 선택적으로 맵핑)하는 방법을 프로세서가 수행하는 것을 가능하게 하는 코드를 포함한다.
시운전 프로세스 중에, 온수 공급 설비(100)를 구성하기 위해, 엔지니어는 특정 온수 출구, 예를 들어 특정 수도꼭지 또는 샤워기 출구 바로 아래에 온도 센서를 셋업하고, 특정 순간에 출구를 완전히 개방하도록 요청받을 수도 있다. 시스템 프로세서는 유동, 유출과 제공된 온도 사이의 차이, 시간 지연 및 바람직하게는 실외 온도(외부 온도 센서로부터 제공된 데이터)를 측정하도록 구성된다. 이는 알고리즘(예를 들어, MLA)이 분배 시스템을 통한 열 손실, 출구(수도꼭지 또는 샤워기 출구)와 온수 공급원 사이의 거리를 계산하고, 마지막으로, 107에서 유출 온도를 정확하게 조정할 수 있게 하여 관련 제어 가능한 출구(예를 들어, 수도꼭지)에서 정확한 수온을 달성한다. 예를 들어, 가정이 어린이를 포함하면, 예를 들어 주방 싱크대 이외의 모든 출구의 최대 온수 온도는 40℃ 또는 41℃로 제한될 수도 있고, 반면 주택에 유아가 있는 경우에는, 최대 온도가 37℃로 제한될 수도 있다. 어린이가 없는 경우에도, 주방 싱크대 이외의 모든 출구의 최대 온도는 43℃, 가능하게는 샤워기 출구의 경우 41℃로 설정될 수도 있다.
시스템은 또한 손 세면기, 세면대, 및 가능하게는 샤워기와 같은 몇몇 종류의 물 출구로의 온수의 유동을 제한하도록 셋업될 수도 있고, 상이한 최대 유량이 각각의 종류의 출구에 대해 설정되고, 그리고/또는 최대 특정 유량이 특정 출구에 대해 설정될 수도 있다 - 따라서 예를 들어, 더 낮은 유량이 어린이에 의해 사용되는 욕실 및 화장실에 대해 설정됨. 최대 온도 및 유량의 결정은 시스템 공급자에 의해 제공된 규칙에 기초할 수도 있다. 나중에 본 출원인은 히트 펌프와 PCM 기반 에너지 저장 장치를 사용하는 온수 공급 시스템을 설명할 것이고, 이러한 시스템은 온도 및 유량 제어의 부과로부터 상당히 이점을 얻는데 - 이는 아담한 크기의 1 내지 3-침실 주택의 공간 난방 요구에 따라 치수 설정된 히트 펌프가 일반적으로 대용량 온수 저장 탱크의 제공 없이, 가정의 순간 온수 수요를 만족하기 위한 난방 용량을 갖지 않기 때문이다. 온수 유동 및 온도를 관리함으로써, 다른 수단에 의해 수용될 에너지 부족의 크기를 최소화하면서, 온수 저장 장치를 제공할 필요성을 제거하는 것이 가능할 수도 있다. 설비가 PCM 에너지 저장 장치와 히트 펌프를 포함하는 경우, 시스템 공급자는 전형적으로 출구 유형 및 가구 구성에 기초하여 온도 및 유동에 대한 적합한 값으로 프로세서를 미리프로그래밍할 것이다.
온도 및 선택적으로 유량의 데이터베이스는 출구 유형 및 가구 구성에 기초하여, 또한 인터넷을 통해 시스템 제어기에 이용 가능해질 수도 있고, 수시로 업데이트될 수도 있다. 시스템 제어기용 사용자 인터페이스는 점유자 및/또는 서비스 엔지니어가 가구 구성의 변화에 따라 - 추가로 유아, 어린이, 또는 노인 또는 허약한 사람이 있는 손님의 도착에 대해 예를 들어 사용자가 더 낮은 최대 온도 및/또는 유량을 설정할 수 있게 하기 위해 다양한 설정을 조정하게 하기 위한 수단을 제공할 수도 있다.
도 2는 복수의 제어 가능한 온수 출구 - 예를 들어, 복수의 수도꼭지 및 하나 이상의 샤워기 출구 - 를 갖는 온수 공급 설비를 구성하는 이러한 방법을 개략적으로 도시하고 있다. 설비에서 에너지 사용량의 효율을 개선하기 위해, 시스템의 프로세서는 각각의 출구 아래에 차례로 배치되는 휴대용 온도 센서(800)와 함께 사용된다(명백히 하나 초과의 센서가 사용될 수도 있지만, 모든 출구에 동일한 것을 사용하는 것보다).
설치자는, 설치자에게 관련 수도꼭지를 개방하라고, 그리고 바람직하게는 가능한 한 신속하게 그 최대 개방 상태로 이를 개방하라고 알리는 프로세서로부터의 명령을 수신하는 것이 가능한 스마트폰 상의 앱, 예를 들어 몇몇 다른 무선 송수신 유닛(WTRU)을 가질 수도 있다.
따라서, 도 2의 유동 대 시간의 플롯에 도시되어 있는 바와 같이, 출구를 통한 그리고 온수 시스템을 통한 유동(한 번에 단지 하나의 출구가 개방됨에 따라)이 T1에서 0으로부터 최대값으로 진행하기 전에(최대값은 가능하게는 상이하고 온수 시스템의 각각의 출구에 고유함) 설치자의 반응 시간으로 인해, 초기 지연(시간 T0 내지 T1)이 있다. 또는 설치자는 합의된/식별된 수도꼭지가 이제 개방되고 있다는 것을 프로세서에 통지하기 위해 WTRU 또는 더 전형적으로 WTRU 상의 앱을 사용할 수도 있다.
어느 경우든, 프로세서는 또한 제어 가능한 유출 온도를 갖는 출구를 갖는 온수 공급원(105)의 출구(107)에 있는 온도 센서(109)로부터 정보를 수신한다. 휴대용 온도 센서(800)는 또한 바람직하게는 시간 및 온도 정보를 원격 프로세서(140)에 통신하기 위한 내부 클럭(바람직하게는 프로세서의 시스템 시간에 동기화됨) 및 RF(예를 들어, 와이파이, 블루투스 또는 IMS) 기능을 포함한다. 도 2의 온도 대 시간 플롯은 어떻게 휴대용 센서(800)에 의해 감지된 온도가 초기에 낮게 유지되고, 이어서 시간 T1 후 소정 시간인 시간 T2에서 안정한 최대값에 도달하도록 상승하는지를 도시하고 있다. 휴대용 센서(800)에 의해 감지된 최대 검출 온도(시간 T1으로부터 T3까지)는 제어 가능한 유출 온도를 갖는 온수 공급원의 출구(107)에서의 온도보다 ΔT 만큼 더 낮다는 것을 또한 알 수 있다.
온도 센서(800)가 수집하는 데이터(시간 대 온도)가 이벤트 후에만 시스템 프로세서(140)에 제공되는 이러한 방식으로 - 즉, 유선 다운로드 프로세스에 의해 또는 NFC를 사용하여 구성될 수도 있지만, 이는 일반적으로 이미 설명된 바와 같이 직접 RF 통신을 제공하는 것보다 덜 만족스러울 것이라는 것이 이해될 수 있을 것이다.
상기에서 본 출원인은 온수 공급 시스템의 복수의 출구의 각각에 대한 유량 및 온도의 모두를 조절하는 가능성을 설명했지만, 시스템은 유량을 제한하기 위해서가 아니라 단지 목표 물 공급 온도를 설정하기 위해서만 구성될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 본 출원인은 이제 목표 물 공급 온도가 복수의 출구에 대해 설정되었지만, 유량이 반드시 시스템에 의해 조절되지는 않는 배열을 설명할 것이다. 그리고 특히, 도 3을 참조하여 설명될 이 시스템은 제1 물 출구로부터 물에 대한 수요를 검출하고, 제1 물 출구와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하고 물이 공급되는 온도에 대한 목표 수온을, 제1 출구와 연관된 제1 목표 수온 값으로 설정하는 것; 및 제2 물 출구로부터 물에 대한 수요를 검출하고, 제2 물 출구와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하고, 물이 공급되는 목표 수온을, 제2 출구와 연관된 제2 목표 수온 값으로 재설정하는 것을 수반하는 본 발명의 양태에 따른 방법을 예시하기 위해 사용될 것이다.
도 3은 본 개시내용의 양태에 따른 설비를 단순화된 형태로 개략적으로 도시하고 있다. 설비는 순간 물 가열 기기(301), 및 기기(301)로부터 이격되어 있는 적어도 2개의 제어 가능한 물 출구(302, 303)를 포함한다. 2개의 출구(302, 303)는 경계선(350, 351)에 의해 나타낸 바와 같이, 상이한 방에 있을 수도 있고, 순간 물 가열 기기(301)는 또 다른 방에 위치될 수도 있다.
순간 물 가열 기기(301)는 도 4를 참조하여 나중에 더 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명의 제1 양태에 따른 방법의 배경 원리의 쉬운 설명을 위해, 기기는 단순히 온수 공급원으로 고려될 것이다.
본관 냉수 공급부일 수도 있는 물 공급부(307)가 가열 기기(301)에 결합된다. 가열 기기(301)로부터 나오는 가열된 물은 자동 온도 조절 혼합 밸브(309)로 통과되고 이 밸브를 통해 통과하여 배관(360) 및 제어 가능한 출구(302, 303)에 의해 예시된 온수 공급 설비에 도달한다(실제로 전형적으로 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 다수의 방 내에, 욕조 수도꼭지, 샤워기 출구, 손 세면기 수도꼭지, 및 주방 수도꼭지를 포함하는 다수의 제어 가능한 물 출구가 있을 것이지만, 이들은 쉬운 설명을 위해 여기서 생략되어 있음). 또한, 공급부(307)로부터 냉수의 공급을 수용하는 혼합 밸브(309)는 순간 물 가열 기기(301)의 제어기 또는 프로세서(311)에 결합되고, 이들에 의해 전자적으로 제어된다.
프로세서(311)는 또한 가열 기기(301)로부터 혼합 밸브(309)로의 유로 내의 제1 온도 센서(312), 혼합 밸브(309)의 출구에 있는 다른 온도 센서(315)에 결합되고, 다른 온도 센서(315)는 물 공급부(307)로부터의 물의 온도를 감지하기 위해 제공될 수도 있다. 가열 기기(301)로부터 혼합 밸브(309)로의 유로에 있는 유동 변환기 또는 압력 센서(314) 및 유동 제어기(밸브)(316)가 프로세서(311)에 또한 결합된다. 프로세서(311)에 결합된 추가 유동 센서 또는 압력 센서(317)는, 예를 들어 각각의 출구(302, 303)에 가까운 출구(예를 들어, 수도꼭지)(302, 303)로의 온수 공급부에 제공될 수도 있다.
도 3에는 라벨 351에 의해 나타낸 방에서 조명을 동작시키는 조명 제어부 또는 스위치(362)가 또한 도시되어 있다. 프로세서(311)는 도시되어 있는 바와 같이 무선으로, 또는 유선 데이터 피드를 사용하여 스위치(362)의 상태에 대한 정보를 공급받도록 배열되고, 어느 경우든 CAN 버스 장치가 사용될 수도 있다. 이 방식으로, 프로세서(311)는 출구가 개방될 때, 출구의 위치를 결정하는 데 그리고 따라서 물에 대한 수요가 발생하는 특정 출구를 프로세서가 식별하는 것을 돕는 데 사용될 수도 있는 추가 정보가 제공된다. 도 3은 단지 하나의 이러한 스위치(362)를 도시하고 있지만, 하나 이상의 온수 출구를 갖는 각각의 방은 하나 이상의 이러한 스위치를 가질 수도 있고, 그 각각에 대해 프로세서(311)는 바람직하게는 활동/상태 정보를 제공받는다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 욕실에는 상이한 스위치에 의해 각각 제어되는, 욕조 위의 하나 이상의 조명, 샤워 인클로저용 다른 조명, 및 가능하게는 세면대위 거울용 다른 조명이 있을 수도 있다. 이러한 배열로부터의 스위치 상태 정보는, 출구가 개방될 때, 프로세서가 이것이 다양한 출구 중 어느 출구인지를 결정하고 물론 상이한 방에 있는 유사한 출구를 구별하는 것을 보조할 수 있다. 스위치 뿐만 아니라, 이동 또는 근접도 센서(예를 들어, PIR, 다른 광학 또는 용량성 센서) 또는 도어 작동 센서 - 예를 들어, 조명이 자동으로 활성화되는 설비에서 - 와 같은 다른 존재 검출기가 출구 결정의 정확성을 개선시키기 위해 데이터를 프로세서에 제공하는 데 사용될 수도 있다.
프로세서(311)와 다양한 센서와 액추에이터 사이의 연결은 유선일 수도 있거나 송수신기(310)를 사용하는(예를 들어, ISM 무선 대역에서 할당된 주파수를 사용하는) 무선일 수도 있고, 또는 양자 모두일 수도 있고, CAN 버스 장치를 사용할 수도 있다.
개별 항목으로서 도시되어 있지만, 기기(301)에 의해 가열된 물과 냉수를 혼합하도록 프로세서에 의해 제어되는 밸브(309)는 대안적으로 기기(301)와 내부적으로 또는 외부적으로 일체화될 수도 있어, 넓은 열 범위를 가로질러 온도 제어 가열된 물을 제공할 수 있는 대체로 자급식 기기를 만든다(기기는 바람직하게는 일반적으로 개별 개체일 것인 재생 열원을 사용함).
본 발명의 양태에 따른 온수 공급 설비가 설명되었지만, 본 출원인은 이제 온수 공급 설비를 제어하는 방법, 특히 가열된 물의 공급을 제어하는 방법을 설명할 것이다. 이는 본질적으로 설비의 프로세서(311)에 의해 제1 물 출구(302)로부터 물에 대한 수요를 검출하는 것, 제1 물 출구(302)와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하는 것 및 제1 출구(302)와 연관된 제1 목표 수온을 목표 수온으로 설정하는 것을 수반한다. 이는 프로세서(311)가 밸브(309)의 설정을 조정하는 것, 및/또는 그 출력 온도를 변경하기 위해 가열 기기의 설정을 조정하는 것을 수반할 수도 있다. 방법은 이어서 제2 물 출구(303)로부터의 물에 대한 수요를 검출하는 것, 제2 물 출구(303)와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하는 것 및 목표 수온을 제2 출구(303)와 연관된, 제1 목표 수온보다 높거나 낮은 제2 목표 수온으로 설정하는 것을 수반한다. 다시, 이는 프로세서(311)가 밸브(309)의 설정을 조정하는 것, 및/또는 그 출력 온도를 변경하기 위해 가열 기기의 설정을 조정하여, 제2 목표 수온에서의 물이 밸브(309)로부터 공급되게 되는 것을 수반할 수도 있다. 목표 공급 온도가 설정되는 온수 공급 시스템에서의 지점은 편리 및 효율을 위해 선택되고 관련 위치에 적절한 온도 센서가 설치될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 도 3에 도시되어 있는 배열에서, 밸브(309)의 하류측에 제공된 온도 센서(315)는, 프로세서가 밸브(309)의 설정에 이루어진 변화의 결과의 신속한 피드백을 제공하는 것을 가능하게 하기 때문에, 목표 공급 온도를 설정하기 위한 편리한 위치이다.
