KR20230159382A - 에너지 및 물 사용량 감소를 지원하는 방법 시스템및 장치 - Google Patents

에너지 및 물 사용량 감소를 지원하는 방법 시스템및 장치 Download PDF

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KR20230159382A
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KR
South Korea
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hot water
heat pump
processor
heat
phase change
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피터 코노발치크
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옥토퍼스 에너지 히팅 리미티드
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Abstract

건물 내 온수 공급 시스템, 상기 온수 공급 시스템에서 물을 가열하도록 배치되는 히트 펌프, 상기 온수 시스템 및 상기 히트 펌프 사이에 연결된 열 교환기 및 상 변화 물질의 질량을 함유하는 에너지 저장 장치, 및 상기 온수 공급 시스템의 출구의 개방에 기초하여 상기 히트 펌프에 신호를 제공하는 프로세서를 포함하는 설비가 제공된다. 상 변화 물질의 질량은 적어도 상기 히트 펌프가 상기 온수 공급 시스템에서 물을 가열하기 시작할 때까지 상기 온수 공급 시스템의 출구가 개방될 때부터의 시간 동안 기설정된 양의 물을 기설정된 온도로 가열하기에 충분한 잠열 용량을 가지고 있다.
또한, 이러한 설비에서 히트 펌프롤 제어하는 방법으로서, 프로세서가 상기 온수 공급 시스템의 출구의 개방을 감지하고, 감지된 온수 유량, 상기 에너지 저장 장치의 상태, 상기 히트 펌프의 상태에 기초하여, 상기 히트 펌프에 시작 신호를 제공할지 여부를 결정하는 것을 포함하는 방법이 제공된다.

Description

에너지 및 물 사용량 감소를 지원하는 방법 시스템 및 장치
본 발명은 상 변화 재료들에 기초한 에너지 저장 장치를 포함하는 건물 내 온수 공급 시스템을 포함하는 설비를 위한 방법, 시스템, 및 장치에 관한 것이다.
지침 2012/27/EU (Directive 2012/27/EU)에 따르면, 건물은 유럽 연합 (EU)의 최종 에너지 소비량의 40% 및 CO2 배출량의 36%를 차지한다. 2016년 유럽 연합 집행위원회 보고서 (EU Commission report) “현재와 미래 (2020 - 2030) 난방/냉방 연료 배치 (화석/재생 에너지)에 대한 매핑 및 분석”은 유럽 연합 가정에서의 난방 및 온수가 최종 에너지 사용 (192.5 Mtoe)의 합의 79%를 차지한다고 결론지었다. 유럽 연합 집행위원회는 또한 “유로스태트(Eurostat)의 2019년 수치에 따르면, 난방 및 냉방의 약 75%가 여전히 화석 연료에서 발생하는 반면 22%만이 재생 가능 에너지에서 발생한다”고 보고한다. 유럽 연합의 기후 및 에너지 목표를 달성하려면 난방 및 냉방 부문에서 에너지 소비를 대폭 줄이고 화석 연료의 사용을 줄여야 한다. 히트 펌프(공기, 땅 또는 물에서 끌어온 에너지 사용하는)은이 문제를 해결하는데 잠재적으로 중요한 기여를 하는 것으로 확인되었다.
많은 국가에서 탄소 발자국(carbon footprint)를 줄이기 위한 정책과 압력이 있다. 예를 들어, 2020년 영국에서 영국 정부가 2025년까지 기존 수준에 비해 75에서 80%까지 새 주택으로부터의 탄소 배출을 줄이겠다는 제안과 함께 미래 주택 기준(Future Homes Standard)에 백서를 발행했다. 또한 2025년부터 새 주택에 가스 보일러를 설치하는 것을 금지한다는 것을 2019년 초에 발표했다. 제출 당시 영국에서는 건물의 난방에 사용되는 총 에너지의 78%가 가스에서 나오는 반면에, 12%는 전기에서 나오는 것으로 보고되었다.
영국에는 가스 연소식 중앙 난방을 갖춘, 2-3 개 이하의 침실을 갖는, 작은 건물들이 많이 있고, 이러한 건물들의 대부분은 보일러가 순간 온수 히터기 및 중앙 난방용 보일로러 작동하는 콤비 보일러(combination boiler)로 알려진 것을 사용한다. 콤비 보일러는 소형 폼 팩터(form factor)를 갖추고 “무제한” 온수(20~35kW 출력)의 즉각적인 공급원을 제공하며, 온수 저장이 필요하지 않기 때문에 인기가 있다. 이러한 보일러는 평판이 좋은 제조업체로부터 비교적 저렴하게 구입할 수 있다. 온수 저장 탱크 없이 가능하고 소형 폼 팩터라는 것은 일반적으로 소형 아파트나 주택(주로 주방 벽걸이)에도 이러한 보일러를 수용할 수 있고, 1인 1일 작업으로 새로운 보일러를 설치할 수 있음을 의미한다. 따라서, 새로운 콤비 가스 보일러를 저렴하게 설치할 수 있다. 새로운 가스 보일러에 대한 금지가 임박함에 따라, 가스 콤비 보일러를 대신할 대체 열원이 필요하게 되었다. 게다가, 이전에 설치된 콤비 보일러는 결국 몇 가지 대안으로 교체가 필요하다.
히트 펌프는 화석 연료에 대한 의존도를 줄이고 CO2에 배출을 줄이기 위해서 필요한 잠재적인 솔루션으로 제안되었지만, 그것들은 더 작은 가정(및 소형 상업) 구내에서 가스 연소식 보일러를 교체하는 문제 또는 기술적, 상업적, 및 실용적인 여러 문제로 현재 적합하지 않다. 그것들은 전형적으로 매우 크고, 건물의 외부에 상당한 크기의 유닛이 필요하다. 따라서, 전형적인 콤비 보일러가 있는 건물에 그것들을 장착하는 것은 쉽지 않다. 전형적인 가스 보일러와 동등한 출력을 제공할 수 있는 유닛은 현재 비싸고 상당한 전기 수요가 필요할 수 있다. 유닛 자체가 가스 연소식 등가물의 몇 배로 비용이 들 뿐만 아니라, 크기와 복잡성은 설비가 기술적으로 복잡하고 비용이 많이 든다는 것을 의미한다. 온수를 위한 저장 탱크도 필요한데, 이는 소형 가정용 주거지에서 히트 펌프의 사용을 방해하는 또 다른 요인이다. 또 다른 기술적 문제는 히트 펌프가 요청에 응답하여 열을 만들기 시작하는데까지 상당한 시간이, 자체 점검을 위한 대략 30초 이후에 열을 올리기 위한 약간의 시간 - 따라서 온수를 요청하고 그것이 전달되는 사이에 1분 이상이 지연되는 시간이, 요구되는 경향이 있다는 것이다. 이러한 이유로, 히트 펌프 및/또는 태양을 이용하는 시도된 재생에너지 솔루션은 전형적으로 온수 저장 탱크(공간 요청, 열 손실 및 레지오넬라균의 위험이 있음)를 위한 방이 있는 대형 건물에 적용될 수 있다.
따라서, 특히 더 작은 가정용 주거지의 경우, 가스 콤비 보일러를 대체할 수 있는 적절한 기술을 찾는 문제에 대한 솔루션을 제공할 필요가 있다.
제1 양태에서, 건물 내 온수 공급 시스템, 온수 공급 시스템에서 물을 가열하도록 배치되는 히트 펌프, 온수 시스템 및 히트 펌프 사이에 연결된 열 교환기 및 상 변화 물질의 질량을 함유하는 에너지 저장 장치, 및 온수 공급 시스템의 출구의 개방에 기초하여 히트 펌프에 신호를 제공하는 프로세서(시스템 컨트롤러)를 포함하는 설비로서; 상 변화 물질의 질량은 적어도 히트 펌프가 온수 공급 시스템에서 물을 가열하기 시작할 때까지 온수 공급 시스템의 출구가 개방될 때부터의 시간 동안 기설정된 양의 물을 기설정된 온도로 가열하기에 충분한 잠열 용량을 가지고 있는, 설비가 제공된다. 이러한 설비는, 순간적인 온수 요청을 만족시킬 수 있도록, 예를 들어 가스 콤비 보일러와 같은 종래의 열원 대신에 외부에 장착되는 히트 펌프의 이점을 누릴 수 있는 편리한 방법을 제공한다.
바람직하게는 설비는 온수를 생산하기 위한 우선 에너지원으로서 PCM 에너지 저장 장치를 사용하도록 구성된다. 이러한 장치는 온수에 대한 단기 요청을 위해 히트 펌프를 시동하는 필요를 피하면서, “즉각적인” 물 가열의 일부 보조원(전기적으로 가열된 소자 또는 가스 연소식 보일러와 같은)의 필요를 피할 수 있다.
제2 양태는, 건물 내 온수 시스템을 포함하는 설비를 제공하고, 설비는, 온수 시스템의 출구로 가는 유로에 있는 열교환기; 온수 시스템의 출구로 가는 유로에 있는 유동 센서 및 에너지 저장 장치로서, 열교환기가 에너지 저장 장치의 일부인 에너지 저장 장치; 히트 펌프에서 온수 시스템에 있는 물로 열을 전달하기 위하여 열교환기와 연결되는 히트 펌프; 및 유동 센서 및 히트 펌프에 결합되는 프로세서;를 포함하고, 프로세서는 유동 센서로부터 수신된 신호에 기초하여 히트 펌프에 시작 신호를 제공하도록 구성되고, 설비는 히트 펌프에 시작 신호를 제공하는 것과 히트 펌프에 의해 온수 시스템에 있는 물을 가열하는 것 사이에서 시간 간격이 발생하도록 마련되고, 에너지 저장 장치는 적어도 온수 시스템에 있는 물이 히트 펌프에 의해 가열될 때까지 온수 시스템에 있는 기설정된 양의 물을 목표 온도로 가열하기에 충분한 잠열 용량을 갖는 상 변화 물질의 질량을 함유하여서, 시작 신호가 전송되는 것과 온수 시스템에 있는 물이 히트 펌프에 의해 가열되는 것 사이에서의 시간 동안 제어가능한 출구로부터 온수가 공급될 수 있다. 이러한 설비는 순간 온수의 요청을 만족시킬 수 있도록, 예를 들어 가스 콤비 보일러와 같은 종래의 열원 대신에 외부에 장착되는 히트 펌프의 이점을 누릴 수 있는 편리한 방법을 제공한다. 이러한 설비의 에너지 저장 장치는 히트 펌프가 온라인 상태가 되기 전의 시간 동안 온수를 제공할 수 있고, 온수 공급 설비의 일부로서 온수 저장이 필요하지 않다 - 그다지 크지 않은 주택에서 가스 콤비 보일러를 교체할 수 있다면 매우 실용적으로 중요한 것이다. 바람직하게는 상 변화 물질은 열교환기에 통합된다. 이는 에너지 효율성을 향상시킬 수 있고 설비에 통합되어야 할 필요가 있는 장비의 요소의 수와 부피를 모두 줄일 수 있다.