유량이 출구 중 하나 이상에 대해 조절되도록 시스템이 셋업되었다면, 방법은 또한 예를 들어 물에 대한 수요가 연관될 가능성이 있는 것으로서 식별된 출구에 대해 저장된 설정에 따라 프로세서 제어 유동 조절기(316)에 의해 유량을 제어하는 것을 수반할 수도 있다.
본 출원인은 이제, 도 4를 참조하여, 도 1 및 도 3에 도시되어 있는 것들과 같은, 본 발명의 양태에 사용을 위해 적합한 가열 기기의 예시적인 구성을 설명할 것이다.
도 4는 도 3과 밀접하게 대응하고, 주요 차이점은 순간 물 가열 기기의 배열에 관련된다. 임의의 차이점이 언급되지 않으면, 동일한 참조 번호는 동일한 부품을 나타낸다. 도 4는 본 개시내용의 제1 양태에 따른 설비(400)를 개략적으로 도시하고 있다. 설비(400)는 순간 물 가열 기기(301), 및 예를 들어 순간 물 가열 기기(301)가 위치되어 있는 것 이외의 방(350)에서 기기(301)로부터 이격되어 있는 적어도 하나의 제어 가능한 물 출구(302)를 포함한다.
순간 물 가열 기기(301)는 바람직하게는 잠열로서 에너지를 저장하기 위한 상변화 재료를 포함하는 에너지 저장소(304), 및 공기 또는 지열원 히트 펌프와 같은 히트 펌프일 수도 있지만 대안적으로 태양광 난방 장치일 수 있는 재생 열원(305)을 포함한다. 에너지 저장소(304)는 전형적으로 재생 열원(305)에 결합된 열 교환기를 포함하여, 재생 열원으로부터의 에너지가 에너지 저장소(304)의 재료로 전달될 수 있게 된다. 따라서, 열 전달 액체는 재생 열원(305)에 의해 가열되고, 에너지 저장소(304)에서 열 교환기 회로를 통해 순환되고, 재가열을 위해 재생 열원(305)으로 복귀될 수도 있다. 기기(301)는 또한 순간 온수기(306)를 포함한다.
본관 냉수 공급부일 수도 있는 물 공급부(307)는 에너지 저장소(304)에 결합되고, 여기서 에너지 저장 재료로부터 에너지를 추출하기 위해 열 교환기의 다른 회로를 통과한다. 물 공급부(307)는 또한 바람직하게는, 도시되어 있는 바와 같이, 순간 온수기(306)에 결합되어 온수가 에너지 저장소(304)를 통과할 필요 없이 생성될 수 있게 된다. 에너지 저장소로부터 나오는 가열된 물은 308에서 순간 온수기(306)로 통과되고, 이어서 배관(310) 및 제어 가능한 출구(302)에 의해 예시된 온수 공급 설비를 향해 자동 온도 조절 혼합 밸브(309)를 통해 통과한다(실제로 전형적으로 욕조 수도꼭지, 샤워기 출구, 손 세면기 수도꼭지, 및 주방 수도꼭지를 포함하는 다수의 제어 가능한 물 출구가 있을 것이지만, 이들은 쉬운 설명을 위해 여기서 생략되어 있음). 또한, 공급부(307)로부터 냉수의 공급을 수용하는 혼합 밸브(309)는 순간 물 가열 기기(301)의 제어기 또는 프로세서(311)에 결합되고, 이들에 의해 전자적으로 제어된다.
도면은 또한 점선으로 공급부(307)로부터 직접 재생 열원(305)으로 그리고 재생 열원으로부터 순간 온수기(106) 내로의 물 공급을 도시하고 있지만, 이 배열은 선택적이다. 일반적으로, 열원(305)이 히트 펌프인 경우, 히트 펌프로부터의 에너지는 단지 에너지 저장소(304)로만 공급될 수도 있고, 에너지원(305)으로부터 순간 가열기(306)로 직접 온수의 공급이 없다.
프로세서(311)는 또한 물 가열기(306)로부터 혼합 밸브(309)로의 유로 내의 제1 온도 센서(312), 혼합 밸브(309)의 출구에 있는 다른 온도 센서(313), 및 물 공급부(307)로부터의 물의 온도를 감지하기 위한 다른 온도 센서(315)에 결합된다. 물 가열기(306)로부터 혼합 밸브(309)로의 유로에 있는 유동 또는 압력 센서(314) 및 유동 제어기(밸브)(316)가 프로세서(311)에 또한 결합된다. 프로세서(311)에 결합된 추가 유동 센서 또는 압력 센서(317)는, 예를 들어 각각의 출구(302)에 가까운 출구(예를 들어, 수도꼭지)(302)로의 온수 공급부에 제공될 수도 있다. 또한, 추가 유동 제어기(밸브)(318)가 프로세서(311)에 의해 제어되는 에너지 저장소로의 냉수 공급부에 제공될 수도 있다.
에너지 저장소의 상태에 대한 정보, 특히 프로세서가 에너지 저장소의 에너지 저장 상태를 결정하는 것을 가능하게 하는 정보를 프로세서에 제공하기 위한 감지 장치(319)가 또한 도시되어 있다. 감지 장치(319)는 또한 에너지 저장 매체의 온도를 측정할 수도 있어, 프로세서(311)가 현열로서 저장된 에너지의 양을 결정할 수 있게 된다. 다양한 적합한 감지 장치는 본 출원에서 나중에 설명된다. 프로세서(311)와 다양한 센서와 액추에이터 사이의 연결은, 예를 들어 CAMBUS 장치를 사용하여, 유선일 수도 있거나 송수신기(310)를 사용하는(예를 들어, ISM 무선 대역에서 할당된 주파수를 사용하는) 무선일 수도 있고, 또는 양자 모두일 수도 있다.
재생 열원은 바람직하게는 공기 공급원 히트 펌프와 같은 히트 펌프이고, 이와 같이 일반적으로 온수 공급 시스템이 설치되어 있는 건물 외부에 대체로 또는 전체적으로 위치될 것이다. 전형적으로, 히트 펌프는 유체가 그를 통해 히트 펌프와 기기(301) 사이에서 유동하는 열 교환기를 포함할 것이고, 열은 유체에 의해 히트 펌프에서 흡수되고 에너지 저장소(304)와 교환되고, 냉각된 유체는 히트 펌프 내에서 열 교환기로 복귀하여 더 많은 에너지를 추출한다.
개별 항목으로서 도시되어 있지만, 기기(301)에 의해 가열된 물과 냉수를 혼합하도록 프로세서에 의해 제어되는 밸브(309)는 대안적으로 기기(301)와 내부적으로 또는 외부적으로 일체화될 수도 있어, 넓은 열 범위를 가로질러 온도 제어 가열된 물을 제공할 수 있는 대체로 자급식 기기를 만든다(재생 열원(305)은, 기기(301)의 부분으로서 도시되어 있지만, 일반적으로 개별 개체일 것이라는 것이 이해됨).
본 출원인은 이제 PCM 에너지 저장 장치(즉, PCM 에너지 뱅크), 및 히트 펌프를 포함하는 온수 공급 설비를 설명할 것이다. 온수 공급 시스템을 구성하는 방법 및 온수 공급 설비로부터 전달된 물의 온도를 제어하는 방법의 상기 설명은 쉬운 적용을 위해 의도적으로 단순하게 유지되었지만, 이들 방법은 PCM 에너지 저장 장치 및 히트 펌프를 포함하는 설비에도 동등하게 적용된다는 것이 이해되어야 한다.
히트 펌프의 적용 가능성에 대한 많은 제약 중 하나는 온수에 대한 수요를 만족하기 위한 비교적 제한된 능력이다 - 적어도 콤비 보일러와 같은 순간 가스 및 전기 물 가열기와 비교했을 때, 공간 난방을 위한 열의 공급원으로서 그 강도에 비교하여. 앞서 언급된 바와 같이, 전형적으로 영국의 아담한 크기의 주택의 경우, 공간 난방 수요는 통상적으로 6 kW 정도로 낮고, 반면 가스 콤비 보일러는 아담한 1 침실 또는 2 침실 아파트에서도 전형적으로 순간 물 가열을 위해 20 kW 내지 30 kW를 제공할 수 있다. 6 kW 공간 난방 수요는 공기 공급원 히트 펌프로도 유럽에서 쉽게 달성 가능하지만, 20 내지 30 kW를 제공할 수 있는 유닛은 수용 불가능하게 대형이고 고가이다. 히트 펌프는 가정용 온수 공급에 대한 그 용례에 대해 추가의 제한을 겪는데, 이는 히트 펌프가 시동 신호를 수신하는 것과 온수가 실제로 히트 펌프에 의해 공급되는 것 사이의 긴 지연이다. 일반적으로, 이 지연은 1분이 훨씬 넘고, 때때로 2분 이상일 수도 있다. 언뜻 보기에는 중요하지 않은 것처럼 들리지만, 손 씻기 - 가정용 설정에서 가장 통상적인 온수의 사용 중 하나 - 와 같은 것들에 대해, 온수 수도꼭지가 작동하는 평균 시간은 30초 내지 1분이라는 것을 인식할 때, 따라서 히트 펌프는 극복해야 할 상당한 장애물이 있다는 것이 명백해졌다. 전형적으로, 이 문제는 수요시에 이용 가능하도록, 온수를 저장함으로써 - 온수 저장 탱크 내에 - 해결된다. 그러나, 이 해결책은 현재 가스 복합 보일러를 사용하고 - 거의 보편적으로 외부 온수 저장 탱크 없이 설치되는 영국의 일종의 1 침실, 2 침실 및 3 침실 부동산과 같은 더 소형 주택에는 매력적이지 않다.
특히, 가정용 온수 수요에 대한 히트 펌프의 적용 가능성을 개선하는 잠재성을 갖는 일 기술은 열 에너지 저장이다 - 그러나, 온수 저장을 가장한 것은 아니다.
이러한 대체 형태의 열 에너지 저장은 상변화 재료(PCM)의 사용이다. 명칭이 시사하는 바와 같이, 상변화 재료는 열적으로 유도된 상변화를 나타내는 재료인데: PCM을 그 상전이 온도로 가열하는 것은 에너지가 잠열로서(현열보다는) 저장되게 한다. 많은 상이한 PCM이 알려져 있으며, 임의의 특정 용례에 대한 선택은 무엇보다도, 요구 동작 온도, 비용 제약, 건강 및 안전 제한(PCM의 독성, 반응성, 가연성, 안정성 등, 및 이들이 PCM의 억제를 위해 요구되는 재료로서 이러한 것들을 부여하는 제약을 고려하여)에 의해 결정된다. PCM의 적절한 선택에 의해, 히트 펌프로부터의 에너지가 (가정용) 온수 시스템을 위한 물의 순간 가열을 위해 이용 가능하여, 이에 의해 부피가 큰 온수 탱크에 대한 필요 없이 히트 펌프의 사용에 고유한 슬로우 스타트(slow start)의 문제를 해결하는 것을 돕도록 열 에너지 저장 장치가 설계될 수 있다.
본 출원인은 이제 특히 히트 펌프가 온수 공급부에서 물을 가열하기 위해 사용되는 설비에 사용을 위해 적합한, PCM의 사용에 기초하는 에너지 저장 장치를 소개하고 설명할 것이다. 이러한 에너지 저장 장치는 인클로저, 및 인클로저 내에: 히트 펌프와 같은 에너지원에 연결을 위한 입력측 회로, 온수 공급 설비와 같은 에너지 싱크에 연결을 위한 출력측 회로, 및 에너지의 저장을 위한 상변화 재료를 포함하는 열 교환기를 포함할 수도 있다.
입력측 회로는 열원, 본 출원의 경우 히트 펌프에 의해 가열된 액체를 수용하고, 액체가 열 교환기 내부의 재료보다 더 고온이면, 에너지는 액체로부터 열 교환기 내의 재료로 전달된다. 마찬가지로, 액체가 열 교환기 내의 재료보다 더 저온이면 열 교환기 내의 재료로부터의 에너지는 출력측 회로의 액체로 전달된다. 물론, 출력측 회로를 통한 유동이 없으면, 열 교환기 외부로 전달되는 에너지의 양이 제한되어, 대부분의 입력 에너지가 열 교환기 내에 남아 있게 된다. 본 출원의 경우, 열 교환기는 예를 들어, 입력 에너지가 대체로 PCM으로 전달되도록 파라핀 왁스 또는 염 수화물(적합한 재료의 예는 나중에 설명됨)과 같은 상변화 재료를 포함한다. 상변화 재료 및 히트 펌프 동작 온도의 적절한 선택에 의해, PCM에 의해 나타낸 에너지 "뱅크"를 "충전"하기 위해 히트 펌프로부터의 에너지를 사용하는 것이 가능해진다. 선택적으로, 히트 펌프로부터의 에너지 공급은 열 교환기에 하나 이상의 전기 가열 요소를 포함함으로써 보충될 수도 있고, 가열 요소는 시스템의 프로세서에 의해 제어되고, 예를 들어 저비용 요율이 전기 공급부에 적용될 때 사용되고, 예를 들어 풍력, 수력 또는 태양광 발전과 같은 지역 또는 가정용 전기 생산은 온수에 대한 기대 또는 예상 미래 요구가 있을 때 "저렴한" 에너지를 제공하는 것이 가능하다.
이들을 사용하는 시스템을 설계할 때 수용되어야 하는 상변화 재료의 일 특성은 예를 들어 액체와 고체 사이의 상변화에 대한 팽창과 고체와 액체 사이의 상변화에 대한 수축과 같이 상들 사이의 전이에서 발생하는 체적 변화이다. 전형적으로, 체적 변화는 10% 정도이다. 이 체적 변화는 상변화 재료를 포함하기 위해 사용되는 인클로저의 신중한 설계로 수용되어야 하는 단점으로 고려될 수 있지만, 체적 변화는 또한 긍정적으로 사용될 수 있다. PCM 인클로저 내의 압력의 측정을 제공하기 위한 하나 이상의 센서를 포함함으로써, 프로세서가 상변화 재료의 상태를 결정할 수도 있는 데이터를 프로세서에 제공하는 것이 가능하다. 예를 들어, 프로세서는 상변화 재료에 대한 에너지 저장 값을 결정하는 것이 가능할 수도 있다.
상변화 재료의 에너지 저장량을 결정하는 수단으로서 인클로저 내의 압력의 측정에 추가하여, 또는 그 대안으로서, 상의 변화시에 PCM에서 발생하는 광학적 또는 음향적 특성의 변화를 사용하는 것이 가능하다. 이들 대안적인 접근법의 예는 나중에 설명될 것이지만, 먼저 본 출원인은 PCM의 에너지 저장 상태에 대한 정보를 수집하는 수단으로서 압력 감지의 사용을 고려할 것이다.