바람직하게는 전술한 설비 중 어떤 것은 온수 시스템의 출구의 유로에서 순간 온수기를 더 포함할 수 있고(에너지 저장 장치의 하류에서 또는 병렬로), 순간 온수기는 프로세서에 의해 제어된다. 순간 온수기는 바람직하게는 전기 히터이다. 이러한 추가 열원은 히트 펌프를 이용할 수 없을 때, 또는 에너지 저장 장치가 낮은 충전 상태에 있는 기간 동안 유용할 수 있다. 또한 낮거나 마이너스인 에너지 요금을 활용하거나 지역에서 생성된 전기를 활용하는 수단을 제공한다(예, 가정용 PV 설비 또는 가정용 풍력 터빈).
선택적으로 전술한 설비 중 어떤 것은 열교환기와 순간 온수기 사이의 온수 시스템에서 물의 유로에 있는 온도 변환기를 더 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템 컨트롤러는 열교환기를 빠져나가는 물이 추가적인 가열을 통해 어떤 이점을 얻을 수 있는지 결정할 수 있다 - 예를 들어, 온수가 공급되는 수도꼭지/출구에 대한 정보와 함께, 샤워기, 세면대, 욕조, 주방 싱크대 등에 공급되는 온수의 기설정된 온도 수준에 대한 정보를 기반으로 하며, 각각의 기설정된 공급 온도는 다를 수 있다.
제3 양태는, 건물 내 온수 공급 시스템, 온수 공급 시스템에서 물을 가열하도록 배치되는 히트 펌프, 적어도 히트 펌프가 온수 공급 시스템에서 물을 가열하기 시작할 때까지 온수 공급 시스템의 출구의 개방으로부터의 시간동안 기설정된 양의 물을 기설정된 온도로 가열하기에 충분한 잠열 용량을 가진 상 변화 물질 질량을 함유하는 에너지 저장 장치; 온수 시스템 및 히트 펌프 사이에 결합되는 열교환기; 온수 공급 시스템의 출구의 개방에 기초하여 히트 펌프로 신호를 제공하는 프로세서; 및 온수 시스템의 출구로 가는 유료에 있는 순간 온수기를 포함하는 설비를 제공하고, 상기 순간 온수기는 상 변화 물질 및 히트 펌프의 상태에 관한 정보에 기초하여 순간온수기를 제어하도록 구성되는 프로세서에 의해 제어된다.
선택적으로, 열교환기는 냉수 공급원과 온수 시스템의 제어 가능한 출구 사이의 유동 경로에 있고, 설비는 프로세서에 결합되는 온수 시스템의 출구와 냉수 공급원 사이의 유로에 있는 유동 센서를 더 포함하고, 열교환기는 에너지 저장 장치의 일부이고; 프로세서는 유동 센서로부터 수신된 신호에 기초하여 히트 펌프로 신호를 제공하도록 구성된다.
선택적으로 전술한 설비 중 어떤 것에서 프로세서는 에너지 저장 장치 및 히트 펌프가 충분한 온수를 제공할 수 없는 경우에만 순간 온수기를 활성화하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 히트 펌프로부터 제공되는 “친환경” 에너지는 (예를 들어) 화석 연료를 연소하여 얻을 수 있는 공급시설로부터 공급되는 전기와 비교하여 우선적으로 사용될 수 있다.
프로세서는, 상 변화 물질 및 히트 펌프의 상태에 대한 정보에 기초하여, 순간 온수기를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, PCM이 고갈되고 히트 펌프를 사용할 수 없는 경우에(예를 들어, 주어진 기간에 너무 많이 시동되거나 너무 최근에 시동되었기 때문에), 순간 온수기는 PCM 및 히트 펌프로부터의 에너지의 가용성 부족을 보상하는데 사용할 수 있다.반면에 PCM이 완전히 “충전”되는 및/또는 히트 펌프를 이용할 수 있는 경우에는, 프로세서가 순간 온수기를 사용하지 않도록 결정할 수 있다.
프로세서는 에너지 소비를 줄이기 위해 순간 온수기, 히트 펌프, 및 상 변화 물질로부터의 에너지의 사용을 관리하는 로직(logic)이 제공될 수 있다. 이는 물을 가열하는 비용을 줄일 수 있고, 화석 연료로부터 비롯되는 에너지보다 “녹색”에너지를 선호할 수도 있다. 프로세서가 보다 비용 기반 접근방식을 채택하는 경우, 프로세서에 최신 요금 정보가 제공되는 것이 바람직하다. 프로세서는 또한 가정 활동(과거, 현재, 및 계획), 거주 정보, 일기 예보 및/또는 현재 기상 조건 등에 대한 정보에 접근할 수 있다.
프로세서는 충분한 온수를 제공하기 위해 우선적으로 에너지 저장 장치에 의존한 다음 히트 펌프에 의존하도록 구성된 프로세서일 수 있다. 이러한 접근 방식은 효율성을 개선하고 히트 펌프 및 해당 구성 요소의 마모를 줄일 수 있다.
에너지 저장 장치의 인클로저는 300mm와 600mm 사이의 길이를 갖는 제1 측면, 300mm와 600mm 사이의 길이를 갖는 제2 측면 및 150mm와 350mm 사이의 길이를 갖는 제3 측면에 의해 정의되는 일반적으로 직육면체일 수 있다. 이 크기 범위의 인클로저를 만들면 이전에 설치된 콤비 가스 보일러를 직접 물리적으로 교체하는 장치를 만들 수 있을 뿐만 아니라 새로운 설비에서 가스 콤비 보일러 대신에 설치하는데 적합한 유닛을 제공할 수 있다.
에너지 저장 장치의 인클로저는 단열 재킷(insulating jacket) 내에 포함될 수 있다. 에너지 저장 장치 내의 에너지 저장 재료는 일반족으로 40℃ 및 60℃ 사이에서 유지될 가능성이 있지만, 적절한 단열 재킷 및 외부 인클로저를 제공함으로써 전반적인 에너지 효율이 향상된다.
에너지 저장 장치는 인클로저 내에 전기 히터를 더 포함할 수 있다. 이는 히트 펌프를 사용할 수 없을 때도 PCM을 “충전”할 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어 일시적으로 낮은 공급 요금을 이용하거나, 가정용 광전지 또는 풍력 발전 설비에서 생성되는, “저렴한” 전기의 사용을 가능하게 한다.
상 변화 물질의 질량은, 상 변화 물질의 잠열에 기초하여, 2MJoules 및 5MJoules 사이의 에너지 저장 용량을 가질 수 있다. 이 범위의 에너지 저장 용량은 가정용 가스 콤비 보일러를 대체하여 히트 펌프가 사용되는 것이 가능하도록 에너지 저장 장치가 사용되는 응용분야에서 충분한 순간 온수를 제공하는데 적합해야 한다.
프로세서는 상 변화 물질의 에너지 함량을 추정하도록 구성될 수 있다.
상 변화 물질은 40℃ 및 60℃ 사이의 온도에서 상 변형을 일으킬 수 있다. 이 온도 범위에서 상 전이가 있는 PCM은 가정용 온수를 직접 가열하는데 특히 적합하고, 동시에 히트 펌프를 위한 효율적인 가동 온도와 호환된다.
상 변화 물질은 본 출원의 뒷부분에서 제시된 목록에서 선택된 파라핀일 수 있다. 파라핀 왁스는 우수한 잠열 용량을 제공하고, 화학 반응성이 낮으며, 안정성이 우수하고 독성이 낮다.
선택적으로 본 발명의 임의의 양태의 설비는, 에너지 저장 장치가 복수의 밀봉된 본체를 포함하는 인클로저를 포함하도록 구성될 수 있고, 상 변화 물질은 복수의 밀봉된 본체 내에 둘러싸이고, 에너지 뱅크는 인클로저 내에서 복수의 밀봉된 본체를 에워싸기 위해 에너지 전달 액체를 함유하도록 구성된다.
선택적으로 에너지 뱅크의 입력 측 서킷(circuit)은 입력 및 출력을 갖는 도관에 의해 정의되고, 입력 및 출력은 구멍이 없는 도관 벽에 의해 연결되어 입력에서 유입된 물이 인클로저 내에서 에너지 전달 액체와 혼합되지 않고 도관 벽에 의해 출력으로 안내된다.
선택적으로 에너지 전달 액체는 인클로저 내에서 밀봉된다.
선택적으로 본 발명의 양태 중 임의의 설비는 에너지 뱅크의 입력 측 서킷이 인클로저의 내부와 연통하는 하나 이상의 출력 포트를 포함하도록 구성될 수 있고, 하나 이상의 입력 포트를 통하여 열 전달 액체가 인클로저의 내부로 유입되는 이러한 배치는 인클로저 내에서 복수의 밀봉된 본체를 지나 유동하고 하나 이상의 출력 포트를 통하여 인클로저를 나가도록 구성된다.
제4 양태는 설비에서 히트 펌프를 제어하는 방법이 제공되고, 설비는, 건물 내 온수 공급 시스템, 온수 공급 시스템에서 물을 가열하도록 배치되는 히트 펌프, 상 변화 물질의 질량을 함유하는 에너지 저장 장치, 및 온수 공급 시스템의 출구의 개방에 기초하여 히트 펌프로 신호를 제공하는 프로세서를 포함하고, 프로세서는 에너지 저장 장치의 상태 및 히트 펌프의 상태에 대한 정보를 수신하도록 구성되고; 상 변화 재료의 질량은 적어도 히트 펌프가 온수 공급 시스템에 있는 물을 가열하기 시작할 때까지 온수 공급 시스템의 출구의 개방으로부터 기설정된 양의 물을 기설정된 온도로 가열하기에 충분한 잠열 용량을 갖고; 상기 방법은 프로세서가 온수 공급 시스템의 출구의 개방을 감지하는 것과, 감지된 온수 유동률, 에너지 저장 장치의 상태, 히트 펌프의 상태에 기초하여 히트 펌프로 시작 신호를 제공할지 여부를 결정하는 것을 포함한다.
제5 양태는, 설비에서 히트 펌프를 제어하는 방법을 제공하고, 설비는, 건물 내 온수 시스템(여기서, 설비가 냉수 공급원 및 온수 시스템의 제어가능한 출구 사이의 유로에 있는 열교환기를 포함함); 히트 펌프에서 온수 시스템에 있는 물로 열을 전달하기 위해 열교환기와 연결되는 히트 펌프; 냉수 공급원 및 온수 시스템의 출구 사이의 유로에 있는 유동 센서 및 에너지 저장 유닛; 유동 센서 및 히트 펌프에 결합되는 프로세서로서, 에너지 저장 장치의 상태 및 히트 펌프의 상태에 대한 정보를 수신하도록 구성되는 프로세서;를 포함하고, 프로세서는 유동 센서로부터 수신된 신호에 기초하여 히트 펌프로 시작 신호를 제공하도록 구성되고, 히트 펌프에 시작 신호를 제공하는 것과 히트 펌프에 의해 온수 시스템에서 물을 가열하는 것 사이에 시간 간격이 발생하고, 에너지 저장 유닛은 적어도 온수 시스템의 물이 히트 펌프에 의해 가열될 때까지 목표 온도로 온수 시스템에서 기설정된 양의 물을 가열하기에 충분한 잠열 용량을 갖는 상 변화 물질의 질량을 함유하여, 시작 신호의 전송과 온수 시스템에서 물의 히트 펌프에 의한 가열 사이의 시간 동안 제어가능한 출구에서 온수가 공급될 수 있고; 상기 방법은 프로세서가 온수 공급 시스템의 출구의 개방을 감지하는 것과, 감지된 온수의 유동률, 에너지 저장 장치의 상태, 히트 펌프의 상태에 기초하여 히트 펌프에 시작 신호를 제공할지 여부를 결정하는 것을 포함한다.
제4 또는 제5 양태의 방법은, 프로세서가, 감지된 온수 유동률에 기초하여, 개방이 감지된 출구의 유형을 결정하고, 그리고 결정된 유형을 히트 펌프에 시작 신호를 제공할지 여부를 결정하는데 이용하는 것을 더 포함한다.
제4 또는 제5 양태의 방법은, 프로세서가 히트 펌프에 시작 신호를 제공할지 여부를 결정하는데 예측된 및/또는 예정된 수요 데이터를 사용하는 것을 더 포함할 수 있다.
제4 또는 제5 양태의 방법에서, 건물 내 온스 시스템은 에너지 저장 장치로부터 온수 시스템 하류에서 물을 가열하기 위하여 프로세서에 결합되는 전기 온수기를 더 포함할 수 있고, 상기 방법은, 프로세서가 히트 펌프로 시작 신호를 제공하지 않는 것으로 판단되는 경우, 온수 시스템에서 물을 가열하도록 전기 온수기에 전원을 공급할지 여부를 결정하는 것을 더 포함한다.
제6 양태는, 설비에서 히트 펌프를 제어하는데 사용하기 위한 프로세서 및 메모리가 제공되고, 상기 설비는, 건물 내 온수 공급 시스템, 온수 공급 시스템에서 물을 가열하도록 배치되는 히트 펌프, 및 상 변화 물질의 질량을 함유하는 에너지 저장 장치를 포함하고, 프로세서는 온수 공급 시스템의 출구의 개방에 기초하여 히트 펌프로 신호를 제공하기 위해 히트 펌프에 가동적으로 연결되도록 구성되고, 프로세서는 에너지 저장 장치의 상태 및 히트 펌프의 상태에 대한 정보를 수신하도록 구성되고; 메모리는, 프로세서에 작동가능하게 결합되고, 프로세서로 하여금 히트 펌프를 제어하는 방법을 수행하게 하는 명령을 저장하고, 이 방법에서 프로세서는: 온수 공급 시스템의 출구의 개방을 감지하고, 감지된 온수 유동률, 에너지 저장 장치의 상태, 히트 펌프의 상태에 기초하여, 히트 펌프로 시작 신호를 제공할지 여부를 결정한다.
본 개시의 다양한 양태의 실시예는, 수반하는 도면을 참조하여, 단지 예로서만 이제 설명될 것이다:
도 1은 본 개시의 양태에 따른 건물 내 온수 공급 시스템을 포함하는 설비의 잠재적 배치를 도시하는 개략도이다;
도 2는 본 개시의 양태에 따른 인터페이스 유닛의 구성 요소의 잠재적 배치를 도시하는 개략도이다;
도 3은 도 2에 개시된 것과 같은 인터페이스 유닛의 열교환기 내에서 열 전달을 개선하기 위한 배치를 도시하는 개략도이다;
도 4는 고체에서 액체로 상의 변화와 함께 발생하는 것과 같은 상 변화 물질의 팽창을 가역적으로 보상하기 위한 배치를 도시하는 개략도이다;
도 5는 고체에서 액체로 상의 변화와 함께 발생하는 것과 같은 상 변화 물질의 팽창을 가역적으로 보상하기 위한 배치를 도시하는 개략도이다;
도 6은 고체에서 액체로 상의 변화와 함께 발생하는 것과 같은 상 변화 물질의 팽창을 가역적으로 보상하기 위한 다른 배치를 도시하는 개략도이다;
도 7은 상 변화 물질의 본체에서의 모니터링 압력이 물질의 에너지 저장 상태에 대한 정보를 제공할 수 있는 방법을 도시하는 개략도이다;
도 8은 본 개시의 양태에 따른, 압력 감지 장치를 포함하는, 건물 내 난방 시스템의 세부사항을 도시하는 개략도이다;
도 9는 본 개시의 양태에 따른 건물 내 급수 설비를 나타내는 개략도이다; 그리고
도 10은 본 개시의 양태에 따른, 온수 및 냉수 공급원을 모두 포함하는, 건물 내 급수 설비를 도시하는 개략도이다.
도 1은 본 개시의 제1 양태에 따른 설비를 개략적으로 도시한다. 설비(100)는, 박스(110)로 표시된, 건물 내 온수 공급 시스템(HWSS)을 포함하고, 히트 펌프(120)(일반적으로 건물 외부에 위치함)는 HWSS(110)의 물을 가열하도록 배치된다. HWSS는 수도꼭지 또는 샤워기 출구 같은 적어도 하나의 출구(130)를 포함한다. HWSS는 상 변화 물질(PCM)의 질량을 함유하는 에너지 저장 장치(ESA)(140)를 더 포함한다. 시스템 컨트롤러라고도 지칭될 수 있는, 프로세서(150)는 온수 시스템의 출구(130)와 같은, 출구의 개방에 기초하여 히트 펌프(120)에 신호를 제공하도록 배치된다.
상 변화 물질의 질량은 적어도 히트 펌프가 온수 공급 시스템에서 물을 가열하기 시작할 때까지 온수 공급 시스템의 출구의 개방으로부터의 시간 동안 기설정된 양의 물을 기설정된 온도로 가열하기에 충분한 잠열 용량을 가진다. 적합한 상 변화 물질의 몇 가지 예와 그 특성은 본 명세서의 뒷부분에서 논의된다.
HWSS(110)는 예를 들어 냉수 공급원(160)으로부터 가열될 물을 공급받으며, 적어도 하나의 유동 변환기(170)는 가열될 물의 공급원과 적어도 하나의 출구(130) 사이의 유로에 포함된다. 바람직하게는 히트 펌프는 배관(190)으로 개략적으로 표시된 폐루프 배치의 수단에 의해 HWSS에 있는 물을 가열하도록 배치되고, 가열될 물의 공급원은 배관(200)으로 나타난 바와 같이 HWSS에 직접 연결된다. 유동 변환기(170)는 온수 시스템의 공급원 측 또는 전체 시스템의 출구 측에 위치할 수 있다. HWSS에는 적어도 하나의 온도 변환기(210)가 제공된다. 단일 온도 변환기(210)만 제공되는 경우, 이는 에너지 저장 장치(140) 및 적어도 하나의 출구(130) 사이의 유로에 있어야 한다.
HWSS(110)는 또한, 도시된 바와 같이, 에너지 저장 장치(140) 및 적어도 하나의 출구(130) 사이의 유로에 또는 에너지 저장 장치(140)와 병렬로 순간 온수기(220)를 포함하는 것이 바람직하다. 순간 온수기(220)가 HWSS에 포함되는 경우, 에너지 저장 장치 및 순간 온수기(직렬 연결된 경우) 사이뿐만 아니라 순간 온수기 및 적어도 하나의 출구(130) 사이의 유로에 온도 변환기를 포함하는 것이 바람직하다. 순간 온수기는 바람직하게는 전기 히터이다.
프로세서(150)는 유동 변환기(170), 메모리(151), 각각의 온도 변환기(210), 및 히트 펌프에 결합된다. 또한, ESA에서 하나 이상의 감지 장치는 바람직하게는 프로세서에 연결되어, 프로세서가 ESA의 상태를 인식한다. 순간 온수기(220)가 시스템에 포함되어 있으면, 프로세서(150)도 순간 온수기(220)에 연결된다.
히트 펌프가 폐루프 배치의 수단에 의해 HWSS에서 물을 가열하는 바람직한 구성으로, 열교환기(미도시)는 히트 펌프에 의해 가열된 액체를 한 쪽에서 받아들이고 다른 쪽에서 HWSS에서 가열될 물을 받아들인다. 바람직하게는, 열교환기는 ESA의 일부를 형성한다. 바람직하게는, 열교환기는 상 변화 물질의 질량의 일부 또는 전부를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 그 크기로 인해, 히트 펌프는 전형적으로 HWSS를 수용하는 건물 외부에 위치한다. 히트 펌프는, 건물 외부에 설치되어 있든 건물 내부에 설치되어 있든, 전형적으로 시작 신호를 받은 후 열을 제공하기 시작하는 데 30초 내지 60초가 걸린다. 이는 히트 펌프의 내부 프로세서가 전형적으로 여러 구성 요소 및 하위 시스템을 확인해야 되기 때문이고, 또한 압축기 및 히트 펌프의 펌프(들) 등의 시동 시 내재된 지연 때문이다. 히트 펌프의 시동 후에도, 물론 히트 펌프로부터 열이 HWSS에 도달하기 전에 불가피한 지연이 있다. 마찬가지로, 히트 펌프에 의해 공급되는 뜨거운 액체 및 HWSS에서 가열될 물 사이에서, 어떠한 열교환기를 통해, 열이 전달되는 데 약간의 시간이 필요하다. 더욱이, 히트 펌프는 또한 전형적으로 시간당 6회 이상 시동을 피하도록 구성되고(제조업체에 따라 다르지만, 수치는 제조업체 간에 유사함), 시스템의 프로세서(150)는 연결되는 히트 펌프에 적용할 때 이 제약을 인식할 것이고, 시동 명령을 보낸 자체 이력에 대해서도 알 것이며, - 이 정보를 사용 가능한 다양한 열원의 관리에 대한 결정에 반영할 것이다.