도 5는 열 교환기를 포함하는 에너지 뱅크(10)를 개략적으로 도시하고 있고, 에너지 뱅크는 인클로저(12)를 포함한다. 인클로저(12) 내에는 에너지원 - 여기서는 히트 펌프(16)로서 도시되어 있음 - 에 연결을 위한 열 교환기의 입력측 회로(14), 에너지 싱크 - 여기서는 냉수 공급부(20)에 연결되고 하나 이상의 출구(22)를 포함하는 온수 공급 시스템으로서 도시되어 있음 - 에 연결을 위한 열 교환기의 출력측 회로(18)가 있다. 인클로저(12) 내에는 에너지의 저장을 위한 상변화 재료가 있다. 에너지 뱅크(10)는 또한 PCM의 상태를 나타내는 측정치를 제공하기 위해 하나 이상의 상태 센서(24)를 포함한다. 예를 들어, 상태 센서(24)의 하나 이상은 인클로저 내의 압력을 측정하기 위한 압력 센서일 수도 있다. 바람직하게는 인클로저는 또한 상변화 재료(PCM) 내의 온도를 측정하기 위해 하나 이상의 온도 센서(26)를 포함한다. 바람직한 바와 같이, 다수의 온도 센서가 PCM 내에 제공되는 경우, 이들은 바람직하게는 열 교환기의 입력 및 출력 회로의 구조로부터 이격되고, PCM 내에서 적합하게 이격되어 PCM의 양호한 "상태"을 얻는다.
에너지 뱅크(10)는 프로세서(30)를 포함하는 연관 시스템 제어기(28)를 갖는다. 제어기는 에너지 뱅크(10) 내에 일체화될 수도 있지만 더 전형적으로 개별적으로 장착된다. 제어기(28)는 또한 사용자 인터페이스 모듈(31)을 일체형 또는 개별 유닛으로서, 또는 제어기(28)를 포함하는 본체에 탈착 가능하게 장착될 수도 있는 유닛으로서 구비할 수도 있다. 사용자 인터페이스 모듈(31)은 전형적으로 예를 들어 터치 감응식 디스플레이의 형태의 디스플레이 패널 및 키패드를 포함한다. 사용자 인터페이스 모듈(31)은 제어기(28)로부터 분리되거나 분리 가능한 경우, 바람직하게는 제어기(28)의 프로세서(30)와 사용자 인터페이스 모듈이 서로 통신하는 것을 가능하게 하는 무선 통신 기능을 포함한다. 사용자 인터페이스 모듈(31)은 시스템 상태 정보, 메시지, 조언 및 경고를 사용자에게 디스플레이하고 사용자 입력 및 사용자 명령 - 시동 및 정지 명령, 온도 설정, 시스템 오버라이드 등과 같은 - 을 수신하는 데 사용된다.
상태 센서(들)는, 존재하면 온도 센서(들)(26)와 같이, 프로세서(30)에 결합된다. 프로세서(30)는 또한 유선 연결을 통해, 또는 연관된 송수신기(34, 36)를 사용하여 무선으로, 또는 유선 및 무선 연결의 모두를 통해 히트 펌프(16)의 프로세서/제어기(32)에 결합된다. 이 방식으로, 시스템 제어기(28)는 히트 펌프(16)의 제어기(32)에 시동 명령, 정지 명령과 같은 명령을 송신하는 것이 가능하다. 동일한 방식으로, 프로세서(30)는 또한 히트 펌프(16)의 제어기(32)로부터 상태 업데이트, 온도 정보 등과 같은 정보를 수신하는 것이 가능하다.
온수 공급 설비는 또한 온수 공급 시스템의 유동을 측정하는 하나 이상의 유동 센서(38)를 포함한다. 도시되어 있는 바와 같이, 이러한 유동 센서는 시스템으로의 냉수 공급부(20) 상에, 및/또는 열 교환기의 출력측 회로(18)의 출력부 사이에 제공될 수도 있다. 선택적으로, 하나 이상의 압력 센서가 또한 온수 공급 시스템 내에 포함될 수도 있고, 다시 압력 센서(들)는 열 교환기/에너지 뱅크의 상류 및/또는 열 교환기/에너지 뱅크의 하류에 - 예를 들어 하나 이상의 유동 센서(38) 중 하나 이상과 나란히 - 제공될 수도 있다. 유동 센서 또는 각각의 유동 센서, 온도 센서 또는 각각의 온도 센서 및 또는 압력 센서 또는 각각의 압력 센서는 예를 들어 하나 이상의 무선 송신기 또는 송수신기(40)를 사용하여, 유선 또는 무선 연결 중 하나 또는 양자 모두로 시스템 제어기(28)의 프로세서(30)에 결합된다. 다양한 센서(24, 26, 38)의 성질(들)에 따라, 이들은 또한 시스템 제어기(28)의 프로세서(30)에 의해 질문 가능할 수도 있다.
전기 제어식 자동 온도 조절 혼합 밸브(160)는 바람직하게는 에너지 뱅크의 출구와 온수 공급 시스템의 하나 이상의 출구 사이에 결합되고 그 출구에 온도 센서(162)를 포함한다. 부가의 순간 온수기(170), 예를 들어 제어기(28)에 의해 제어되는 전기 가열기(유도성 또는 저항성)는 바람직하게는 에너지 뱅크의 출구와 혼합 밸브(160) 사이의 물 유로에 위치된다. 추가 온도 센서가 순간 온수기(170)에 의해 출력되는 물의 온도를 측정하도록 제공되고 측정치는 제어기(28)에 제공될 수도 있다. 자동 온도 조절 혼합 밸브(160)는 또한 냉수 공급부(180)에 결합되고 원하는 공급 온도를 달성하기 위해 온수와 냉수를 혼합하도록 제어기(28)에 의해 제어 가능하다.
선택적으로, 도시되어 있는 바와 같이, 에너지 뱅크(10)는 인클로저(12) 내에, 시스템 제어기(28)의 프로세서(30)에 의해 제어되고 때때로 에너지 뱅크를 재충전하기 위해 히트 펌프(16)에 대한 대안으로서 사용될 수도 있는 전기 가열 요소(42)를 포함할 수도 있다.
도 5는 단지 개략도이고, 단지 온수 공급 설비로의 히트 펌프의 연결만을 도시하고 있다. 세계의 많은 부분에서 공간 난방 뿐만 아니라 온수에 대한 필요가 존재한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 전형적으로 히트 펌프(16)는 또한 공간 난방을 제공하는 데에도 사용될 것이다. 히트 펌프가 공간 난방을 제공하고 온수 가열을 위한 에너지 뱅크와 함께 작동하는 예시적인 배열이 본 출원에서 나중에 설명될 것이다. 쉬운 설명을 위해, 예를 들어 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 본 발명의 양태에 따른 에너지 뱅크의 동작 방법의 이하의 설명은 연관 히트 펌프가 공간 난방을 제공하는지 여부에 무관하게 에너지 뱅크 설비에 동등하게 적용된다.
본 발명의 양태에 따른 설비를 제어하는 방법이 이제 도 6을 참조하여 설명될 것이다. 도 6은 본 발명의 제3 또는 제4 양태의 임의의 변형에 따른 설비와 연관된 프로세서에 의해 수행되는 다양한 동작을 도시하고 있는 단순화된 흐름도이다.
방법은 상태 센서(24)의 하나 이상으로부터의 정보에 기초하여, 상변화 재료에 잠열로서 저장된 에너지의 양의 결정을 생성하는 것으로 120에서 시작한다.
이어서, 단계 130에서, 적어도 부분적으로 이러한 결정에 기초하여, 프로세서는 히트 펌프에 시동 신호를 제공할지 여부를 결정한다. PCM의 상태에 추가하여 프로세서가 고려할 수도 있는 다양한 인자가 본 명세서에서 사양에서 나중에 소개되고 설명된다.
도 7은 본 발명의 제3 또는 제4 양태의 임의의 변형에 따른 설비와 연관된 프로세서에 의해 수행되는 다양한 동작을 도시하고 있는 다른 단순화된 흐름도이다.
방법은 프로세서가 온수 공급 시스템의 출구의 개방을 나타내는 신호를 수신하는 것으로 300에서 시작한다. 신호는 예를 들어 온수 공급 시스템의 유동 센서(38)로부터 또는 온수 시스템으로의 냉수 공급부에서 올 수도 있다. 302에서, 프로세서는 예를 들어 개방되어 있는 출구의 아이덴티티 또는 유형에 기초하여, 또는 순간 유량에 기초하여 온수 공급 시스템으로부터 온수에 대한 수요를 추정한다. 프로세서는 추정 수요를 제1 임계 수요 레벨과 비교한다. 추정 수요가 제1 임계 수요 레벨을 초과하면, 프로세서는 304에서 히트 펌프 시동 메시지를 생성한다. 추정 수요가 제1 임계 수요 레벨 미만인 경우, 프로세서는 추정 수요를 제1 보다 낮은 제2 임계 수요 레벨과 비교한다. 추정 수요가 제2 임계 수요 레벨 미만인 경우, 프로세서는 306에서 히트 펌프 시동 메시지를 생성하지 않기로 결정한다.
추정 수요가 제1 및 제2 임계 수요 레벨 사이에 있으면, 프로세서는 에너지 뱅크의 에너지 저장 레벨을 고려한다. 이는 프로세서가 에너지 뱅크의 에너지 저장 레벨을 새롭게 설정하는 것을 수반할 수도 있거나, 프로세서가 에너지 뱅크의 에너지 저장 레벨에 대해 최근에 생성된 정보를 사용할 수도 있다.
에너지 뱅크에 대한 에너지 저장 레벨의 결정이 제1 에너지 저장 레벨 임계값 초과이면, 프로세서는 304에서 히트 펌프 시동 메시지를 생성하지 않기로 결정한다. 반대로, 에너지 뱅크에 대한 에너지 저장 레벨의 결정이 제1 에너지 저장 레벨 임계값 미만이면, 프로세서는 304에서 히트 펌프 시작 메시지를 생성하기로 결정한다.
본 발명의 양태에 따른 설비를 제어하는 방법이 이제 도 8을 참조하여 설명될 것이다. 도 8은 도 5에 도시되어 있는 것과 같은 에너지 뱅크와 연관된 프로세서에 의해 수행되는 다양한 동작을 도시하고 있는 단순화된 흐름도이다. 프로세스는 프로세서(30)가 온수 공급 시스템에서 물의 유동을 검출할 때 단계 200에서 시작한다. 검출은 바람직하게는 도 5의 유동 센서(38)와 같은 유동 센서로부터의 데이터에 기초하지만 대안적으로 온수 공급 시스템의 압력 센서로부터의 데이터에 기초할 수 있다. 관련 센서는 측정 데이터를 프로세서(30)에 지속적으로 공급하도록 구성될 수도 있고, 또는 측정 데이터의 변화만을 보고하도록 구성될 수도 있으며, 또는 프로세서는 지속적으로 또는 주기적으로(예를 들어, 적어도 초당 1회) 관련 센서(들)를 판독할 수도 있다.
단계 202에서 프로세서(30)는 센서(들)로부터의 데이터에 의해 나타낸 유량이 높은 유동 또는 낮은 유동, 예를 들어 특정 임계값 초과 또는 미만을 나타내는지 여부를 결정한다. 프로세서는 유량을 높음, 중간 또는 낮음으로 분류하기 위해 하나 초과의 임계값을 사용할 수도 있거나, 범주는 매우 높음, 높음, 중간 및 낮음을 포함할 수 있다. 매우 낮거나 최소 유동의 범주도 또한 존재할 수도 있다. 프로세서(30)는 또한 온수 공급 시스템의 각각의 출구(22) 또는 각각의 출구 유형에 대한 유량 및 유동 시그니처에 대한 정보(예를 들어, 데이터베이스, 모델 또는 MLA의 형태로)를 제공받을 수도 있고(예를 들어, 본 특허 출원에서 나중에 설명되는 것과 같은 기술을 사용하여), 프로세서는 이어서 출구(22) 중 특정 하나 또는 특정 유형(예를 들어, 샤워기 출구, 욕조 출구, 주방 싱크대 출구, 세면기 출구, 손 세면기 출구 등)과 연관된 것으로서 검출된 유량을 특징화한다.
결정이 온수에 대한 수요가 낮다는 것을 나타내면(203), 프로세서는 이어서 단계 204에서, 적어도 상태 센서(24)로부터의 정보에 기초하여, 파워 뱅크(10)의 상태를 고려한다. 프로세서(30)는 이 단계에서 상태 센서(24)(예를 들어, 압력 센서)에 질문할 수도 있고, 또는 최근에 업데이트된 에너지 뱅크 상태를 체크할 수도 있으며, 어느 경우든 에너지 뱅크가 높은 에너지 상태(205)(사용을 위해 이용 가능한 에너지 뱅크의 잠재적 잠열 용량의 큰 비율을 가짐) 또는 낮은 에너지 상태(206)(사용을 위해 이용 가능한 에너지 뱅크의 잠재적 잠열 용량의 작은 비율을 가짐)에 있는지 여부를 결정한다. 프로세서는 또한 예를 들어 에너지 뱅크(10)에 저장된 현열 에너지를 고려하기 위해 온도 센서(들)(26)로부터의 정보를 고려할 수도 있다. 프로세서(30)가 높은 에너지 상태를 결정하면, 프로세서는 히트 펌프에 시동 명령을 송신하지 않기로 결정하고, 프로세스는 207에서 종료된다. 프로세서(30)가 낮은 에너지 상태를 결정하면, 프로세서는 이어서 206에서 히트 펌프에 시동 명령을 송신하기로(222) 결정할 수도 있다.
결정이 온수에 대한 수요가 높다는 것을 나타내면(208), 프로세서는 이어서 단계 209에서, 적어도 상태 센서(24)로부터의 정보에 기초하여, 파워 뱅크(10)의 상태를 고려할 수도 있다. 프로세서(30)는 이 단계에서 상태 센서(24)에 질문할 수도 있고, 또는 최근에 업데이트된 에너지 뱅크 상태를 체크할 수도 있으며, 어느 경우든 에너지 뱅크가 높은 에너지 상태(210)(사용을 위해 이용 가능한 에너지 뱅크의 잠재적 잠열 용량의 큰 비율을 가짐) 또는 낮은 에너지 상태(212)(사용을 위해 이용 가능한 에너지 뱅크의 잠재적 잠열 용량의 작은 비율을 가짐)에 있는지 여부를 결정한다.
프로세서는 또한 예를 들어 에너지 뱅크(10)에 저장된 현열 에너지를 고려하기 위해 온도 센서(들)(26)로부터의 정보를 고려할 수도 있다. 프로세서(30)가 높은 에너지 상태(210)를 결정하면, 프로세서는 선택적으로 단계 214에서 예측된 온수 수요를 결정한다. 그러나, 프로세서는 대안적으로 온수 수요를 예측하지 않고 단순히 유량의 크기에 기초하여 222에서 히트 펌프를 시동하라는 명령을 발행하도록 구성될 수도 있다(사선 화살표(211)에 의해 나타낸 바와 같이).
단계 214에서, 프로세서(30)는 온수 수요를 예측하기 위해 결정된 아이덴티티(즉, 특정 출구) 또는 물 출구의 유형을 고려할 수도 있다. 예를 들어, 출구가 주방 싱크대 출구로서 식별되면, 수도꼭지가 30초 초과 내지 1분 이상 작동할 가능성이 적다. 반면, 출구가 욕조 수도꼭지인 경우, 수도꼭지는 아마도 120 내지 150 리터의 온수에 대한 수요를 갖고 몇 분 동안 개방 유지될 가능성이 높다.