HWSS의 프로세서(150)는 유동 센서(170)로부터 수신되는 신호에 기초하여 히트 펌프에 시작 신호를 제공하도록 구성된다. 위에서 언급한 바와 같이, 설비는 히트 펌프에 시작 신호를 제공하는 것과 히트 펌프에 의해 온수 시스템에서 물을 가열하는 것 사이에 시간 간격이 발생하도록 구성된다. 이는, 온수 저장소나 다른 온수 공급소의 부재에서, HWSS에 의해 공급되는 수도꼭지나 샤워기를 켜는 것은 긴 기다림 - 출구에서 온수가 나오기 전까지, 1분이 훨씬 넘는 - 이 걸린다는 것을 의미한다. 이것은 사용자에게 좌절감을 주는 것과 함께 엄청난 물 낭비이다. 히트펌프에서 온수가 도착할 때까지 순간 온수기를 사용하면 온수를 위한 기다림을 단축할 수 있다. 그러나 이러한 장치를 사용하면, 수도꼭지(샤워기와 달리)에서 나오는 대부분의 온수 사용 사례가 60초 내지 90초 미만이라는 점을 감안할 때, 사용되는 온수의 대부분은 순간 온수기(전기식 공급 또는 가스식 공급)에서 나와서, 히트 펌프 제공의 녹색 에너지 이점이 크게 손실된다.
프로세서(150)는 물 출구(130)에서 정확한 목표 온도를 달성하기 위하여 온도 센서(210)로부터 수신된 값에 기초하여, 전기 소자(220)의 전력 출력을 조절할 수 있다.
ESA는 온수의 요청(즉, 수도꼭지 또는 샤워기 제어 개방) 및 히트 펌프에 의해 가열된 온수의 공급 사이의 간극을 연결하는 수단으로 제공된다. 시스템은 바람직하게는 ESA가 히트 펌프로부터의 에너지로 충전되도록 구성된다. 온도 센서(210)로부터의 온도 정보 및 유동 센서(들)(170)로부터의 유동 정보를 사용하는 프로세서(150)는 출구(130)를 통해 공급되는 물을 가열하기 위해 ESA를 우선적으로 사용하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 프로세서(150)는 순간 온수기(220)의 사용을 최소화한다.
따라서 프로세서는 유동 센서로부터 수신된 신호에 기초하여 히트 펌프에 시작 신호를 제공하도록 구성되고, 히트 펌프에 시작 신호를 제공하는 것과 히트 펌프에 의한 온수 시스템의 물을 가열하는 것 사이에 시간 간격이 발생하도록 설비가 배치되고, 에너지 저장 장치는 적어도 온수 시스템에서 물이 히트 펌프에 의해 가열될 때까지 온수 시스템에서 기설정된 양의 물을 목표 온도로 가열하기에 충분한 잠열 용량을 갖는 상 변화 물질의 질량을 함유하여, 시작 신호의 전송과 온수 시스템에서 물의 히트 펌프에 의한 가열 사이에서의 시간 동안 제어 가능한 출구로부터 온수가 공급될 수 있다. 목표 온도는 시스템 사용자의 선호도에 기초하여 설정할 수 있지만, 전형적으로 섭씨 40℃ 내지 45℃ 범위에 있다. 기설정된 양은 가장 높은 유동률을 갖는 HWSS의 출구에 사용되는 정상 유동률 또는 적절하고 수용가능한 것으로 고려되는 더 낮은 유동률 중 어느 하나에 기초하여 선택되는 유동률로 원하는 급수 기간을 기초로 할 수 있다. 시스템 및 프로세서는 바람직하게는 이 두 변수(온도 및 양)가 미리 설정된 한계 내에서 조정될 수 있도록 구성된다(미리 설정된 한계 값은 시스템의 설비에 대하여 조정될 수 있음).
유동 센서(들)(170)로부터의 정보는, 예를 들어 개방된 출구가 샤워기 출구인지, 또는 세면기 출구인지를 프로세서(150)에 말해줄 수 있다. 프로세서(150)가 샤워기 출구가 열렸다고 결정하면, 프로세서(150)는 전형적으로 샤워가 소요되는 몇 분 동안 히트 펌프를 작동시킬 가치가 있을 것으로 예상되기 때문에, 히트 펌프에 시작 신호를 보낼 것이다. 반대로, 프로세서(150)에 공급되는 유동률 정보가 세면기 수도꼭지가 열렸음을 시사하는 경우, 세면기 수도꼭지를 다시 잠그기 전에 히트 펌프가 온수를 제공할 가능성이 없기 때문에, 프로세서는 히트 펌프에 시작 신호가 전송되지 않을 것이라고 결정할 것이다. 프로세서(150)는 프로세서가 HWSS에 의해 서비스를 제공받는 구내의 거주자자의 행동을 학습할 수 있게 하는 로직, 프로세서(150)가 시간, 요일, 사용된 물 출구 등에 따라 온수 요청/사용의 양 및 기간을 신뢰성 있게 예측할 수 있는 데이터베이스의 생성을 가능하게 하는, 예를 들어 머신 러닝 알고리즘과 연관될 수 있다.
이러한 접근 방식은 예를 들어 HWSS의 다른 물 출구와 연관된 추가 유동 센서를 제공함으로써 향상될 수 있다(그들의 일부 또는 모두에, 그리고 바람직하게는 휴대품 보관소 세면대와 같이 짧은 온수 수요가 있는 출구 및 샤워기 및 주방 싱크대와 같이 긴 온수 요청이 있는 출구 사이에서 즉각적인 구분이 가능함). 또한 냉수 공급원에 하나 이상의 유동 센서를 제공함으로써, 변기 물 내리기에 해당하는 냉수 사용을 식별할 수 있고, 예를 들어, 이로부터 손을 씻을 수 있는 온수의 짧은 공급에 대한 임박한 요청을 추측할 수 있다. 시스템 프로세서(150)는 바람직하게 모든 다양한 난방 자산을(ESA(들), 순간 온수기(들), 및 히트 펌프을 가장 효과적이고 경제적이며 효율적인 방식으로) 제어하기 위한 로직을 제공한다.
ESA(140), 열교환기, 프로세서(150), 순간 온수기(220), 및 유동 및 온도 변환기(170, 210)가 함께, 히트 펌프(120)와 건물 내 온수 시스템(110) 사이를 연결하는 인터페이스 유닛(250)을 구성하는 것으로 고려될 수 있다. 도 1은 건물 내 온수 시스템의 물을 가열하기만 하는 인터페이스 유닛을 도시하지만, 세계의 많은 지역에서 많은 건물 내에서 공간 난방이 필요하고 그러한 공간 난방을 위해 히트 펌프를 사용하는 것이 매력적이라는 것을 이해할 것이다.
전형적으로, 소형 주거지에서도 사용되는 현재의 콤비 보일러는 샤워나 목욕 물에 대응하는 24kW 이상의 온수를 제공할 수 있을 만큼 충분히 크지만, 전형적인 공간 난방 에너지 요청은 훨씬 낮다(전형적으로 약 4kW). DHW와 공간 난방이 히트 펌프에서 단독으로 제공되는 시스템을 설계하려면, DHW 요구를 충족하기 위해 24kW 히트 펌프를 지정해야 하지만, 이러한 시스템은 대부분 단지 간헐적인 온수 사용으로 공간 난방이 필요한 전형적인 1 내지 3 룸 아파트 및 주택에 비실용적으로 클 것이다.
도 2는 본 개시의 양태에 따른 인터페이스 유닛(250)의 구성 요소의 잠재적 배치를 개략적으로 도시한다. 인터페이스 유닛은 히트 펌프(이 도면에는 나타나지 않음) 및 건물 내 온수 시스템 사이를 연결한다. 인터페이스 유닛은, 히트 펌프에 연결하기 위한 14로 매우 단순화된 형태로 도시되는 입력 측 서킷 및 건물 내 온수 시스템(이 도면에는 나타나지 않음)에 연결하기 위한 16으로 매우 단순화된 형태로 다시 도시되는 출력 측 서킷이 내부에 있는 인클로저(별도로 번호가 매겨지지 않음)를 포함하는 열교환기(12)를 포함한다. 열교환기(12)는 또한 에너지 저장을 위한 열 저장 매체를 함유하지만, 이는 도면에 도시되지 않는다. 이제 도 1을 참조하여 설명될 예에서 열 저장 매체는 상 변화 물질이다. 청구범위를 포함하여 본 명세서 전반에 걸쳐, 열 저장 매체, 에너지 저장 매체 및 상 변화 물질에 대한 언급은 문맥상 명백하게 달리 요구하지 않는 한 상호 교환가능한 것으로 고려되어야 한다.
더 많은 에너지 저장이 가능하고 유용할 수 있지만, 전형적으로 열교환기 내 상 변화 물질은 2MJoules 내지 5 MJoules의 에너지 저장 용량(융해 잠열에 의해 저장되는 에너지의 양에 관하여)을 갖는다. 그리고 물론 더 적은 에너지 저장도 가능하지만, 일반적으로 인터페이스 유닛(10)의 상 변화 물질에서 에너지 저장에 대한 가능성을 (물리적 치수, 중량, 비용 및 안전에 기초한 실질적인 제약 조건에 따라)최대화하기를 원한다. 적합한 상 변화 물질과 그 특성, 그리고 치수 등에 대해서는 본 명세서의 뒷부분에서 더 자세히 설명될 것이다.