제1 상황에서, 프로세서(30)는 216에서 히트 펌프에 시동 신호를 송신하지 않기로 결정할 것이지만, 대신 프로세스를 종료할 것이고, 또는 더 바람직하게는 유동이 얼마나 오래 계속되는지 보기 위해 218에서 유량을 계속 모니터링할 것이다. 유동이 예측 시간 내에 정지하면, 프로세스는 220에서 종료하지만, 물의 유동이 예측된 것보다 더 오래 계속되면, 프로세서는 219에서 다시 단계 209로 이동한다. 제2 상황에서, 프로세서(30)는 221에서 히트 펌프에 시동 신호를 송신하기로(222) 결정할 것이다(화살표(211)는 단순히 순간 유량 또는 온수 공급 시스템으로부터 상당한 양의 온수의 회수와 연관된 것으로서 출구(또는 출구 유형)의 식별에 기초하여 히트 펌프를 시동하는 결정을 나타냄).
222에서 히트 펌프를 시동한 후(206 또는 221에서의 결정으로부터), 프로세서(30)는 224에서, 상태가 충전의 소정 임계 레벨에 도달할(225) 때까지 파워 뱅크 상태를 모니터링하는(주기적으로 또는 지속적으로) 것을 계속하고, 여기서 프로세서는 히트 펌프를 턴오프하기 위해 신호(226)를 송신한다.
도 9는 도 5의 프로세서(30)와 같은 에너지 뱅크와 연관된 프로세서에 의해 수행되는 다양한 동작을 도시하고 있는 다른 단순화된 흐름도이다. 도 8을 참조하여 설명된 방법과 달리, 도 9의 방법은 온수 호출의 검출에 의존하지 않는데, 즉, 온수 시스템의 출구의 개방에 의존하지 않는다. 일반적으로, 도 9는 설비를 제어하는 방법을 도시하고 있는데, 방법은 상변화 재료에 잠열로서 저장된 에너지의 양의 결정을 생성하는 단계; 및 결정에 기초하여 히트 펌프에 시동 신호를 제공할지 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 알 수 있는 바와 같이, 선택적이지만 바람직한 단계가 상변화 재료에 잠열로서 저장된 에너지의 양의 결정을 생성하는 단계와 결정에 기초하여 히트 펌프에 시동 신호를 제공할지 여부를 결정하는 단계 사이에서 발생할 수도 있다.
방법은 프로세서(30)가 잠열로서 에너지 뱅크(10)의 상변화 재료에 저장된 에너지의 양을 추정하는 단계 500에서 시작한다. 열의 양은 킬로주울(kJoules) 단위의 절대량일 수도 있지만 동등하게는 단순히 현재 이용 가능한 잠재적 잠열 용량의 비율의 척도일 수도 있다. 달리 말하면, 프로세서는 여전히 더 높은 에너지 상태를 갖는 상에 있는 상변화 재료의 비율을 효과적으로 결정할 수도 있다. 따라서, 예를 들어, 상변화 재료가 파라핀 왁스인 경우, 액체로부터 고체로 상변화에 의해, 액상은 융해 잠열을 포함하는 더 높은 에너지 상이고, 고상은 더 낮은 에너지 상이고, 융해 잠열은 응고에 의해 제공된다.
프로세서가 잠열로서 저장된 에너지의 양이 충분하다고(502), 즉, 소정 미리 결정된 임계값을 초과한다고 결정하면, 방법은 프로세스가 중단되는 단계 504로 이동하고, 프로세서는 다음 체크(500)를 대기한다.
프로세서가 잠열로서 저장된 에너지의 양이 충분하지 않다고(506), 즉, 소정 미리 결정된 임계값 이하라고 결정하면, 방법은 단계 508로 이동한다. 단계 508에서, 프로세서는 다가오는 시간 기간 내에(예를 들어, 다음 30분, 1시간, 2, 3, 또는 4시간 내에) 상당한 온수 수요의 가능성을 결정한다. 고려되는 시간 기간은 에너지 뱅크의 열 용량, 결정된 에너지 부족의 크기, 및 이들 상황 하에서 에너지 뱅크를 재충전하기 위한 히트 펌프의 용량의 인자이다. 고려되는 수요 기간은 에너지 뱅크가 예측 또는 기대 수요에 대처하는 것이 가능하도록 최적으로 충전될 것이도록(가능하게는 완전 충전) 히트 펌프가 기간 내에 충분히 에너지 뱅크를 재충전하는 것을 가능하게 하도록 충분히 커야 한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 반대로, 히트 펌프는 에너지 뱅크가 복사, 전도 또는 대류를 통해 상당한 양의 에너지를 손실할 것인 예상/예측된 에너지 수요보다 너무 오래 전에 에너지 뱅크를 재충전하는 데 사용되어서는 안 된다.
프로세서는 데이터베이스, 모델, 캘린더 또는 스케쥴에 의존할 수도 있고, 이들 중 임의의 것 및 모두는 학습된 거동 및 거동의 패턴, 및 스케쥴링된 이벤트(스케쥴링된 부재(absences) 또는 몇몇 다른 위치에 대해 스케쥴링된 이벤트와 같은)를 포함할 수도 있다. 프로세서는 또한 예를 들어 인터넷을 통해 또는 무선 전송 및/또는 외부 온도계를 통해 제공(푸시 또는 수신)되는 지역 날씨 보고에 액세스를 가질 수도 있다.
프로세서가 기간 내에 상당한 온수 수요의 낮은 가능성이 있다고 결정하면(510), 방법은 프로세스가 중단되는 단계 504로 이동하고, 프로세서는 다음 체크(500)를 대기한다.
프로세서가 기간 내에 상당한 온수 수요의 높은 가능성이 있다고 결정하면(512), 방법은 히트 펌프가 턴온되는 단계 514로 이동하는데: 예를 들어, 프로세서(30)는 히트 펌프(16)에 명령을 송신하여, 히트 펌프의 프로세서(32)가 히트 펌프 시동 절차를 개시하게 되고, 그 후에 히트 펌프는 열 교환기의 입력측에 열을 공급하기 시작하여, 이에 의해 상변화 재료에 에너지를 투입한다. 프로세서는 이어서, 단계 516에서, 충분한 에너지가 이제 상변화 재료의 잠열로서 에너지 뱅크에 저장되어 있는지 여부를 반복적으로 결정한다. 일단 충분한 에너지가 이제 상변화 재료의 잠열로서 에너지 뱅크에 저장된다고 프로세서가 결정하면(518), 방법은 단계 520으로 이동하고, 히트 펌프는 예를 들어 프로세서(30)가 적절한 명령을 송신함으로써 턴오프된다. 프로세서가 불충분한 에너지가 저장되었다고 결정하는 한(522), 방법은 계속된다.
도 5를 다시 참조하면, 인클로저 내의 압력을 측정하기 위해 하나 이상의 상태 센서(24)를 제공하는 대신에 또는 이에 추가하여, 다양한 이들이 PCM 내에 상전이에 따라 변화하기 때문에, PCM의 투명도, 흡수, 굴절, 굴절률과 같은 광학 특성을 측정하기 위해 다른 센서 유형이 제공될 수 있다. 게다가, 이들 다양한 특성은 상의 변화에 따라 변화하는 파장 의존성을 나타낼 수도 있다.
따라서, 에너지 뱅크는 광을 상변화 재료 내로 발사하기 위한 하나 이상의 광원을 더 포함할 수도 있고, 하나 이상의 상태 센서(24)는 광이 상변화 재료를 통과한 후에 광원(들)으로부터 발사된 광을 검출하기 위한 광학 감지 장치를 포함할 수도 있다. 상변화 재료의 상들 사이의 변화는 상변화 재료의 광학 특성에 가역적 변화를 일으키고, 따라서 PCM의 광학 특성을 관찰하는 것은 PCM의 상태에 대한 정보를 모으는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는, PCM의 광학 특성은 PCM의 여러 영역에서, 바람직하게는 재료 내의 상이한 방향에서 관찰된다. 예를 들어, 공급원(들)으로부터의 광이 하나 이상의 위치에서 PCM을 통해 길이방향으로 통과하도록 광원 및 센서가 배열될 수도 있고, 공급원(들)으로부터의 광이 하나 이상의 위치에서 그리고 하나 이상의 배향으로(폭을 통해 및/또는 두께를 통해) PCM을 통해 폭방향으로 통과하도록 다른 공급원(들) 및 센서(들)가 배열될 수도 있다.
광원(들)은 상이한 색상의 광을 생성하도록 제어 가능할 수도 있고 광학 감지 장치(들)는 상이한 색상 중 적어도 일부를 검출하도록 구성될 수도 있다. 임의의 용례를 위해 선택된 특정 PCM에 기초하여 적절한 광의 색상을 선택함으로써, PCM의 상이 변화하는 정도를 더 정확하게 결정하는 것이 가능할 수도 있다.
바람직하게는 광원은 복수의 개별적으로 활성화 가능한 디바이스를 포함한다.
광학 감지 장치로부터 수신된 정보에 기초하여 상변화 재료에 저장된 에너지의 양을 추정하도록 구성된 프로세서에 광학 감지 장치를 결합하는 것은 PCM 내에 잠열로서 저장된 에너지의 양을 결정하는 수단을 제공하고, 이 정보는 히트 펌프를 제어하는 데 사용될 수 있다. 특히, 이러한 정보는 PCM 에너지 뱅크를 충전할 때 히트 펌프의 더 효율적이고 적절한 사용을 가능하게 할 수도 있다.
추가 옵션으로서, 상변화 재료 내에 잠열로서 저장된 에너지의 양을 나타내는 측정 데이터를 제공하는 하나 이상의 상태 센서(24)는 소리를 상변화 재료 내로 발사하도록 구성된 음향 공급원, 및 소리가 상변화 재료를 통과한 후 음향 공급원으로부터 발사된 소리를 검출하는 음향 감지 장치를 포함할 수도 있다. 상변화 재료의 상들 사이의 변화는 상변화 재료의 소리 흡수 특성에 가역적 변화를 일으키고, 따라서 PCM의 음향 특성을 관찰하는 것은 PCM의 상태에 대한 정보를 모으는 데 사용될 수 있다. 음향 공급원은 초음파를 생성하도록 구성될 수도 있다.
도 1을 참조하여 설명된 시운전 프로세스 중에, 엔지니어는 또한 모든 온수 출구(예를 들어, 수도꼭지, 샤워기, 욕조, 주방)를 정의하도록, 또는 달리 말하면 시스템을 맵핑하도록 프로세서/시스템 제어기(140)에 의해 요청받을 수도 있다. 이 프로세스에서, 시스템 제어기는 각각의 출구(수도꼭지, 샤워기 출구 등)를 차례로 완전히 개방하고, 이어서 다음 것을 개방하기 전에 각각 폐쇄하도록 엔지니어에게 요청할 것이고, 관련 유동 측정 디바이스(110)에 의해, 결과적인 물 유동을 모니터링할 것이다. 이 프로세스 중에, 관련 유동 측정 디바이스(110)는 물의 유동을 측정할 것이고 프로세서는 이들 데이터를 수신할 것이고 결과를 데이터베이스에 추가할 것이다. 이 정보에 기초하여, 임의의 출구가 개방될 때, 시스템은 이후에 관련 유동 제어 디바이스(115)를 제어함으로써 각각의 단일 수도꼭지 내로 가장 효율적인 유동을 제공하는 것이 가능할 것이다.
본 개시내용의 제1 양태에 따른 건물내 물 공급 설비를 맵핑하는 방법이 이제 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
방법은 적어도 제1 유동 특성이 결정될 때까지 복수의 제어 가능한 물 출구 중 제1 출구를 개방하고 적어도 하나의 유동 측정 디바이스(110)로부터의 신호를 프로세서(140)로 처리하고, 이어서 복수의 제어 가능한 물 출구 중 제1 출구를 폐쇄하는 단계를 포함한다. 복수의 제어 가능한 물 출구 중 제1 출구의 개방은 바람직하게 관련 엔지니어에 의해 휴대되는 모바일 디바이스(150)에 메시지를 송신하는 프로세서 또는 시스템 제어기(140)에 의해 지시된다. 예를 들어, 명령은 와이파이에 의해 송신되고 마스터 욕실(121)에 있는 온수 욕조 수도꼭지(136)를 개방하도록 엔지니어에게 알릴 수도 있다. 모바일 디바이스(150)를 휴대한 엔지니어는 이어서 마스터 욕실로 가서 온수 욕조 수도꼭지(136)를 완전히 연다. 모바일 디바이스는 정확히 수도꼭지를 개방해야 할 때를 엔지니어에게 알려주기 위해 카운트다운과 함께 바람직하게는 가청인 프롬프트를 엔지니어에게 제공할 수도 있다. 대안적으로, 모바일 디바이스 상의 앱은 수도꼭지(136)가 개방되는 순간에, 버튼의 누름 또는 해제와 같은, 엔지니어로부터의 입력을 수용하도록 구성될 수도 있다. 어느 경우든, 앱은 프롬프트 또는 순간에 대한 현지 시간을 캡처하고, 이어서 관련 제어 가능한 출구의 아이덴티티와 함께, 이 현지 시간을 시스템 제어기(140) 또는 서버(145)로 송신할 수도 있다. 이 방식으로, 모바일 디바이스(150)에 도달하는 프롬프트 또는 제어기(140) 또는 서버(145)에 도달하는 명령의 타이밍의 지연이 고려될 수 있다(모바일 디바이스(150) 및 시스템 제어기(140)는 바람직하게는 맵핑 프로세스 전 또는 후에 소정의 핸드쉐이킹 절차로 진행하여, 2개의 디바이스의 클럭 사이의 위더 오프셋이 제거될 수 있거나 이들이 또한 고려될 수 있게 됨).
엔지니어는 이어서 건물 주위에서 작업하여 앱 상의 목록 또는 메뉴에서 출구 아이덴티티를 선택하거나 명확한 식별자를 입력하여 각각의 출구를 차례로 개방할 수도 있다. 또는 시스템 제어기는 이미 모든 수도꼭지 등의 목록(일반적으로 "제어 가능한 출구")을 제공받았을 수도 있고 모바일 디바이스(150)에 다른 메시지를 송신함으로써, 엔지니어에게 관련 출구로 가도록 프롬프트할 수도 있다. 앱은 바람직하게는 엔지니어가 시스템 제어기(140)/서버(145)에 메시지를 송신하게 하기 위한 옵션을 포함하고, 엔지니어는 제자리에 있고 다음 제어 가능한 출구를 개방하라는 명령을 수신할 준비가 되어 있다. 프로세스는 이어서 모든 출구와 해당 유동 특성 - 즉, 유동이 검출되기 전의 지연, 유동 상승 속도, 최대 유량 및 임의의 다른 식별 가능한 특성이 캡처되어 데이터베이스 내에 저장될 때까지 다른 온수 출구의 각각에 대해 반복된다. 데이터베이스에 저장된 특성을 사용함으로써, 프로세서(140)는 이어서 이후에 각각의 유동 특성에 대한 검출된 유동 특성의 유사성에 기초하여 복수의 제어 가능한 물 출구 중 특정 물 출구의 개방을 식별하는 것이 가능하다.
프로세서는 또한 출구의 유형(욕조 수도꼭지, 주방 수도꼭지, 세면기 수도꼭지, 화장실 수도꼭지) 및 그 위치(예를 들어, 메인 욕실, 전용 욕실, 어린이 방, 어른 방, 화장실, 주방)에 기초하여, 바람직한 유량 및 선택적으로 유동 지속기간에 관한 몇몇 규칙이 제공되고, 목표 유량을 결정하기 위해, 검출된 유동 특성으로부터 인식된 출구 아이덴티티와 함께 이들 규칙을 사용한다. 목표 유량은 이어서 관련 유동 제어기(115)를 제어함으로써 시스템 제어기(140)에 의해 부과되고, 바람직하게는 대응 유동 측정 디바이스(110)에 의해 모니터링된다. 이 방식으로, 관련 출구의 식별에 기초하여, 적어도 하나의 유동 조절기를 제어함으로써, 프로세서(140)는 식별된 제어 가능한 물 출구로의 물의 공급을 또한 제어하는 것이 가능하다.
각각의 유동 특성은 각각의 안정적인 유량을 포함할 수도 있다. 방법은 이어서 각각의 안정한 유량에 기초하여, 복수의 제어 가능한 물 출구의 각각에 적어도 10% 유량 삭감을 부과하기 위해, 적어도 하나의 유동 조절기(115)를 제어하도록 프로세서(140)를 구성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 선택적으로, 방법은 그 각각의 안정한 유량이 분당 7 리터 초과인 복수의 제어 가능한 물 출구 중 임의의 것에, 각각의 안정한 유량에 기초하여, 적어도 10% 유량 삭감을 부과하기 위해, 적어도 하나의 유동 조절기(115)를 제어하도록 프로세서(140)를 구성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이는 욕실, 전용 욕실, 더 구체적으로 화장실에서 세면기 역할을 하는 수도꼭지에 특정 용례를 갖는데, 여기서 수도꼭지는 종종 손 씻기용 물을 제공하는 데 주로 사용되고 - 이는 상당히 적당한 유량으로 효과적으로 달성될 수 있다.
온수 공급 설비를 맵핑하는 전술된 기술은 전술된 바와 같이 에너지 뱅크와 연관된 프로세서에 의해 사용될 수도 있는 신경망 또는 기계 학습 알고리즘(MLA)과 같은 로직을 훈련하거나 데이터베이스를 파퓰레이팅하는 데 사용될 수도 있어, 프로세서가 검출된 유동 거동으로부터 특정 출구 또는 출구 유형을 식별하고 따라서 온수 공급부로부터의 온수에 대한 수요를 더 즉시 추정하는 것이 더 양호하게 가능하게 된다. 이는 이어서 히트 펌프 제어 및 에너지 뱅크 사용의 효율을 개선시킬 수도 있다.
에너지 뱅크와 온수 공급 설비 내의 에너지 뱅크의 설치 및 동작에 대해 설명하였고, 본 출원인은 이제 어떻게 에너지 뱅크와 히트 펌프가 온수 공급 시스템과 공간 난방 장치의 모두에 일체화될 수도 있는지를 고려할 것이다.
도 10은 본 개시내용의 양태에 따른 인터페이스 유닛(10)의 구성요소의 잠재적 배열을 개략적으로 도시하고 있다. 인터페이스 유닛은 히트 펌프(이 도면에는 도시되어 있지 않음)와 건물내 온수 시스템 사이를 인터페이싱한다. 인터페이스 유닛은 인클로저(개별적으로 번호가 매겨지지 않음)를 포함하는 열 교환기(12)를 포함하고, 이 인클로저 내에는 히트 펌프에 연결을 위한 14로서 매우 단순화된 형태로 도시되어 있는 입력측 회로, 및 건물내 온수 시스템(이 도면에는 도시되어 있지 않음)에 연결을 위한 16으로서 매우 단순화된 형태로 다시 도시되어 있는 출력측 회로가 있다. 열 교환기(12)는 또한 에너지의 저장을 위한 열 저장 매체를 포함하지만, 이는 도면에 도시되어 있지 않다. 이제 도 10을 참조하여 설명될 예에서 열 저장 매체는 상변화 재료이다. 인터페이스 유닛은 전술된 에너지 뱅크에 대응한다는 것이 인식될 수 있을 것이다. 청구범위를 포함하여 본 명세서 전반에 걸쳐, 에너지 뱅크, 열 저장 매체, 에너지 저장 매체 및 상변화 재료에 대한 참조는 문맥상 명백하게 달리 요구하지 않으면 상호 교환 가능한 것으로 고려되어야 한다.
전형적으로, 열 교환기 내의 상변화 재료는 2 내지 5 메가주울의 에너지 저장 용량(융해 잠열에 의해 저장되는 에너지의 양의 관점에서)을 갖지만, 더 많은 에너지 저장이 가능하고 유용할 수 있다. 그리고 물론, 더 적은 에너지 저장이 또한 가능하지만, 일반적으로 인터페이스 유닛(10)의 상변화 재료에서 에너지 저장의 잠재성을 최대화하기를 원한다(물리적 치수, 중량, 비용 및 안전에 기초하는 실용적인 제약을 받음). 적합한 상변화 재료와 그 특성에 대한, 및 또한 치수 등에 대해서는 더 많은 것이 본 명세서에서 나중에 설명될 것이다.
입력측 회로(14)는 노드(20)로부터, 히트 펌프로부터의 공급물에 연결을 위한 커플링(24)을 갖는 파이프(22)로부터 차례로 공급되는 파이프 또는 도관(18)에 연결된다. 노드(20)는 또한 히트 펌프로부터 파이프(26)로 유체를 공급하는데, 이 파이프는 주택 또는 아파트의 난방 네트워크 - 예를 들어 바닥 난방 내로의 배관 또는 라디에이터의 네트워크 또는 양자 모두를 위한 - 에 연결을 위해 의도된 커플링(28)에서 종료된다. 따라서, 일단 인터페이스 유닛(10)이 완전히 설치되고 동작하면, 히트 펌프(주택 또는 아파트 외부에 위치됨)에 의해 가열된 유체가 커플링(24)을 통해 그리고 파이프(22)를 따라 노드(20)로 통과하고, 그로부터 3-포트 밸브(32)의 설정에 따라, 유체 유동은 파이프(18)를 따라 열 교환기의 입력측 회로(14)로, 또는 파이프(26)를 따라 그리고 커플링(28)을 통해 건물의 난방 인프라구조로 외부로 통과한다.
히트 펌프로부터의 가열된 유체는 열 교환기의 입력측 회로(14)를 통해 그리고 파이프(30)를 따라 열 교환기(12) 외부로 유동한다. 사용시, 몇몇 상황 하에서, 히트 펌프로부터 가열된 유체에 의해 운반되는 열이 그 에너지의 일부를 열 교환기 내부의 상변화 재료에 그리고 일부를 출력측 회로(16)의 물에 제공한다. 다른 상황 하에서, 나중에 설명되는 바와 같이, 열 교환기의 입력측 회로(14)를 통해 유동하는 유체는 실제로 상변화 재료로부터 열을 획득한다.
파이프(30)는 입력측 회로(14)를 떠나는 유체를 전동식 3-포트 밸브(32)로 공급하고, 이어서 밸브의 상태에 따라 파이프(34)를 따라 펌프(36)로 공급한다. 펌프(36)는 커플링(38)을 통해 외부 히트 펌프로 유동을 밀어내는 역할을 한다.
전동식 3-포트 밸브(32)는 또한 커플링(42)을 통해, 주택 또는 아파트의 난방 인프라구조(예를 들어, 라디에이터)로부터 복귀하는 유체를 수용하는 파이프(40)로부터 유체를 수용한다.
전동식 3-포트 밸브(32)와 펌프(36) 사이에 온도 변환기(44), 유동 변환기(46) 및 압력 변환기(48)의 트리오 변환기가 제공된다. 게다가, 온도 변환기(49)는 히트 펌프의 출력으로부터 유체를 가져오는 파이프(22)에 제공된다. 인터페이스 유닛(10)의 다른 모든 변환기와 마찬가지로 이들 변환기는 전형적으로 인터페이스 유닛의 부분으로서 제공되지만 - 개별 모듈로 제공될 수 있는 프로세서(도시되어 있지 않음)에 동작식으로 연결되거나 프로세서에 의해 어드레스 가능하다.
도 10에는 도시되어 있지 않지만, 히트 펌프의 출력으로부터 유체를 수용하는 커플러(24) 사이의 유로에 부가의 전기 가열 요소가 또한 제공될 수도 있다. 이 부가의 전기 가열 요소는 다시 유도성 또는 저항성 가열 요소일 수도 있고 히트 펌프의 잠재적인 고장을 보상하기 위한 수단으로 제공되고, 뿐만 아니라 열 저장 유닛에 에너지를 추가하는 데 사용하는 것이 가능하다(예를 들어, 현재 에너지 비용에 기초하고 난방 및/또는 온수에 대해 예측됨). 부가의 전기 가열 요소는 또한 물론 시스템의 프로세서에 의해 제어 가능하다.
충전 루프가 가열 회로에서 유체를 보충하도록 연결될 수도 있는 밸브(52)가 그에 연결되어 있는 팽창 용기(50)가 파이프(34)에 또한 결합된다. 인터페이스 유닛의 가열 회로의 일부로서 노드(20)와 입력측 회로(14) 중간에 있는 압력 릴리프 밸브(54)와, 선택적으로 커플링(42)과 3-포트 밸브(32) 중간에 여과기(56)(미립자 오염물을 포획하기 위한)가 또한 도시되어 있다.
열 교환기(12)는 또한 적어도 하나의 온도 변환기(58), 그러나 도시되어 있는 바와 같이 더 많은(예를 들어, 최대 4개 이상) 것이 제공되는 것이 바람직함, 및 압력 변환기(60)를 포함하는 여러 변환기를 구비한다. 도시되어 있는 예에서, 열 교환기는 온도 변동이 결정될 수 있도록(따라서 그 벌크 전반에 걸쳐 상변화 재료의 상태에 대해 획득된 지식) 상변화 재료 내에 균일하게 분포된 4개의 온도 변환기를 포함한다. 이러한 배열은 열 교환기의 설계를 최적화하는 - 추가 열 전달 배열을 최적화하는 것을 포함하여 - 수단으로서 설계/구현 단계 중에 특히 이점을 얻을 수도 있다. 그러나, 이러한 배열은 또한 다수의 센서를 갖는 것이 프로세서 또는 프로세서(단지 인터페이스 유닛 및/또는 인터페이스 유닛을 포함하는 시스템의 프로세서 중 어느 하나)에 의해 채용되는 기계 학습 알고리즘에 유용한 정보를 제공할 수 있기 때문에 배치된 시스템에서 계속 이점이 될 수도 있다.
인터페이스 유닛(10)의 냉수 공급부 및 온수 회로의 배열이 이제 설명될 것이다. 커플링(62)이 수도 본관으로부터의 냉수 공급부로의 연결을 위해 제공된다. 전형적으로, 수도 본관으로부터의 물이 인터페이스 유닛(10)에 도달하기 전에, 물은 안티 사이펀 역류 방지 밸브를 통과할 것이고 그 압력이 감소될 수도 있다. 커플링(62)으로부터 냉수는 파이프를 따라 열 교환기(12)의 출력측 회로(16)로 통과한다. 인터페이스 유닛 내의 수많은 센서를 모니터링하는 프로세서를 제공하면, 동일한 프로세서가 선택적으로 수행할 작업이 하나 더 주어질 수 있다. 이는 냉수가 본관 물 공급부로부터 전달되는 압력을 모니터링하는 것이다. 이를 위해, 추가 압력 센서가 커플링(62)의 상류, 특히 건물 내의 임의의 압력 감소 장치의 상류에 냉수 공급 라인에 도입될 수 있다. 프로세서는 이어서 공급된 수압을 지속적으로 또는 주기적으로 모니터링할 수 있고, 심지어 수도 본관이 법정 최소값 미만의 압력으로 물을 공급하는 경우 소유자/사용자가 물 공급 회사로부터 보상을 추구하도록 프롬프트할 수도 있다.
출력측 회로(16)로부터 열 교환기를 통한 그 통과에 의해 가열되어 있을 수도 있는 물은 파이프(66)를 따라 전기 가열 유닛(68)으로 통과된다. 전술된 프로세서의 제어 하에 있는 전기 가열 유닛(68)은 프로세서로부터의 명령에 따라 그 열 출력이 조절될 수 있는 저항성 또는 유도성 가열 장치를 포함할 수도 있다.
프로세서는 상변화 재료 및 히트 펌프의 상태에 대한 정보에 기초하여 전기 가열기를 제어하도록 구성된다.
전형적으로, 전기 가열 유닛(68)은 10 kW 이하의 정격 전력을 갖지만, 몇몇 상황에서는 더 강력한 가열기, 예를 들어 12 kW가 제공될 수도 있다.
전기 가열기(68)로부터, 이제 온수가 파이프(70)를 따라 커플링(74)으로 통과되고, 이 커플링에는 주택 또는 아파트의 수도꼭지 및 샤워기와 같은 제어 가능한 출구를 포함하는 온수 회로가 연결될 것이다.
온도 변환기(76)는 온수 시스템의 출구에서 수온에 대한 정보를 제공하기 위해 전기 가열기(68) 후방에, 예를 들어 전기 가열기(68)의 출구에 제공된다. 압력 릴리프 밸브(77)는 또한 온수 공급부에 제공되고, 이는 전기 가열기(68)와 출구 온도 변환기(76) 사이에 위치되는 것으로서 도시되어 있지만, 그 정확한 위치는 중요하지 않다 - 실제로 도 10에 도시되어 있는 많은 구성요소에 해당하는 바와 같이.
또한, 온수 공급 라인의 어딘가에는 압력 변환기(79) 및/또는 유동 변환기(81)가 있으며, 이들 중 하나는 온수 요청을 검출하기 위해 - 즉, 수도꼭지 또는 샤워기와 같은 제어 가능한 출구의 개방을 검출하기 위해 - 프로세서에 의해 사용될 수 있다. 유동 변환기는 바람직하게는 예를 들어 음향 유동 검출 또는 자기 유동 검출에 기초하여 이동 부품이 없는 것이다. 프로세서는 이어서 히트 펌프를 시동하기 위해 신호할지 여부를 결정하기 위해, 저장된 로직과 함께 이들 변환기 중 하나 또는 모두로부터의 정보를 사용할 수 있다.
프로세서는 공간 가열에 대한 수요에 기초하여(예를 들어, 프로세서 또는 외부 제어기에 저장된 프로그램에 기초하여, 및/또는 하나 이상의 자동 온도 조절기 - 예를 들어, 방 통계, 외부 통계, 바닥 난방 통계로부터의 신호에 기초하여) 또는 온수 수요에 기초하여 히트 펌프를 시동하도록 호출할 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 히트 펌프의 제어는 단순한 온/오프 명령의 형태일 수도 있지만 또한 또는 대안적으로 변조의 형태일 수도 있다(예를 들어, ModBus를 사용하여).
인터페이스 유닛의 가열 회로의 경우와 같이, 트리오 변환기: 온도 변환기(78), 유동 변환기(80) 및 압력 변환기(82)가 냉수 공급 파이프(64)를 따라 제공된다. 다른 온도 변환기(84)가 또한 열 교환기(12)의 출력측 회로(16)의 출구와 전기 가열기(68) 중간에서 파이프(66)에 제공된다. 이들 변환기는 다시 모두 전술된 프로세서에 동작식으로 연결되거나 어드레스 가능하다.