입력 측 서킷(14)은 히트 펌프로부터의 공급용 배관(feed)에 연결하기 위한 커플링(24)이 있는 파이프(22)로부터, 차례로 노드(node)(20)에서 공급되는 파이프 또는 도관(18)에 연결된다. 노드(20)는 또한 히트 펌프에서 (예를 들어 바닥 난방이나 라디에이터의 네트워크 또는 둘 다에 배관하기 위하여)주택이나 아파트의 난방 네트워크에 연결하기 위한 커플링(28)에서 끝나는 파이프(26)로 유체를 공급한다. 따라서 인터페이스 유닛(10)이 완전히 설치되어 작동되면, (주택 또는 아파트 외부에 위치하는)히트 펌프에 의해 가열된 유체는 커플링(24)을 통과하고 파이프(22)를 따라 노드(20)로 이동하고, 여기서부터 3포트 밸브(32)의 설정에 따라, 유체 유동은 파이프(18)를 따라 열교환기의 입력 측 서킷(14)으로 전달되거나, 파이프(26)를 따라 커플링(28)을 통해 주택 또는 아파트의 난방 인프라(heating infrastructure)로 연결된다.
히트 펌프로부터 가열된 유체는 열교환기의 입력 측 서킷(14)을 통해 파이프(30)를 따라 열교환기(12) 밖으로 유동한다. 사용 시, 어떤 상황에서는, 히트 펌프로부터 가열된 유체에 의해 운반되는 열이 그 에너지의 일부를 열교환기 내측의 상 변화 물질에 그리고 일부를 출력 측 서킷(16)에 있는 물로 양보한다. 다른 상황에서, 뒤에 설명되는 바와 같이, 열교환기의 입력 측 서킷(14)을 통해 유동하는 유체는 실제로 상 변화 물질로부터 열을 얻는다.
파이프(30)는 입력 측 서킷(14)에서 나오는 유체를 전동식 3포트 밸브(32)로 공급한 다음, 밸브의 상태에 의존하여 파이프(34)를 따라 펌프(36)로 배출한다. 펌프(36)는 커플링(38)을 통해 유동을 외부의 히트 펌프로 밀어내는 역할을 할 수 있다.
전동식 3-포트 밸브(32)는 또한, 커플링(42)을 통해, 주택 또는 아파트의 난방 인프라(예를 들어, 라디에이터)로부터 반환되는 유체를 수용하는 파이프(40)로부터 유체를 수용한다.
전동식 3포트 밸브(32) 및 펌프(36) 사이에 온도 변환기(44), 유동 변환기(46), 및 압력 변환기(48)의 트리오(trio) 변환기가 제공된다. 또한, 온도 변환기(49)는 히트 펌프의 출구로부터 유체를 가져오는 파이프(22)에 제공된다. 인터페이스 유닛(10)의 다른 모든 변환기와 마찬가지로, 이러한 변환기는, 전형적으로 인터페이스 유닛의 일부로 제공되는(하지만 별도의 모듈로 제공될 수 있는), 프로세서(미도시)에 가동적으로 연결되거나 프로세서에 의해 어드레스가능(addressable)하다.
도 2에는 도시되지 않지만, 히트 펌프의 출구로부터 유체를 수용하는 커플러(24) 사이의 유로에 추가적인 전기 가열 소자가 또한 제공될 수 있다. 이 추가 전기 가열 소자는 다시 유도 또는 저항 가열 소자일 수 있으며 히트 펌프의 잠재적 고장을 보상하기 위한 수단으로 제공되며, 뿐만 아니라 열 저장 유닛에 에너지를 추가하는 데 사용할 수 있다(예를 들어 현재 에너지 비용에 기초하고 난방 및/또는 온수에 대하여 예측된). 추가 전기 가열 소자는 물론 시스템의 프로세서에 의해 제어 가능하다.
또한 파이프(34)에 연결되는 것은 확장 용기(50)이고, 이 확장 용기에 연결된 밸브를 통하여 난방 서킷의 유체를 보충하는 보충 루프(filing loop)를 연결할 수 있다. 또한 인터페이스 유닛의 난방 서킷의 일부로서, 3포트 밸브(32) 및 입력 측 서킷(14) 사이에 있는 압력 릴리프 밸브(pressure relief valve)(54), 그리고 커플링(42) 및 3포트 밸브(32) 사이에 있는 (미립자 오염물질을 포집하기 위한)스트레이너(strainer)(56) 가 도시된다.
열교환기(12)에는, 도시된 바와 같이 더 많이(예를 들어 최대 4개 이상) 제공되는 것이 바람직하지만 적어도 하나의 온도 변환기(58) 및 압력 변환기(60)를 포함하는 여러 변환기가 또한 제공된다. 도시된 예에서, 열교환기는 상 변화 물질 내에서 균일하게 분포된 4개의 온도 변환기를 포함하여 온도 변화를 결정할 수 있다(그리고 따라서 전체적으로 상 변화 물질의 상태에 대한 지식을 얻을 수 있다). 이러한 배치는 (추가 열 전달 장치를 최적화하는 것을 포함하여) 열교환기의 설계를 최적화하는 수단으로서 설계/구현 단계에서 특히 유용할 수 있다. 그러나 이러한 배치는 여러 센서를 갖는 것이 프로세서와 프로세서가 사용하는 머신 러닝 알고리즘에 유용한 정보를 제공할 수 있으므로 전개된 시스템에서 계속 이점이 될 수 있다(단지 인터페이스 유닛 및/또는 인터페이스 유닛을 포함하는 시스템의 프로세서 중 하나).
인터페이스 유닛(10)의 냉수 공급관 및 온수 서킷의 배치가 지금 설명될 것이다. 수도 본관으로부터의 냉수 공급부로의 연결을 위해 커플링(62)이 제공된다. 전형적으로, 수도 본관으로부터의 물이 인터페이스 유닛(10)에 도달하기 전에, 물은 사이펀 역류 방지(anti-syphon non-return) 밸브를 통과할 것이고 그 압력이 감소될 수 있다. 커플링(62)으로부터 냉수는 파이프를 따라 열교환기(12)의 출력 측 서킷(16)으로 흐른다. 인터페이스 유닛에서 수많은 센서를 모니터링하는 프로세서를 제공하는 경우, 동일한 프로세서에 선택적으로 수행할 작업이 하나 이상 주어질 수 있다. 즉, 냉수가 주 급수관에서 전달되는 압력을 모니터링하는 것이다. 이를 위해, 추가 압력 센서가 커플링(62)의 상류, 그리고 특히 구내 내에서 임의의 감압 장치의 상류에서 냉수 공급 라인에 도입될 수 있다. 그런 다음 프로세서는 공급된 수압을 지속적으로 또는 주기적으로 모니터링할 수 있고, 수도 본관이 법정 최소보다 낮은 압력으로 물을 공급하는 경우 소유자/사용자가 물 공급 회사에 보상을 요청하도록 촉구할 수도 있다.
출력 측 서킷(16)으로부터 열교환기를 통과함으로써 가열될 수 있는 물은 파이프(66)를 따라 전기 가열 유닛(68)으로 흐른다. 전술한 프로세서의 제어 하에 있는 전기 가열 유닛(68)은, 프로세서로부터의 명령에 따라 열 출력이 조절될 수 있는 저항 또는 유도 가열 장치를 포함할 수 있다.
프로세서는, 상 변화 물질 및 히트 펌프의 상태에 대한 정보에 기초하여, 전기 히터를 제어하도록 구성된다. 어떤 상황에서는 더 강력한 히터, 예를 들어 12kW가 제공될 수 있지만, 전형적으로 전기 가열 유닛(68)은 10kW 이하의 정격 전력을 갖는다.
전기 히터(68)로부터, 이제 온수가 파이프(70)를 따라, 주택이나 아파트의 수도꼭지 및 샤워기와 같은 제어가능한 출구를 포함하는 온수 서킷이 연결될 커플링(74)으로 흐른다.
온도 변환기(76)는 온수 시스템의 출구에서 수온에 대한 정보를 제공하기 위해 전기 히터(68) 뒤에, 예를 들어 전기 히터(68)의 출구에 제공된다. 압력 릴리프 밸브(77)도 온수 공급원에 제공되고, 전기 히터(68) 및 출구 온도 변환기(76) 사이에 위치하는 것으로 도시되지만, (실제로 도 1에 도시된 많은 구성 요소와 마찬가지로)정확한 위치는 중요하지 않다.
프로세서가 공간 난방에 대한 요청(예를 들어, 프로세서 또는 외부 컨트롤러에 저장된 프로그램에 기초하여 및/또는 하나 이상의 온도 조절 장치(예를 들어, 실내 통계, 외부 통계, 바닥 난방 통계)의 신호에 기초하여) 또는 온수에 대한 요청에 기초하여 시작하도록 히트 펌프를 호출할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 히트 펌프의 제어는 단순한 온/오프 명령의 형태일 수 있지만, 마찬가지로 또는 대안적으로 변조의 형태(예를 들어, ModBus 사용)일 수 있다.
인터페이스 유닛의 가열 서킷의 경우와 같이, 냉수 공급관(64)을 따라 트리오 변환기, 즉 온도 변환기(78), 유동 변환기(80), 및 압력 변환기(82)가 제공된다. 또 다른 온도 변환기(84)는 또한 열교환기(12)의 출력 측 서킷(16)의 출구 및 전기 히터(68) 사이의 파이프(66)에 제공된다. 이러한 변환기는 모두 전술한 프로세서에 작동 가능하게 연결되거나 어드레스가능하다.
냉수 공급 라인(64)에는 자기식 또는 전기식 물 조절기(86), 전동 조절식 밸브(88)(모든 전동식 밸브와 마찬가지로 전술한 프로세서에 의해 제어될 수 있음), 역류 방지 밸브(90), 및 확장 용기(92)가 또한 도시되어 있다. 조절가능한 밸브(88)는 (예를 들어 온도 변환기(76)에 의해 측정된) 온수의 원하는 온도를 유지하기 위해 냉수의 유동을 조절하도록 제어될 수 있다.
밸브(94, 96)는 또한 냉수 및 온수를 각각 저장하기 위한 외부 저장 탱크에 연결하기 위해 제공된다. 선택적으로 밸브(96)는 온수 공급 시간을 줄이기 위해 구내에서 온수를 재순환시키도록 사용될 수 있지만, 이 기능은 더 높은 에너지 사용량을 포함할 수 있어서, 해당 기능은 주의해서 사용되어야 한다. 마지막으로, 이중 체크 밸브(98)는 냉수 공급 파이프(64)를 다른 밸브(100)에 연결하며, 이 밸브는 더 많은 물 또는 물과 부식 억제제의 혼합물로 가열 서킷을 충전하기 위하여 전술한 밸브(52)에 연결하기 위해 보충 루프와 함께 사용될 수 있다.