냉수 공급 라인(64)에는 자기 또는 전기 물 컨디셔너(86), 전동식 및 조절 가능한 밸브(88)(모든 전동식 밸브와 마찬가지로 전술된 프로세서에 의해 제어될 수도 있음), 역류 방지 밸브(90) 및 팽창 용기(92)가 또한 도시되어 있다. 조절 가능한 밸브(88)는 온수의 원하는 온도(예를 들어, 온도 변환기(76)에 의해 측정됨)를 유지하기 위해 냉수의 유동을 조절하도록 제어될 수 있다.
밸브(94, 96)는 각각 냉수 및 가열된 물의 저장을 위한 외부 저장 탱크에 연결을 위해 또한 제공된다. 마지막으로, 이중 체크 밸브(98)는 냉수 공급 파이프(64)를 다른 밸브(100)에 연결하는데, 이 밸브는 더 많은 물 또는 물과 부식 억제제의 혼합물로 가열 회로를 충전하기 위해 이전에 언급된 밸브(52)에 연결하기 위해 충전 루프와 함께 사용될 수 있다.
도 10은 교차하는 다양한 파이프를 도시하고 있지만, 이들 교차가 노드(20)와 같이 노드로서 도시되어 있지 않으면, 도면의 상기 설명으로부터 이제 명백해야 하는 바와 같이, 교차로서 도시되어 있는 2개의 파이프는 서로 통신하지 않는다는 것에 유의하여야 한다.
도 10에는 도시되어 있지 않지만, 열 교환기(12)는 열 저장 매체에 열을 투입하도록 구성된 하나 이상의 부가의 전기 가열 요소를 포함할 수도 있다. 이는 직관에 어긋나는 것처럼 보일 수도 있지만, 이제 설명되는 바와 같이 그렇게 하는 것이 경제적으로 합리적일 때의 시간에 열 저장 매체를 미리 충전하기 위해 전기적 에너지의 사용을 허용한다.
증가된 또는 감소된 수용의 시간을 고려하고 공급 용량에 대한 수요를 더 양호하게 균형화하기 위해 소비자 거동을 구체화하는 것을 돕기 위해, 전기의 유닛의 비용이 일시에 따라 변하는 요율을 갖는 것이 에너지 공급 회사의 오랜 관행이었다. 역사적으로, 요율 계획은 발전 및 소비 모두의 기술을 반영하여 다소 조잡했다. 그러나, 국가의 발전 구조 내로의 전력의 재생 에너지원 - 태양광 전력(예를 들어, 태양광 전지, 패널 및 농장으로부터) 및 풍력과 같은 - 의 증가하는 통합은 더 동적인 에너지 가격 책정의 개발에 박차를 가했다. 이 접근법은 이러한 날씨 의존성 발전에 고유한 가변성을 반영한다. 초기에, 이러한 동적 가격 책정이 대체로 대규모 사용자로 제한되었고, 점진적으로 동적 가격 책정이 가정용 소비자에게 제공되고 있다.
가격 책정의 동적성의 정도는 국가마다, 또한 특정 국가 내의 상이한 생산자 사이에도 다르다. 극단적으로 "동적" 가격 책정은 하루 동안 상이한 시간 윈도우에 상이한 요율의 제공에 불과하고, 이러한 요율은 변동 없이 몇 주, 몇 달 또는 계절에 적용될 수도 있다. 그러나, 몇몇 동적 가격 체계는 공급자가 하루전 통지 미만으로 가격을 변경하는 것이 가능하고 - 따라서 예를 들어 고객은 내일 30분 슬롯에 대해 오늘 가격을 제공받을 수도 있다. 일부 국가에서는 6분 정도의 짧은 시간 슬롯이 제공되며, 아마도 에너지 소비 장비에 "지능"을 포함함으로써 향후 요율을 소비자에게 통지하는 리드 타임이 더 감소될 수 있다.
태양광 및 풍력 설비에 의해 생산할 가능성이 있는 에너지의 양과 난방 및 냉방을 위한 전력 수요의 규모의 모두를 예측하기 위해 단기 및 중기 날씨 예측을 사용하는 것이 가능하기 때문에, 극한의 수요의 기간을 예측하는 것이 가능해진다. 상당한 재생 발전 용량을 갖는 몇몇 발전 회사는 전기에 대해 마이너스 과금을 부과하는 것으로 알려져 있다 - 말 그대로 초과 전력을 사용하는 고객에게 비용을 지불하는 것이다. 더 종종, 전력은 일반적인 요율의 작은 분율로 제공될 수도 있다.
전기 가열기를 본 개시내용에 따른 시스템의 열 교환기와 같은 에너지 저장 유닛에 통합함으로써, 소비자가 저비용 공급의 기간을 활용하고 높은 에너지 가격의 시간에 전력에 대한 그 의존도를 감소시키는 것이 가능해진다. 이는 개별 소비자에게 이점이 될 뿐만 아니라, 화석 연료를 연소함으로써 초과 수요가 충족되어야 할 때의 시간에 수요를 감소시킬 수 있기 때문에 더 일반적으로 유익하다.
인터페이스 유닛의 프로세서는 인터넷과 같은 데이터 네트워크에 대한 유선 또는 무선 연결(또는 양자 모두)을 가져, 프로세서가 에너지 공급자로부터 동적 가격 책정 정보를 수신하는 것을 가능하게 한다. 프로세서는 또한 바람직하게는 히트 펌프에 명령을 송신하고 히트 펌프로부터 정보(예를 들어, 상태 정보 및 온도 정보)를 수신하기 위해 히트 펌프에 대한 데이터 링크 연결(예를 들어, ModBus)을 갖는다. 프로세서는 가정의 거동을 학습하는 것을 가능하게 하는 로직*을 갖고, 이와 동적 가격 책정 정보에 의해, 프로세서는 난방 시스템을 미리 충전하기 위해 더 저렴한 전기를 사용할지 여부와 시기를 결정하는 것이 가능하다. 이는 열 교환기 내부의 전기 요소를 사용하여 에너지 저장 매체를 가열하는 것일 수도 있지만, 대안적으로 이는 히트 펌프를 정상보다 더 높은 온도 - 예를 들어, 섭씨 40 내지 48도가 아닌 섭씨 60도 - 로 구동하는 것일 수 있다. 히트 펌프의 효율은 더 고온에서 동작할 때 감소하지만, 이는 더 저렴한 전기를 언제 어떻게 가장 양호하게 사용하는지 결정할 때 프로세서에 의해 고려될 수 있다.
*시스템 프로세서는 인터넷 및/또는 공급자의 인트라넷과 같은 데이터 네트워크에 연결 가능하기 때문에, 로컬 시스템 프로세서는 외부 컴퓨팅 파워로부터 이점을 얻을 수 있다. 따라서, 예를 들어 인터페이스 유닛의 제조자는 컴퓨팅 파워가 예를 들어, 예측; 점유; 활동; 요율(단기/장기); 일기 예보(이들이 로컬 프로세서에 의한 쉬운 사용을 위해 미리 처리될 수 있기 때문에 일반적으로 이용 가능한 일기 예보에 바람직할 수도 있고, 이들은 또한 인터페이스 유닛이 설치되어 있는 부동산의 상황, 위치, 노출에 매우 구체적으로 맞춰질 수도 있음); 거짓 양성 및/또는 거짓 음성의 식별의 계산을 위해 제공되는 클라우드 존재(또는 인트라넷)를 가질 가능성이 높다.
온수 공급 시스템으로부터의 과열된 물에 의한 화상의 위험으로부터 사용자를 보호하기 위해 화상 보호 특징을 제공하는 것이 합리적이다. 이는 열 교환기의 출력 회로를 떠날 때 냉수 공급부로부터의 냉수를 온수 내에 혼합하기 위해 전기적으로 제어 가능한(조절 가능한) 밸브를 제공하는 형태를 취할 수도 있다(추가 밸브는 이전에 언급된 기존 밸브(94, 96)에 대한 노드 사이에 장착될 수 있음).
도 10은 인터페이스 유닛의 "내부 장치(guts)"로 고려될 수도 있는 것을 개략적으로 도시하고 있지만 이들 "내부 장치"에 대한 어떠한 컨테이너도 도시하고 있지 않다. 본 개시내용에 따른 인터페이스 유닛의 중요한 용례는 이전에 가스 연소식 복합 보일러(또는 그렇지 않으면 이러한 보일러가 설치될 수도 있음)가 제공된 주택의 공간 난방 및 온수 요구에 실용적인 기여자로서 히트 펌프가 사용되는 것을 가능하게 하기 위한 수단으로서 이고, 통상적으로 콤비 보일러의 경우와 마찬가지로, 미관 및 안전의 모두를 위해 컨테이너를 제공하는 것이 종종 편리할 것이라는 것이 이해될 수 있을 것이다. 더욱이, 바람직하게는 임의의 이러한 컨테이너는 콤비 보일러 - 전형적으로 종종 주방 캐비닛과 공존하는 주방에서 전형적으로 벽 장착됨 - 의 직접 교체를 가능하게 하는 폼 팩터에 맞도록 치수 설정될 것이다. 높이, 폭 및 깊이를 갖는 일반적으로 직사각형 직육면체의 형태(물론 미관, 인체 공학 또는 안전을 위해 곡면이 컨테이너의 임의의 또는 모든 표면에 사용될 수도 있음)에 기초하여, 적합한 크기가 대략적인 범위: 높이 650 mm 내지 800 mm; 폭 350 mm 내지 550 mm; 깊이 260 mm 내지 420 mm; 예를 들어 800 mm 높이, 500 mm 폭, 400 mm 깊이이지만, 더 크고 특히 더 높은 유닛이 이들을 수용할 수 있는 용례에 사용을 위해 제공될 수도 있다.
가스 콤비 보일러에 대한 본 개시내용에 따른 인터페이스 유닛의 하나의 주목할만한 차이는, 후자의 컨테이너가 일반적으로 고온 연소 챔버의 존재로 인해 불연성 재료 - 강철과 같은 - 로 제조되어야 하지만, 인터페이스 유닛의 내부 온도는 일반적으로 상당히 섭씨 100도 미만, 전형적으로 섭씨 70도 미만, 및 종종 섭씨 60도 미만일 것이라는 것이다. 따라서, 인터페이스 유닛용 컨테이너를 제조할 때, 목재, 대나무 또는 종이와 같은 가연성 재료를 사용하는 것이 실용적이게 된다.
연소의 결핍은 또한 일반적으로 가스 콤비 보일러의 설치에 적합하지 않은 것으로서 결코 고려되지 않을 것인 위치에 인터페이스 유닛을 설치하는 가능성을 개시하고 - 물론, 가스 콤비 보일러와 달리, 본 개시내용에 따른 인터페이스 유닛은 배기 가스에 대한 연도를 필요로 하지 않는다. 따라서, 예를 들어, 주방 조리대 아래에 설치를 위한 인터페이스 유닛을 구성하고, 심지어 카운터 아래 코너로 대표되는 악명 높은 데드 스팟을 사용하는 것이 가능해진다. 이러한 위치에 설치를 위해 인터페이스 유닛은 실제로 카운터 찬장 아래에 일체화될 수 있다 - 바람직하게는 주방 캐비닛의 제조자와의 협력을 통해 -. 그러나, 배치를 위한 최대 융통성이 소정 형태의 캐비닛 후방에 효과적으로 안착되는 인터페이스 유닛을 가짐으로써 유지될 것이고, 캐비닛은 인터페이스 유닛에 대한 액세스를 허용하도록 구성된다. 인터페이스 유닛은 이어서 바람직하게는 순환 펌프(36)가 입력측 회로의 유로로부터 결합 해제되기 전에 순환 펌프(36)가 열 교환기(12)로부터 이격하여 활주되어 나가는 것을 허용하도록 구성될 것이다.
붙박이 주방에서 빈번히 낭비되는 다른 공간, 즉, 카운터 찬장 아래 공간을 활용하는 것도 또한 고려될 수 있다. 150 mm 초과의 높이, 및 대략 600 mm의 깊이, 300, 400, 500, 600 mm 이상의 폭을 갖는 공간이 종종 더 많이 있다(캐비닛을 지지하는 임의의 다리에 대해 여유가 있어야 함). 특히, 신규 설치의 경우 또는 콤비 보일러가 주방 수리와 함께 교체되는 경우, 적어도 인터페이스 유닛의 열 교환기를 수용하기 위해 이들 공간을 사용하거나 주어진 인터페이스 유닛에 대해 하나 초과의 열 교환기 유닛을 사용하는 것이 합리적이다.
특히, 벽 장착을 위해 설계된 인터페이스 유닛의 경우, 인터페이스 유닛의 용례가 무엇이든 잠재적으로 유익하지만, 인터페이스 유닛을 복수의 모듈로서 설계하는 것이 종종 바람직할 것이다. 이러한 설계에 의해, 상변화 재료의 존재가 열 교환기만으로 25 kg 초과의 중량이 되게 할 수 있기 때문에, 모듈 중 하나로서 열 교환기를 갖는 것이 편리할 수 있다. 건강 및 안전의 이유로 그리고 1인 설치를 용이하게 하기 위해, 인터페이스 유닛은 그 어느 것도 중량이 약 25 kg를 초과하지 않는 모듈의 세트로서 배송될 수 있는 것을 보장하는 것이 바람직할 것이다.
이러한 중량 제약은 모듈 중 하나를 구조에 인터페이스 유닛을 장착하기 위한 섀시로 만듬으로써 지지될 수 있다. 예를 들어, 인터페이스 유닛이 기존 가스 콤비 보일러 대신 벽에 장착되어야 하는 경우, 다른 모듈이 지지되는 섀시가 먼저 벽에 고정될 수 있으면 편리할 수 있다. 바람직하게는 섀시는 교체되는 콤비 보일러를 지지하는 데 사용되는 기존 고정 지점의 위치와 함께 작동하도록 설계된다. 이는 잠재적으로 인기 있는 가스 콤비 보일러의 간격과 위치에 따라 미리 형성된 고정 구멍을 갖는 "범용" 섀시를 제공함으로써 잠재적으로 행해질 수 있다. 대안적으로, 특정 제조자의 보일러의 것들과 일치하는 구멍 위치/크기/간격을 각각 갖는 다양한 섀시를 생산하는 것이 비용 효율적일 수 있다. 이어서 관련 제조자의 보일러를 교체할 올바른 섀시를 지정하기만 하면 된다. 이 접근법에는 다수의 이점이 있는데: 고정 볼트를 사용하기 위해 플러그에 더 많은 구멍을 드릴링할 필요성을 회피하고 - 이는 표시하고 구멍을 드릴링하고 세정하는 데 필요한 시간을 제거할 뿐만 아니라 설비가 발생하는 주택의 구조를 더 약화시킬 필요성을 회피하는데 - 이는 "스타터 주택" 및 다른 저비용 주택에 빈번히 사용되는 저비용 건축 기술 및 재료를 고려할 때 중요한 고려 사항일 수 있다.
바람직하게는 열 교환기 모듈과 섀시 모듈은 함께 결합되도록 구성된다. 이 방식으로, 분리 가능한 체결구에 대한 필요성을 회피하는 것이 가능하여, 설치 시간을 다시 절약할 수도 있다.
바람직하게는 부가 모듈은 열 교환기(12)의 출력측 회로(16)를 건물내 온수 시스템에 결합하기 위한 제1 상호 연결부(예를 들어, 62, 74)를 포함한다. 바람직하게는 부가 모듈은 또한 열 교환기(12)의 입력측 회로(14)를 히트 펌프에 결합하기 위한 제2 상호 연결부(예를 들어, 38, 24)를 포함한다. 바람직하게는 부가 모듈은 또한 인터페이스 유닛이 사용될 건물의 열 회로에 인터페이스 유닛을 결합하기 위한 제3 상호 연결부(예를 들어 42, 28)를 포함한다. 섀시에 연결부를 먼저 장착하기보다는, 벽에 자체로 직접 연결된 섀시에 열 교환기를 장착함으로써, 열 교환기의 중량이 벽에 더 근접하게 유지되어, 인터페이스 유닛을 벽에 고정하는 벽 설비에 대한 캔틸레버 하중 효과를 감소시킨다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
상변화 재료
일 적합한 종류의 상변화 재료는 가정용 온수 공급을 위해 그리고 히트 펌프와 조합하여 사용을 위해 관심 온도에서 고체-액체 상변화를 갖는 파라핀 왁스이다. 특히 관심이 있는 것은 섭씨 40 내지 60도 범위의 온도에서 용융되는 파라핀 왁스이고, 이 범위 내에서 특정 용례에 맞도록 상이한 온도에서 용융되는 왁스가 발견될 수 있다. 전형적인 잠열 용량은 약 180 kJ/kg 내지 230 kJ/kg이고 비열은 아마도 액상에서 2.27 Jg-1K-1이고, 고상에서 2.1 Jg-1K- 1이다. 융해 잠열을 사용하여 매우 상당한 양의 에너지가 저장될 수 있다는 것을 알 수 있다. 그 융점을 초과하여 상변화 액체를 가열함으로써 더 많은 에너지가 또한 저장될 수 있다. 예를 들어, 전기 비용이 비교적 낮고 곧 온수에 대한 요구가 있을 것이라고 예측될 수 있을 때(전기가 아마도 비용이 더 많이 들 가능성이 있거나 더 많이 들 것으로 알려질 때의 시간에), 열 에너지 저장소를 "과열"시키기 위해 정상보다 더 높은 온도에서 히트 펌프를 작동하는 것이 합리적일 수 있다.
왁스의 적합한 선택은 n-트리코산(C23) 또는 파라핀(C20-C33)과 같은, 대략 섭씨 48도에서 융점을 갖는 것일 수도 있다. 열 교환기(히트 펌프에 의해 공급되는 액체와 열 교환기 내의 상변화 재료 사이)를 가로지르는 표준 3 K 온도 차이를 적용하는 것은 대략 섭씨 51도의 히트 펌프 액체 온도를 제공한다. 그리고 출력측에 유사하게, 3 K 온도 강하를 허용하면, 본 출원인은 일반적인 가정용 온수에 만족스러운 섭씨 45도의 수온에 도달하지만 - 주방 수도꼭지에 대해 충분히 고온이지만, 샤워/욕실 수도꼭지에 대해 잠재적으로 약간 높음 - 명백하게 수온을 감소시키기 위해 냉수가 항상 유동에 추가될 수 있다. 물론, 가정이 더 낮은 온수 온도를 수용하도록 훈련을 받았으면, 또는 이들이 몇몇 다른 이유로 허용 가능한 경우, 잠재적으로 더 낮은 융점을 갖는 상변화 재료가 고려될 수도 있지만, 일반적으로 45 내지 50 범위의 상전이 온도가 양호한 선택일 가능성이 있다. 명백히, 본 출원인은 이러한 온도에서 물을 저장하는 것으로부터 레지오넬라균의 위험을 고려하기를 원할 것이다.
히트 펌프(예를 들어, 지열원 또는 공기 공급원 히트 펌프)는 최대 섭씨 60도의 동작 온도(냉매로서 프로판을 사용하여, 최대 섭씨 72도의 동작 온도가 가능함)를 갖지만, 그 효율은 섭씨 45 내지 50도 범위의 온도에서 작동할 때 훨씬 더 높은 경향이 있다. 따라서, 섭씨 48도의 상전이 온도로부터, 본 출원의 섭씨 51도가 만족스러울 가능성이 있다.
히트 펌프의 온도 성능이 또한 고려되어야 한다. 일반적으로, 최대 ΔT(히트 펌프에 의해 가열된 유체의 입력 온도와 출력 온도 사이의 차이)는 바람직하게는 섭씨 5 내지 7도 범위에서 유지되지만, 섭씨 10도만큼 높을 수 있다.
파라핀 왁스가 에너지 저장 매체로 사용을 위해 바람직한 재료이지만, 이들이 유일한 적합한 재료는 아니다. 염 수화물은 또한 본 발명의 것들과 같은 잠열 에너지 저장 시스템에 적합하다. 이 문맥에서 염 수화물은 무기 염과 물의 혼합물이고, 상변화는 물의 모두 또는 대부분의 손실을 수반한다. 상전이시에, 수화물 결정은 무수(또는 덜 수성) 염과 물로 분할된다. 염 수화물의 장점은, 이들이 파라핀 왁스보다 더 높은 열 전도율(2 내지 5배 더 높음), 및 상전이에 따른 훨씬 더 작은 체적 변화를 갖는다는 것이다. 현재 용례를 위한 적합한 염 수화물은 대략 섭씨 48 내지 49도의 융점, 및 200/220 kJ/kg의 잠열을 갖는 Na2S2O3.5H2O이다.
단순히 에너지 저장의 관점에서, 섭씨 40 내지 50도 범위를 상당히 초과하는 상전이 온도를 갖는 PCM을 사용하는 것이 또한 고려될 수 있다. 예를 들어, 파라핀 왁스, 왁스는 광범위한 융점으로 이용 가능함:
대략 섭씨 40도의 융점을 갖는 n-헤니코산(C24);
대략 섭씨 44.5의 융점을 갖는 n-도코산(C21);
대략 섭씨 52도의 융점을 갖는 n-테트라코산(C23);
대략 섭씨 54도의 융점을 갖는 n-펜타코산(C25);
대략 섭씨 56.5도의 융점을 갖는 n-헥사코산(C26);
대략 섭씨 59도의 융점을 갖는 n-헵타코산(C27);
대략 섭씨 64.5도의 융점을 갖는 n-옥타코산(C28);
대략 섭씨 65도의 융점을 갖는 n-노나코산(C29);
대략 섭씨 66도의 융점을 갖는 n-트리아코산(C30);
대략 섭씨 67도의 융점을 갖는 n-헨트리아코산(C31);
대략 섭씨 69도의 융점을 갖는 n-도트리아코산(C32);
대략 섭씨 71도의 융점을 갖는 n-트리아트리아코산(C33);
대략 섭씨 58 내지 60도의 융점을 갖는 파라핀(C22-C45);
대략 섭씨 66 내지 68도의 융점을 갖는 파라핀(C21-C50);
대략 섭씨 69 내지 71도의 융점을 갖는 RT 70 HC.
대안적으로, CH3COONa.3H2O와 같은 염 수화물 - 대략 섭씨 58도의 융점 및 226/265 kJ/kg의 잠열을 가짐 - 이 사용될 수도 있다.
지금까지, 열 에너지 저장소는 각각 하나 이상의 코일 또는 루프의 형태의 입력 및 출력 회로를 갖는 열 교환기 내에 단일 질량의 상변화 재료를 갖는 것으로서 대체로 설명되었다. 그러나, 예를 들어 출력 회로(바람직하게는 (가정용) 온수 시스템을 위해 온수를 제공하는 데 사용됨)가 그로부터 열을 추출하는 열 전달 액체에 의해 둘러싸여 있는 복수의 밀봉된 본체 - 예를 들어 금속(예를 들어, 구리 또는 구리 합금) 실린더(또는 다른 세장형 형태) - 에 상변화 재료를 캡슐화하는 것이 열 전달 속도 관점에서 또한 유익할 수도 있다.
이러한 구성에서 열 전달 액체는 열 교환기 내에서 밀봉될 수도 있거나, 더 바람직하게는 열 전달 액체는 에너지 저장소를 통해 유동할 수도 있고 열 에너지 저장소 내에 입력 열 전달 코일의 사용 없이 녹색 에너지원(예를 들어, 히트 펌프)으로부터 열을 전달하는 열 전달 액체일 수도 있다. 이 방식으로, 입력 회로는 하나의(또는 하나 이상 더 일반적으로 다수) 입구와 하나 이상의 출구에 의해 단순히 제공될 수도 있어, 열 전달 액체는 코일 또는 다른 규칙적인 도관에 의해 제한되지 않고 열 교환기를 통해 자유롭게 통과하고, 열 전달 액체는 캡슐화된 PCM으로 또는 PCM으로부터 그리고 이어서 출력 회로 상으로(따라서 출력 회로의 물로) 열을 전달한다. 이 방식으로, 입력 회로는 열 전달 액체에 대한 하나 이상의 입구와 하나 이상의 출구, 그리고 캡슐화된 PCM을 지나 에너지 저장소를 통한 자유형 경로(들)에 의해 정의된다.
바람직하게는 PCM은, 열 전달 유체가 바람직하게는 파이프 위에 - 입구로부터 출구까지의 경로 상에서 또는, 입력 코일이 사용되면, 열 에너지 저장소 내에 제공된 하나 이상의 임펠러에 의해 유도되는 바와 같이, 측방향으로(또는 파이프 또는 다른 캡슐화 인클로저의 길이에 대해 횡방향으로) 유동하도록 배열된 상태로 하나 이상의 이격된 배열(예를 들어, 엇갈린 파이프 열과 같은, 각각의 열은 복수의 이격된 파이프를 포함함)로 배열된 다수의 세장형 폐쇄 단부 파이프에 캡슐화된다.
선택적으로, 출력 회로는 에너지 저장소의 상단에 있도록 배열되고 캡슐화된 PCM 위에 위치될 수도 있는데 - 그 컨테이너는 수평으로 또는 입력 루프 또는 코일 위에(대류가 에너지 저장소를 통해 상향으로 에너지 전달을 지원하도록) 또는 입구 방향이 캡슐화된 PCM에 대해 그리고 선택적으로 위의 출력 회로를 향해 열 전달 액체를 유입하는 상태로 배치될 수도 있다. 하나 이상의 임펠러가 사용되는 경우, 바람직하게는 임펠러 또는 각각의 임펠러는 외부에 장착된 모터에 자기적으로 결합되어 - 에너지 저장소 인클로저의 무결성이 손상되지 않게 된다.
선택적으로 PCM은 20 내지 67 mm 범위, 예를 들어 22 mm, 28 mm, 35 mm, 42 mm, 54 mm 또는 67 mm의 공칭 외경을 갖는 전형적으로 원형 단면의 세장형 튜브에 캡슐화될 수도 있고, 전형적으로 이들 튜브는 배관용 용도에 적합한 구리로 형성될 것이다. 바람직하게는, 파이프는 22 mm 내지 54 mm, 예를 들어 28 mm 내지 42 mm 외경이다.
열 전달 액체는 바람직하게는 물 또는 유동 첨가제, 부식 억제제, 부동액, 살생물제 중 하나 이상과 혼합된 물과 같은 수성 액체이고, - 예를 들어 적합하게는 물 내에 희석된 중앙 난방 시스템에 사용을 위해 설계된 유형의 억제제 - Sentinel X100 또는 Fernox F1(모두 RTM)과 같은 - 를 포함할 수도 있다.
따라서, 본 출원의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐, 표현 입력 회로는 문맥상 달리 명백히 요구되지 않으면, 방금 설명된 배열을 포함하고 입력 회로의 입력으로부터 그 출력으로의 액체 유동의 경로가 규칙적인 도관에 의해 정의되지 않고 오히려 에너지 저장소의 인클로저 내에서 액체가 실질적으로 자유롭게 유동하는 것을 수반하는 것으로 해석되어야 한다.
PCM은 원형 또는 일반적으로 원형 단면의 복수의 세장형 실린더에 캡슐화될 수도 있고, 실린더는 바람직하게는 하나 이상의 열로 이격되어 배열된다. 바람직하게는 인접 열의 실린더는 서로에 대해 오프셋되어 열 전달 액체로부터 그리고 열 전달 액체로의 열 전달을 용이하게 한다. 선택적으로 입력 열 전달 액체를 입력 매니폴드에 의해 공급된 캡슐화 본체를 향해 그리고 상에 유도하는 복수의 입력 노즐의 형태일 수도 있는 하나 이상의 입력 포트에 의해 캡슐화 본체 둘레의 공간으로 열 전달 액체가 도입되는 입력 장치가 제공된다. 그 출력부에서 노즐의 보어는 일반적으로 단면이 원형일 수도 있거나 캡슐화된 PCM에 열을 더 효과적으로 전달하는 액체의 제트 또는 스트림을 생성하도록 세장형일 수도 있다. 매니폴드는 유량을 증가시키고 압력 손실을 감소시키기 위한 목적으로 단일 단부 또는 대향 단부들로부터 공급될 수도 있다.
열 전달 액체는 녹색 에너지원(예를 들어, 히트 펌프 또는 태양광 온수 시스템)의 펌프 또는 다른 시스템 펌프의 작용의 결과로서 에너지 저장소(12) 내로 펌핑될 수도 있거나, 열 에너지 저장소는 그 자신의 펌프를 포함할 수도 있다. 입력 회로의 하나 이상의 출구에서 에너지 저장소에서 나온 후, 열 전달 액체는 에너지원(예를 들어, 히트 펌프)으로 직접 다시 통과할 수도 있거나 녹색 에너지원으로 복귀하기 전에 난방 설비(예를 들어, 바닥 난방, 라디에이터 또는 몇몇 다른 형태의 공간 난방)로 먼저 통과하도록 하나 이상의 밸브의 사용을 통해, 전환 가능할 수도 있다.
캡슐화 본체는 출력 회로의 코일이 캡슐화 본체 위에 위치된 상태로 수평으로 배치될 수도 있다. 이는 단지 많은 가능한 배열 및 배향 중 하나라는 것이 이해될 수 있을 것이다. 동일한 배열이 수직으로 배열된 캡슐화 본체와 동등하게 양호하게 위치될 수 있다.
대안적으로 PCM 캡슐화를 사용하는 에너지 저장소는 다시 전술된 것들과 같은 원통형 세장형 캡슐화 본체를 사용할 수도 있지만, 이 경우에는 예를 들어 코일의 형태의 도관의 형태의 입력 회로를 갖는다. 캡슐화 본체는 그 장축이 수직으로 배열되고, 입력 코일(14)과 출력 코일(18)이 에너지 저장소(12)의 양 측면에 배치된 상태로 배열될 수도 있다. 그러나, 다시 이 배열은 또한 하단의 입력 회로와 상단의 출력 회로 및 그 장축이 수평으로 배치되어 있는 캡슐화 본체와 같은 대안적인 배향으로 사용될 수 있다. 바람직하게는 하나 이상의 임펠러가 에너지 저장소(12) 내에 배열되어 에너지 전달 액체를 입력 코일(14) 주위로부터 캡슐화 본체를 향해 추진한다. 임펠러 또는 각각의 임펠러는 바람직하게는 자기 구동 시스템을 통해 외부에 장착된 구동 유닛(예를 들어, 전기 모터)에 결합되어 에너지 저장소(12)의 인클로저가 구동 샤프트를 수용하기 위해 천공될 필요가 없게 되어 - 이에 의해 이러한 샤프트가 인클로저에 진입하는 누설의 위험을 감소시킨다.