도 2는 다양한 파이프 교차를 도시하지만, 이러한 교차가, 노드(20)와 같이, 노드로 표시되지 않는 한, 교차로 표시된 두 개의 파이프는 도면의 앞선 설명으로부터 지금까지 분명해진 것처럼 서로 연통하지 않는다.
도 2에는 도시되어 있지 않지만, 열교환기(12)는 열 저장 매체에 열을 넣도록 구성되는 하나 이상의 추가 전기 가열 소자를 포함할 수 있다. 이것은 이해하기 어려운 것처럼 보일 수 있지만, 이제 설명되는 바와 같이 그렇게 하는 것이 경제적으로 타당할 때 열 저장 매체를 미리 충전하기 위해 전기 에너지의 사용을 허용한다.
에너지 공급 회사에서는, 수요가 증가하거나 감소하는 시간을 고려하고 수요와 공급 용량의 균형을 더 잘 맞출 수 있도록 고객 행동을 형성하는 데 도움을 주기 위하여, 시간에 따라 달라지는 전기 단위 요금에 세금(tariffs)을 부과하는 것이 오랫동안 관례였다. 역사적으로 세금 계획은 전력 발생(generation)과 소비(consumption) 모두의 기술을 반영하여 다소 조잡했다. 그러나 태양광 발전(예를 들어, 광전지, 패널, 및 농장) 및 풍력 발전과 같은 전력의 재생가능한 에너지원의 통합이 증가함에 따라, 국가의 발전 구조로의 전환은 보다 역동적인 에너지 가격 책정 개발에 박차를 가했다. 이 접근 방식은 날씨 의존적인 발전에 내재된 가변성을 반영한다. 처음에는 이러한 역동적인 가격책정이 주로 대규모 사용자로 제한되었지만, 점차 국내 소비자에게 역동적인 가격책정이 제공되고 있다.
가격책정의 역동성 정도는 국가마다 다르며, 특정 국가 내에서 여러 생산자 간에도 다르다. 극단적으로 "역동적인" 가격책정은 하루 동안 다른 시간대에 다른 세금을 제공하는 것에 지나지 않고, 이러한 세금은 변동 없이 몇 주, 몇 달 또는 계절에 적용될 수 있다. 그러나 일부 역동적인 가격책정 체계에서는 공급자가 하루 전 또는 그보다 짧은 시간 안에 통지하여 가격을 변경할 수 있다 - 예를 들어 고객이 내일 30분 슬롯(slot)에 대한 오늘 가격을 제공받을 수 있다. 일부 국가에서는 6분 정도의 짧은 타임 슬롯(time slots)이 제공되고, 에너지 소비 장비에 "지능형"을 포함함으로써 향후 세금을 소비자에게 알리는 리드 타임(lead time)을 더 줄일 수 있다.
단기 및 중기 기상 예측을 사용하여 태양광 및 풍력 설비에 의해 생산될 가능성이 있는 에너지의 양과 난방 및 냉방을 위한 전력 수요의 규모를 예측할 수 있기 때문에, 극단적인 수요 기간을 예측하는 것이 가능해진다. 상당한 재생가능한 발전 용량을 보유한 일부 발전 회사는 전기에 대해 마이너스 요금을 부과하는 것으로 알려져 있다 - 말 그대로 초과 전력을 사용하는 고객에게 비용을 지불하는 것이다. 더 자주, 전력은 일반적인 비율(rate)의 작은 부분으로 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 열교환기와 같은, 에너지 저장 유닛에 전기 히터를 통합함으로써, 소비자가 저비용 공급 기간을 활용하고 에너지 가격이 높을 때 전력에 대한 의존도를 줄일 수 있다. 이는 개별 소비자에게 이익이 될 뿐만 아니라, 화석 연료를 태움으로써 초과 수요를 충족해야 하는 시기에 수요를 줄일 수 있기 때문에 더 일반적으로 이익이다.
인터페이스 유닛의 프로세서는, 프로세서가 에너지 공급자로부터 역동적인 가격책정 정보를 수신하는 것이 가능하도록, 인터넷과 같은, 데이터 네트워크에 대한 유선 또는 무선 연결(또는 둘 다)을 갖고 있다. 프로세서는 또한 바람직하게는, 히트 펌프에 명령을 전송하고 히트 펌프로부터 정보(예를 들어, 상태 정보 및 온도 정보)를 수신하기 위해, 히트 펌프에 대한 데이터 링크 연결(예를 들어, ModBus)을 갖는다. 프로세서에는 가정의 행동을 학습할 수 있게 하는 로직이 있으며, 이것과 역동적인 가격책정 정보를 통해 프로세서는 난방 시스템을 미리 충전하기 위해 더 저렴한 전기를 사용할지 여부와 시기를 결정할 수 있다. 이는 열교환기 내측의 전기 소자를 사용하여 에너지 저장 매체를 가열하는 것일 수 있지만, 대안으로 히트 펌프를 정상보다 높은 온도(예를 들어, 40℃ 내지 48℃보다 차라리 60℃)로 구동하는 것일 수도 있다. 히트 펌프의 효율은 더 높은 온도에서 작동할 때 감소하지만, 이는 저렴한 전기를 언제 어떻게 가장 잘 사용하는지 결정할 때 프로세서에 의해 고려될 수 있다.
시스템 프로세서는, 인터넷 및/또는 공급자의 인트라넷과 같은, 데이터 네트워크에 연결할 수 있기 때문에, 로컬 시스템 프로세서는 외부 컴퓨팅 성능(power)을 활용할 수 있다. 따라서, 예를 들어 인터페이스 유닛의 제조업체는, 예를 들어 예측되는 다음과 같은 계산을 위해 컴퓨팅 성능이 제공되는 클라우드 프레젠스(cloud presence)(또는 인트라넷)를 가질 가능성이 있다:
거주(occupancy); 활동(activity); 세금(tariff)(단기/장기); 일기 예보(로컬 프로세서(local processor)에서 쉽게 사용할 수 있도록 전처리될 수 있고 또한 인터페이스 유닛이 설치된 건물의 상황(situation), 위치(location), 노출(exposure)에 대해 매우 구체적으로 맞춰질 수 있기 때문에, 일반적으로 사용가능한 일기 예보보다 바람직할 수 있다); 위양성(false positives) 및/또는 위음성(false negatives)의 식별.
온수 공급 시스템으로부터의 과열된 물로 인한 화상 위험으로부터 사용자를 보호하기 위해 화상 보호 기능을 제공하는 것이 합리적이다. 이는 열교환기의 출력 서킷을 떠날 때 냉수 공급원의 냉수를 온수로 혼합하기 위해 전기적으로 제어가능한(조절가능한) 밸브를 제공하는 형태를 취할 수 있다.
본 개시의 한 양태으로서, 콤비 가스 보일러를 사전 제작된 열교환기 세트, PCM 에너지 뱅크, 밸브, 펌프, 및 컨트롤러가 있는 기타 하드웨어(이들 모두 가스 콤비 보일러의 모양과 형태에 맞을 수 있는 박스에 있음)로 교체할 것이 제안된다. 이러한 접근 방식은 기존 가스 콤비 보일러를 교체하거나 가스 콤비 보일러 대신에 새로 설치하는 배관 작업의 설비 시간과 복잡성을 크게 줄일 수 있다.
도 2는 인터페이스 유닛의 "핵심(guts)"으로 간주될 수 있는 것을 개략적으로 도시하지만, 이러한 "핵심"에 대한 컨테이너(container)를 도시하지 않는다. 본 개시에 따른 인터페이스 유닛의 중요한 응용분야는 히트 펌프가 이전에 가스 연소식 콤비 보일러가 제공되었던(또는 그러한 보일러가 설비되었을 수도 있는) 거주지의 공간 난방 및 온수 요구사항에 대한 실질적인 기여자로 사용될 수 있도록 하는 수단으로서이고, 종래의 콤비 보일러의 경우와 마찬가지로 미관과 안전 모두를 위해 컨테이너를 제공하는 것이 종종 편리할 것이라는 점을 인식할 것이다. 또한, 이러한 컨테이너는 (전형적으로 벽걸이형이며 종종 주방 캐비닛과 공존하는 주방에 있는) 콤비 보일러를 직접 교체할 수 있는 폼 팩터에 맞도록 치수 결정되는 것이 바람직하다. 더 크고 특히 더 높은 유닛이 수용될 수 있는 설비용으로 제공될 수 있지만, 높이, 너비 및 깊이가 있는 일반적으로 직사각형 직육면체의 형태(물론, 미학, 인체 공학, 또는 안전을 위해, 컨테이너 표면의 일부 또는 전체에 곡면이 사용될 수 있음)에 기초하여, 적절한 크기는 대략적인 범위에서 찾을 수 있다: 높이 650mm ~ 800mm; 폭 350mm ~ 550mm; 깊이 260mm ~ 420mm; 예를 들어, 800mm 높이, 500mm까지 너비, 400mm 깊이.
가스 콤비 보일러와 관련하여 본 개시에 따른 인터페이스 유닛의 주목할만한 한 가지 차이점은 후자의 컨테이너가 일반적으로 (뜨거운 연소실의 존재로 인해 강철과 같은) 불연성 재료로 만들어져야 하지만, 인터페이스 유닛의 내부 온도는 일반적으로 100℃ 미만, 전형적으로 70℃ 미만, 그리고 종종 60℃ 미만이라는 것이다. 따라서, 인터페이스 유닛용 컨테이너를 제작하는데 있어, 목재, 대나무, 또는 심지어 종이와 같이 내화성이 낮은 다른 재료를 사용하는 것이 실용적이다.