PCM이 캡슐화되어 있다는 사실 덕분에 에너지 저장을 위해 하나 초과의 상변화 재료를 사용하는 에너지 저장소를 구축하는 것이 즉시 가능해지고, 특히 상이한 전이(예를 들어, 용융) 온도를 갖는 PCM이 조합될 수 있어 이에 의해 에너지 저장소의 동작 온도를 확장하는 에너지 저장 유닛의 생성을 허용한다.
방금 설명한 유형의 실시예에서 에너지 저장소(12)는 열 전달 액체(물 또는 물/억제제 용액과 같은)와 조합하여 잠열로서 에너지를 저장하기 위해 하나 이상의 상변화 재료를 포함한다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
상변화 재료의 상변화에 의해 발생된 압력의 증가에 응답하여 체적이 감소하고 상변화 재료의 역 상변화에 의해 발생된 압력의 감소에 응답하여 다시 팽창하도록 구성된 복수의 탄성 본체는 바람직하게는 캡슐화 본체 내에 상변화 재료를 구비한다(이들은 또한 본 명세서의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이 "벌크" PCM을 사용하는 에너지 뱅크에서 사용될 수도 있음).
다른 양태에 따르면, 본 개시내용은 복수의 제어 가능한 온수 출구를 갖는 온수 공급 설비를 구성하는 방법을 제공하고, 설비는:
제어 가능한 유출 온도를 갖는 출구를 갖는 온수 공급원; 온수 공급원의 출구와 복수의 제어 가능한 온수 출구 사이의 온수 유로에서, 유동 측정 디바이스 및 적어도 하나의 유동 조절기; 유출 온도를 검출하기 위한 제1 온도 센서; 유동 측정 디바이스, 제1 온도 센서 및 적어도 하나의 유동 조절기에 동작식으로 연결된 프로세서를 포함하고; 방법은 제어 가능한 온수 출구 중 제1 출구에 대한 유출 경로에 출구 온도 센서를 배치하는 단계; 제어 가능한 온수 출구 중 제1 출구로부터의 물이 출구 온도 센서 상에 충돌하도록 제어 가능한 온수 출구 중 제1 출구를 개방하는 단계; 출구 온도 센서를 사용하여, 제어 가능한 온수 출구 중 제1 출구로부터의 물의 온도의 시간에 대한 변화를 모니터링함으로써 데이터를 생성하는 단계; 데이터를 프로세서에 공급하는 단계; 프로세서를 사용하여, 제어 가능한 온수 출구 중 제1 출구의 개방 시간에 대한 타이밍 정보, 데이터, 및 제1 온도 센서로부터의 정보를 처리하여, 프로세서가 이후에 제어 가능한 온수 출구 중 제1 출구의 동작을 검출할 때 사용을 위한 온수의 공급원의 유출 온도를 제어하고, 선택적으로 적어도 하나의 유동 조절기를 제어하기 위한 제1 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다.
이 방법은 제어 가능한 온수 출구 중 제2 출구에 대한 유출 경로에 출구 온도 센서를 배치함으로써 복수의 제어 가능한 온수 출구 중 제2 출구에 대한 대응 데이터를 생성하는 단계; 제어 가능한 온수 출구 중 제2 출구로부터의 물이 출구 온도 센서 상에 낙하하도록 제어 가능한 온수 출구 중 제2 출구를 개방하는 단계; 출구 온도 센서를 사용하여, 제어 가능한 온수 출구 중 제2 출구로부터의 물의 온도의 시간에 대한 변화를 모니터링함으로써 제2 데이터를 생성하는 단계;
제2 데이터를 프로세서에 공급하는 단계; 프로세서를 사용하여, 제어 가능한 온수 출구 중 제2 출구의 개방 시간에 대한 타이밍 정보, 제2 데이터, 및 제1 온도 센서로부터의 정보를 처리하여, 프로세서가 이후에 제어 가능한 온수 출구 중 제2 출구의 동작을 검출할 때 사용을 위한 온수의 공급원의 유출 온도를 제어하기 위한 제2 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 출원은 비록 많은 양태가 더 넓은 적용 가능성을 갖는다 하더라도, 일반적으로 공통 문제 세트를 기초로 하는 다수의 자명한 상호 관련된 양태 및 실시예를 포함한다. 특히, 로직 및 제어 방법은 개시된 하드웨어로 동작하는 것에 반드시 제한되지 않고 더 광범위하게 적용될 수도 있지만, 모두 특히 다양한 하드웨어 양태의 하드웨어 및 그 바람직한 변형과 함께 작동하는 데 적합하다. 특정 양태가 다른 특징의 특정 사례에 관련되고 특정 양태에서 설명되거나 청구된 바람직한 특징이 다른 것들에 적용될 수도 있다는 것이 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있을 것이다. 본 개시내용은 상호 동작성의 모든 지점에서 명시적인 언급이 이루어지고 통상의 기술자가 이해할 것으로 예상되고 이에 의해 이해하도록 명시적으로 지시받는 경우, 다루기 힘들 정도로 길어질 것이고, 달리 명시적으로 언급되지 않거나 문맥으로부터 명백히 부적절한 경우, 임의의 양태의 바람직한 특징이 임의의 다른 것에 적용될 수도 있다. 다시, 반복을 회피하기 위해, 많은 양태와 개념은 방법 형태 또는 하드웨어 형태로만 설명될 수도 있지만, 대응 장치 또는 컴퓨터 프로그램 또는 로직은 또한 방법 또는 장치 설명의 경우에 하드웨어를 동작하는 방법의 경우에 개시된 것으로서 취해져야 한다. 상기에 의해 의미하는 것의 예로서, 유체 기반(전형적으로 공기 공급원) 히트 펌프 및 상변화 재료 및 전기 보조 가열 요소 및 프로세서(유닛 내의 또는 원격 또는 양자 모두)에 의한 제어의 조합과 관련하는 하드웨어 및 소프트웨어의 다수의 특징이 있다. 이는 바람직한 용례이지만, 대부분의 방법 및 하드웨어는 다른 히트 펌프(열전 및 지열원) 및 다른 재생 에너지원(예를 들어, 태양광 어레이용 펌프) 및 대체 보조 난방(가스 보일러와 같은 연소 가열기의 덜 바람직한 배열 또는 덜 효율적인 더 고온 더 낮은 COP 히트 펌프를 포함함) 및 다중 온도 열 저장 어레이를 포함하는 대체 열 저장소에 더 일반적으로 적용 가능하다. 더욱이, 임의의 구성요소, 또는 그 상호 작용을 위한 특정 배열을 제공하는 양태는 시스템의 대안 요소에 초점을 맞추는 양태와 함께 자유롭게 사용될 수 있다.

Claims (26)

  1. 가열 기기를 포함하는 공급원으로부터 가열 기기로부터 이격되어 있는 복수의 물 출구로의 가열된 물의 공급을 제어하는 방법이며,
    제1 물 출구로부터 물에 대한 수요를 검출하고, 제1 물 출구와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하고, 물이 공급되는 온도에 대한 목표 수온을 제1 출구와 연관된 제1 목표 수온 값으로 설정하는 단계;
    제2 물 출구로부터 물에 대한 수요를 검출하고, 제2 물 출구와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하고, 물이 공급되는 목표 수온을 제2 출구와 연관된 제2 목표 수온 값으로 재설정하는 단계를 포함하고, 수요는 검출된 유동 특성에 기초하여 출구와 연관되는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 또는 제2 목표 수온 값에서 물의 공급을 제공하기 위해 가열 기기로부터의 가열된 물과 상이한 온도의 물의 혼합을 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가열된 물이 가열 기기로부터 공급되는 온도를 조절하도록 가열 기기를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 유동 특성은 최대 유량 및/또는 미리 결정된 유량으로의 유동의 변화율 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 수요를 식별하는 단계는 출구와 연관된 부가의 정보, 예를 들어 출구와 연관된 전기 수요 또는 점유 신호 및/또는 출구 위치와 연관된 센서 또는 변환기를 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 초과의 출구와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 검출하고 목표 수온을 제3 목표 수온 값으로 설정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 제3 목표 수온 값은 식별된 가능성 있는 물 출구와 연관된 가장 낮은 목표 수온 값인, 방법.
  8. 제6항에 있어서, 제3 목표 수온 값은 식별된 가능성이 있는 물 출구의 목표 수온 값의 중간 온도인, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 기기는 가정용 온수 공급 시스템의 부분이고, 가열 기기는 잠열의 형태로 에너지를 저장하기 위해 상변화 재료의 질량을 포함하는 에너지 저장 장치 및 온수 시스템과 히트 펌프 사이에 결합된 열 교환기, 및 시스템 제어기를 포함하고;
    시스템 제어기는 유동 측정 디바이스로부터 에너지 저장 장치의 상태에 대한 정보를 수신하도록 구성되고; 시스템 제어기는 복수의 제어 가능한 온수 출구 중 임의의 출구의 개방을 감지하고 감지된 온수 유량 및 에너지 저장 장치의 상태에 기초하여, 히트 펌프에 시동 신호를 제공할지 여부를 결정하도록 구성되는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 시스템 제어기는:
    히트 펌프로부터 상태 정보를 수신하고;
    히트 펌프에 시동 신호를 제공할지 여부를 결정할 때 히트 펌프 상태 정보를 사용하도록 구성되는, 방법.
  11. 복수의 제어 가능한 온수 출구를 갖는 가정용 온수 공급 설비이며,
    제어 가능한 유출 온도를 갖는 출구가 있는 온수 공급원;
    공급원과 복수의 제어 가능한 온수 출구 사이의 물 유동에 대한 데이터를 제공하기 위한 유동 측정 디바이스;
    유출 온도를 검출하기 위한 제1 온도 센서;
    유동 데이터를 출구 아이덴티티에 연결하고 복수의 제어 가능한 온수 출구의 각각을 각각의 목표 온도와 연관시키는 파라미터를 저장하는 메모리;
    메모리, 유동 측정 디바이스 및 제1 온도 센서에 동작식으로 연결된 프로세서를 포함하고;
    프로세서는:
    복수의 제어 가능한 온수 출구 중 하나가 개방된 경우, 검출된 유동 특성에 기초하여 복수의 제어 가능한 온수 출구 중 어느 것이 개방되었는지를 결정하고, 이어서 그 결정에 기초하여 제어 가능한 온수 출구 중 결정된 하나에 대한 저장된 파라미터에 따라, 온수 공급원의 유출 온도를 제어하도록 구성되고;
    복수의 제어 가능한 온수 출구 중 다른 하나가 개방된 경우, 복수의 제어 가능한 온수 출구 중 다른 것이 개방되었는지를 결정하고, 이어서 그 결정에 기초하여 제어 가능한 온수 출구 중 결정된 다른 하나에 대한 저장된 파라미터에 따라, 온수 공급원의 유출 온도를 제어하도록 구성되는, 온수 공급 설비.
  12. 제11항에 있어서, 설비는 상변화 재료의 질량을 포함하는 에너지 저장 장치 및 온수 시스템과 히트 펌프 사이에 결합된 열 교환기, 및 시스템 제어기를 포함하고;
    프로세서는:
    유동 측정 디바이스로부터 에너지 저장 장치의 상태에 대한 정보를 수신하고;
    복수의 제어 가능한 온수 출구 중 임의의 출구의 개방을 감지하고 감지된 온수 유량 및 에너지 저장 장치의 상태에 기초하여, 히트 펌프에 시동 신호를 제공할지 여부를 결정하도록 구성되는, 온수 공급 설비.
  13. 제12항에 있어서, 프로세서는:
    히트 펌프로부터 상태 정보를 수신하고;
    히트 펌프에 시동 신호를 제공할지 여부를 결정할 때 히트 펌프 상태 정보를 사용하도록 구성되는, 온수 공급 설비.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 에너지 저장 장치와 온수 공급원의 출구 사이의 유로에 순간 온수기를 더 포함하고, 순간 온수기는 프로세서에 의해 제어되는, 온수 공급 설비.
  15. 제14항에 있어서, 프로세서는 에너지 저장 장치 및 히트 펌프가 충분한 온수를 제공하는 것이 불가능할 때에만 순간 온수기를 활성화하도록 구성되는, 온수 공급 설비.
  16. 제15항에 있어서, 프로세서는 상변화 재료 및 히트 펌프의 상태에 대한 정보에 기초하여 순간 온수기를 제어하도록 구성되는, 온수 공급 설비.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 프로세서는 에너지 소비를 감소시키기 위해 순간 온수기, 히트 펌프 및 상변화 재료로부터의 에너지의 사용을 관리하는 로직을 구비하는, 온수 공급 설비.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 프로세서는 충분한 온수를 제공하기 위해 우선적으로 에너지 저장 장치 및 이어서 히트 펌프에 의존하도록 구성되는, 온수 공급 설비.
  19. 순간 물 가열 기기, 기기로부터 이격되어 있는 제어 가능한 복수의 물 출구, 기기로부터 가열된 물을 복수의 제어 가능한 물 출구에 공급하도록 배열된 물 공급 라인, 및 물 공급 라인의 특성 또는 상태를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서, 및 적어도 하나의 센서에 결합된 프로세서를 포함하는 가정용 물 공급 설비이며,
    프로세서는:
    제어 가능한 물 출구에 공급하는 물 공급 라인을 모니터링하고 물 출구 중 제1 물 출구로부터 물에 대한 수요를 검출하기 위해 적어도 하나의 센서를 사용하고;
    검출된 유동 특성에 기초하여 제1 물 출구와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하고, 물이 공급되는 온도에 대한 목표 수온을 제1 물 출구와 연관된 제1 목표 수온으로 설정하고;
    복수의 물 출구 중 제2 물 출구로부터 물에 대한 수요를 검출하고;
    검출된 유동 특성에 기초하여 제2 물 출구와 연관될 가능성이 있는 것으로서 수요를 식별하고, 물이 공급되는 온도에 대한 목표 수온을 제2 출구와 연관된 제2 목표 수온으로 설정하도록 구성되는, 물 공급 설비.
  20. 제19항에 있어서, 하나 이상의 센서는 바람직하게는 기기와 복수의 제어 가능한 물 출구 사이에 위치된 물 공급 라인 내의 압력을 감지하기 위한 압력 센서를 포함하는, 물 공급 설비.
  21. 제19항에 있어서, 하나 이상의 센서는 바람직하게는 기기와 복수의 제어 가능한 물 출구 사이에 위치된 물 공급 라인 내의 유동을 측정하기 위한 유동 센서를 포함하는, 물 공급 설비.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 기기는 가열된 물을 냉수의 공급물과 혼합하기 위한 밸브를 포함하고, 밸브는 프로세서에 의해 제어되는, 물 공급 설비.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 기기는 상변화 재료를 포함하는 에너지 저장 장치를 포함하고, 에너지 저장 장치는 상변화 재료의 잠열을 사용하여 에너지를 저장하도록 구성되는, 물 공급 설비.
  24. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 기기는 프로세서에 결합된 재생 열원, 바람직하게는 히트 펌프를 포함하는, 물 공급 설비.
  25. 제16항에 종속된 제17항에 있어서, 재생 열원은 에너지 저장 장치에 에너지를 공급하도록 배열되는, 물 공급 설비.
  26. 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 기기는 프로세서의 제어 하에 순간 온수기를 포함하고, 순간 온수기는 네트워킹된 에너지 공급부로부터 에너지를 수용하도록 배열되는, 물 공급 설비.
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