연소의 부재는 또한 일반적으로 가스 콤비 보일러 설비를 위해 적합한 것으로 결코 고려되지 않을 위치에 인터페이스 유닛을 설치할 수 있는 가능성을 연다 - 그리고 물론, 가스 콤비 보일러와 달리, 본 개시에 따른 인터페이스 유닛은 배기 가스용 연도를 필요로 하지 않는다. 따라서. 예를 들어, 주방 조리대 아래에 설비를 위한 인터페이스 유닛을 구성할 수 있고, 카운터 아래 코너(under counter coner)로 대표되는 악명 높은 데드 스팟(dead spot)을 활용할 수도 있다. 이러한 위치에 설비를 위한 인터페이스 유닛은 실제로 (바람직하게는 주방 캐비닛(cabinet) 제조업체와의 협력을 통해) 카운터 아래 찬장(under counter cupboard)에 통합될 수 있다. 그러나 어떤 형태의 캐비닛 뒤에 효과적으로 위치하는 인터페이스 유닛을 가짐으로써 전개를 위한 최고의 유연성을 유지할 수 있고, 캐비닛은 인터페이스 유닛에 대한 접근(access)을 허용하도록 구성된다. 그런 다음 인터페이스 유닛은 바람직하게는 순환 펌프(36)가 입력 측 서킷의 유로로부터 분리되기 전에 순환 펌프(36)가 열교환기(12)로부터 미끄러져 나가는 것을 허용하도록 구성될 것이다.
붙박이 주방에서 자주 낭비되는 다른 공간, 즉 카운터 아래 찬장 밑의 공간을 활용하는 것도 고려할 수 있다. (비록 캐비닛을 지지하는 다리가 있는 경우를 고려해야 하지만) 높이 150mm 이상, 깊이 600mm 정도, 폭 300, 400, 500, 600mm 이상인 공간이 종종 있다. 특히 신규 설비 또는 콤비 보일러가 주방 수리와 함께 교체되는 경우, 적어도 인터페이스 유닛의 열교환기를 수용하기 위해 (또는 주어진 인터페이스 유닛에 대해 둘 이상의 열교환기를 사용하기 위해) 이러한 공간을 사용하는 것이 좋다.
특히 벽걸이용으로 설계된 인터페이스 유닛의 경우, 인터페이스 유닛의 응용분야가 무엇이든 잠재적으로 유익하지만, 인터페이스 유닛을 복수의 모듈로 설계하는 것이 종종 바람직할 것이다. 이러한 설계로, 상 변화 물질의 존재로 인해 열교환기 자체의 무게가 25kg을 초과할 수 있기 때문에, 열교환기를 모듈 중 하나로 사용하는 것이 편리할 수 있다. 건강 및 안전상의 이유와 1인 설치를 용이하게 하기 위해, 인터페이스 유닛이 무게가 약 25kg을 초과하지 않는 모듈 세트로 전달될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 중량 제한은 모듈 중 하나를 구조물에 인터페이스 유닛을 장착하기 위한 섀시(chassis)로 만들어서 지원될 수 있다. 예를 들어, 기존 가스 콤비 보일러 대신 인터페이스 유닛을 벽걸이로 하고자 하는 경우, 다른 모듈을 지지하는 섀시를 먼저 벽에 고정할 수 있으면 편리할 수 있다. 바람직하게는 섀시는 교체되는 콤비 보일러를 지지하는 데 사용되는 기존 고정 지점의 위치와 함께 작동하도록 설계된다. 이는 널리 사용되는 가스 콤비 보일러의 간격과 위치에 따라 미리 형성된 고정 구멍이 있는 "범용" 섀시를 제공함으로써 잠재적으로 수행될 수 있다. 또는 특정 제조업체의 보일러와 일치하는 구멍 위치/크기/간격이 있는 다양한 섀시를 생산하는 것이 비용 효율적일 수 있다. 그런 다음 해당 제조업체의 보일러를 교체할 올바른 섀시를 지정하기만 하면 된다. 이 접근 방식에는 여러 가지 이점이 있다: 플러그가 고정 볼트를 사용하기 위해 더 많은 구멍을 뚫을 필요가 없다 - 이렇게 하면 표시하고, 구멍을 뚫고, 청소하는 데 필요한 시간을 없앨 수 있을 뿐만 아니라, 설치가 진행되는 주거지의 구조를 더 약화시킬 필요가 없다 - "스타터 주택(starter homes)" 및 기타 저비용 주택에 자주 사용되는 저비용 건설 기술 및 재료를 고려할 때 중요한 고려 사항이 될 수 있다.
바람직하게는 열교환기 모듈 및 섀시 모듈은 함께 결합되도록 구성된다. 이러한 방식으로 분리 가능한 고정장치가 필요하지 않아 설치 시간을 다시 절약할 수 있다.
바람직하게, 열교환기(12)의 출력 측 서킷(16)을 건물내 온수 시스템에 결합하기 위해, 추가 모듈은 제1 인터커넥트(interconnects)(예를 들어 62 및 74)를 포함한다.
바람직하게, 열교환기(12)의 입력 측 서킷(14)을 히트 펌프에 결합하기 위해, 추가 모듈은 또한 제2 인터커넥트(예를 들어 38 및 24)를 포함한다. 바람직하게는, 인터페이스 유닛을 인터페이스 유닛이 사용될 구내의 난방 서킷에 결합하기 위해, 추가 모듈은 또한 제3 인터커넥트(예를 들어 42 및 28)를 포함한다. 먼저 섀시에 연결부를 장착하는 대신, 벽에 직접 연결된 섀시에 열교환기를 장착함으로써, 열교환기의 무게는 벽에 더 가깝게 유지되어, 인터페이스 유닛을 벽에 고정하는 벽 고정부에 대한 캔틸레버(cantilever) 하중 효과를 줄일 수 있다.
상 변화 물질
적절한 상 변화 물질 부류는 가정용 온수 공급원 및 히트 펌프와 함께 사용하기 위한 관심 온도에서 고체-액체 상 변화를 갖는 파라핀 왁스(paraffin waxes)이다. 특히 흥미로운 것은 40℃ 내지 60℃ 범위의 온도에서 녹는 파라핀 왁스이며, 이 범위 내에서 특정 용도에 맞게 상이한 온도에서 녹는 왁스를 찾을 수 있다. 전형적인 잠열 용량은 약 180kJ/kg 및 230kJ/kg 사이이며 비열은 액체상에서 약 2.27Jg-1K-1, 고체상에서 2.1Jg-1K-1 이다. 융해 잠열을 이용하여 상당한 양의 에너지를 저장할 수 있음을 알 수 있다. 녹는점 이상으로 상 변화 액체를 가열함으로써 더 많은 에너지를 저장할 수도 있다. 예를 들어, 전기 비용이 상대적으로 낮고 (전기 비용이 더 많이 들 가능성이 있거나, 또는 더 많이 들 것으로 알려진 시점에) 온수가 곧 필요할 것이라고 예측될 수 있는 경우, 열 에너지 저장을 "과열"시키기 위해 정상보다 높은 온도에서 히트 펌프를 가동하는 것이 이치에 맞을 수 있다.
왁스의 적절한 선택은 n-트리코산 C23(n-tricosane C23), 또는 파라핀 C20-C33(paraffin C20-C33)과 같이 48℃ 정도의 녹는점을 가진 것일 수 있다. 표준 3K 온도 차이를 열교환기(히트 펌프에 의해 공급되는 액체 및 열교환기의 상 변화 물질 사이)에 적용하면 히트 펌프 액체 온도가 약 51℃가 된다. 그리고 마찬가지로 출력 측에서도, 3K의 온도 강하를 허용하여, 주방 수도꼭지에 사용할 수 있을 만큼 충분히 뜨겁지만 샤워기/욕실 수도꼭지에 사용하기에는 약간 높을 수 있는(그러나 분명히 냉수는 수온을 낮추기 위해 유동에 항상 추가될 수 있다) - 일반 가정용 온수에 만족할 수 있는 45℃의 수온에 도달한다. 물론, 가정이 더 낮은 온수 온도를 허용하도록 훈련을 받거나, 다른 이유로 허용되는 경우, 잠재적으로 더 낮은 녹는점을 가진 상 변화 물질이 고려될 수 있지만, 일반적으로 45 내지 50 범위의 상전이 온도가 좋은 선택일 가능성이 높다. 분명히, 우리는 그러한 온도에서 물을 저장하는 것으로부터 레지오넬라균(Legionella)의 위험을 고려하기를 원할 것이다.
히트 펌프(예를 들어, 지열 또는 공기 열원 히트 펌프)는 최대 60℃(프로판을 냉매로 사용하면 최대 72℃의 작동 온도 가능)의 작동 온도를 갖지만, 효율성은 45℃ 내지 50℃ 범위의 온도에서 실행될 때 훨씬 더 높은 경향이 있다. 따라서, 48℃의 상 전이 온도에서 우리의 51℃가 만족스러울 것이다. 히트 펌프의 온도 성능도 고려해야 한다. 일반적으로 최대 DT(히트 펌프에 의해 가열되는 유체의 입구 및 출구 사이 온도의 차이)는 10℃까지 올라갈 수 있지만, 5℃ 내지 7℃ 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
파라핀 왁스가 에너지 저장 매체로 사용하기에 선호되는 재료이지만, 파라핀 왁스만 적합한 재료는 아니다. 염 수화물(salt hydrates)은 또한 본 물질과 같은 잠열 에너지 저장 시스템에 적합하다. 이 문맥에서 염 수화물은 무기 염(inorganic salts)과 물의 혼합물이며, 상 변화는 물의 전부 또는 대부분의 손실을 포함한다. 상 전이에서 수화물 결정(hydrate crystals)은 무수(또는 덜 수성) 염과 물로 나뉜다. 염 수화물의 장점은 파라핀 왁스보다 열전도율이 훨씬 높고(2 내지 5배 더 높음), 상 전이에 따른 부피 변화가 훨씬 적다는 것이다. 현재 응용분야 적합한 염 수화물은, 약 48℃ 내지 49℃의 녹는점 및 200/220 kJ/kg의 잠열을 갖는, Na2S2O3.5H2O이다.
단순히 에너지 저장이라는 측면에서, 40℃ ~ 50℃ 범위를 훨씬 넘는 상 전이 온도를 가진 PCM을 사용하는 것도 고려할 수 있다. 예를 들어, 파라핀 왁스, 왁스는 다양한 녹는점에서 사용될 수 있다:
약 40℃의 녹는점을 갖는 n-헤니코산 C24(n-henicosane C24);
약 44.5℃의 녹는점을 갖는 n-도코산 C21(n-docosane C21);
약 52℃의 녹는점을 갖는 n-테트라코산 C23(n-tetracosane C23);
약 54℃의 녹는점을 갖는 n-펜타코산 C25(n-pentacosane C25);
약 56.5℃의 녹는점을 갖는 n-헥사코산 C26(n-hexacosane C26);
약 59℃의 녹는점을 갖는 n-헵타코산 C27(n-heptacosane C27);
약 64.5℃의 녹는점을 갖는 n-옥타코산 C28(n-octacosane C28);
약 65℃의 녹는점을 갖는 n-노나코산 C29(n-nonacosane C29);
약 66℃의 녹는점을 갖는 n-트리아코산 C30(n-triacosane C30);
약 67℃의 녹는점을 갖는 n-헨트리아코산 C31(n-hentriacosane C31);
약 69℃의 녹는점을 갖는 n-도트리아코산 C32(n-dotriacosane C32);
약 71℃의 녹는점을 갖는 n-트리아트리아코산 C33(n-triatriacosane C33);
약 58℃ 내지 60℃의 녹는점을 갖는 파라핀 C22-C45(paraffin C22-C45);
약 66℃ 내지 68℃의 녹는점을 갖는 파라핀 C21-C50(paraffin C21-C50);
69℃ 내지 71℃의 녹는점을 갖는 RT 70 HC.
또는 약 58℃의 녹는점 및 226/265 kJ/kg의 잠열을 갖는, CH3COONa.3H2O와 같은 염 수화물.
열 저장 재료의 열 전달 특성을 개선하기 위하여(특히 파라핀 왁스가 열 저장 재료로 사용되는 경우), 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 구리와 같은 금속 발포체가 사용될 수 있다.
대안적으로, 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 입력 서킷의 유체에서 열 저장 질량으로, 열 저장 질량 전체에 걸쳐, 그리고 열 저장 질량에서 열교환기의 출력 서킷에 있는 물로 에너지 전달을 효과적으로 개선하기 위하여, 열교환기의 입구 및 출구 회로의 열 전달 파이프에는 돌출부(22) - 블레이드(24), 핑거(26), 와이어 또는 필라멘트(28)(왁스와 같은, 열 저장 재료의 질량으로 확장되는, 구리, 구리 합금, 또는 탄소 섬유와 같은 높은 열전도율을 갖는 재료로 형성됨)가 제공될 수 있다. 여기서 열교환기의 인클로저 내에서 입구 측 및 출구 측 서킷은 관형 본체에 의해 정의되고, 필라멘트 돌출부가 각 관형 본체로부터 상 변화 재료로 연장 제공될 수 있음을 알 수 있으며, 필라멘트 돌출부는 상 변화 재료보다 더 높은 전도성을 갖는다.
예를 들어, 구리 와이어(28) 또는 구리 블레이드(24) 또는 핑거(26)는, 예를 들어 용접에 의해, 입력 및 출력 서킷을 제공하는 구리 파이프(20)(열교환기 서킷에 대해 선호되는 재료 선택은 가정용 난방 및 수도 시스템에서 구리 사용이 우세함: 알루미늄 합금 배관 및 복사체를 사용하는 설비의 경우, 전기화학적 이유로, 알루미늄 또는 그 합금으로부터 열교환기 입력 및 출력 서킷 및 돌출부(22)를 만드는 것이 바람직할 수도 있다)에 직접 부착될 수 있고, 각 돌출부(22)의 자유 단부는 그것이 부착된 파이프(20)로부터 멀리 연장된다. 대안적으로, 각각의 열 전달 블레이드(24) 또는 가능하게는 다수의 열 전달 와이어(28) 또는 핑거(26)가, 클립으로 열교환기의 입력 및 출력 서킷 중 하나 또는 다른 파이프에 고정되는 스프링 클립(29)(예를 들어, 인청동)에 부착될 수 있다.
대안적으로, 도 3에도 도시된 바와 같이, 열교환기의 입력 서킷을 정의하는 파이프는 열 전달 메쉬(27)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 필라멘트형 돌출부는 함께 하나 이상의 메시를 형성할 수 있다.
고체에서 액체로의 상 변화에서 파라핀 왁스 상 변화 물질의 열 팽창은 부피의 약 10%이다. 열교환기의 구조에 상당한 기계적 응력을 가하는 것을 피하기 위해 이러한 부피 변화에 대해 어떤 형태의 보상을 제공하는 것이 바람직하다. 그러한 보상을 제공하는 한 가지 가능한 방법은 가역적으로 압축될 수 있는 상 변화 재료 개재물의 본체 내에 포함하는 것이다. 이는 개재물(30)이 상 변화 물질의 질량 전체에 분포되어 있는 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. 그림 3은, 이해하기 쉽도록, 입력 및 출력 서킷과 관련되는 배관 또는 열 전달 요소를 생략하여, 단순화되었음을 알 수 있다. 이러한 개재물은, 예를 들어 스폰지 고무(천연 또는 합성)와 같이 탄력적으로 압축 가능한 고체일 수 있다. 대안적으로, 내포물은 상 변화 물질의 상 변화(전형적으로 액화 시 팽창)에 의해 야기되는 압력 증가에 의해 압축될 수 있을 만큼 충분히 낮은 내부 압력을 갖는 폐쇄형 중공체일 수 있다. 따라서 인클로저는 복수의 탄성체를 포함하고, 복수의 탄성체는: 상의 액화로 인한 압력 증가에 반응하여 부피가 감소하도록; 그리고 상 변화 물질의 응고로 인한 압력 감소에 반응하여 다시 팽창하도록, 구성된다.
이러한 개재물은 열교환기의 매트릭스의 구조, 즉 파이프 및 열 전달 돌출부 등의 배열에 의해 제자리에 고정될 수 있다. 그러나 개재물이 뭉치거나, 응집하거나, 상 변화 물질의 질량의 맨 위로 올라가거나, 맨 아래로 떨어지지 않도록 보장하는 것은 실질적으로 어려울 수 있다. 이를 피하고 개재물(30)이 제 위치에 머물도록 하는 한 가지 방법은 (도 5에 개략적으로 표시된 바와 같이) 래티스(lattice) 또는 프레임워크(framework)와 같은 고정 지지 구조(44)에 개재물을 고정하는 것이다. 따라서, 탄성체는 탄성체의 변위를 제한하는 역할을 하는 매트릭스 또는 격자 구조(44)에 결합된다.
액체에서 고체로의 전이에서 상 변화 물질의 팽창 문제를 관리하는 대안적인 접근 방식은 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 이는 상 변화 물질이 액체 형태에서 고체 형태로 그리고 그 반대가 될 때 상 변화 물질의 팽창과 수축을 가역적으로 수용하기 위해 콘서티나(concertina) 구조(11)가 제공되는 열교환기의 인클로저의 일부를 보여준다. 이러한 구조는 한쪽 끝에서 열교환기의 인클로저의 벽에 내장될 수 있다. 명백하게, 이러한 확장 구역이 있는 열교환기를 설계할 때, 입력 및 출력 서킷을 형성하는 도관과, 그리고 서킷과 연결하는 연결부에도 바람직하지 않은 응력과 변형이 가해지지 않도록 주의를 기울여야 한다. 일반적으로, 이는, 설명의 편의를 위해 여기에서는 콘서티나 구조라고 부르는 확장 영역(11)이 입력 및 출력 서킷의 도관 및 이들의 상호 연결부에 대한 임의의 부착 지점 너머 인클로저 영역에 제공됨을 의미할 것이다.
선택적으로, 도면에 도시된 바와 같이, 열교환기의 인클로저의 팽창 및 수축은 프로세서에 결합되는 어떤 형태의 변위 변환기(13)를 제공함으로써 시스템의 프로세서에 상 변화 물질의 상태에 대한 정보를 제공하는 데 사용될 수 있다.
내부 압력을 기준으로, 상 변화 물질의 상태를 모니터링하는 다른 방법은 도 7에 개략적으로 도시되어 있다. 이는 상 변화 물질의 질량 내에 있는 압축성 몸체(60)를 보여주고, 압축성 몸체(60)는 기체 또는 액체를 함유하는 내부 체적을 갖고, 내부 체적은 (바람직하게는 열교환기 인클로저의 내부 체적 외부에 위치하는) 압력 변환기(62)에 연결된다. 압력 변환기(62)는 인터페이스 유닛의 프로세서에 결합된다. 따라서 인터페이스 유닛의 프로세서는 (상 변화 물질의 에너지 저장량에 대한 정보를 제공하는) 상 변화 물질의 응고/액화 정도와 관련된 신호를 수신한다. 압축성 본체는 천연 또는 합성 고무 또는 플라스틱 재료와 같은 고분자 재료로 만들어질 수 있다. 바람직하게는 이 경우에 압축성 본체는 열교환기의 작동 온도 범위 전체에 걸쳐 액체로 남아 있을 적절한 액체로 채워지고, 이로써 시간이 지남에 따라 압축성 본체 내에서부터 유체가 빠져나가는 위험을 감소시킨다. 대안적으로, 압축성 본체 내에서부터 유체가 빠져나갈 가능성을 줄일 수 있도록, 액체 또는 기체 보충물과 함께 금속 본체를 사용할 수 있다. 인터페이스 유닛의 프로세서는, 프로토타입(prototypes)의 경험적 분석에 기초하여, 제조 동안, 또는 그 후에 프로그래밍될 수 있어서, 상 변화 물질의 응고 정도(보다 일반적으로 상태)가 압력 변환기(62)로부터의 압력 신호에 매핑될 수 있다. 예를 들어, 제작 준비 단계의 프로토타입은 유리 측면 패널이 장착될 수 있어서, 상 변화 물질의 상태가 검사/분석 및 압력 변환기(62)로부터의 압력 신호에 대해 매핑된 상태에 의해 결정될 수 있고, 사용되는 상 변화 물질의 융해 잠열에 대한 지식은 측정된 모든 압력에 대하여 열교환기에 저장된 잠열의 양이 계산되는 것을 가능하게 할 것이다. 이러한 방식으로 얻은 데이터는 생산 인터페이스 유닛용 프로세서를 프로그래밍하는데, 그리고 이 프로세서 및 시스템에서 잠재적으로 다른 프로세서에서 머신 러닝 알고리즘 정보를 제공하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 제작 준비 단계의 프로토타입의 경험적 테스트를 기초로 하여, 도 6 및 7에 표시된 아이디어를 결합하는 것도 가능하다.
전술한 방법들에 대한 대안으로, 또는 이들 중 하나 이상에 추가하여 제공될 수 있는, 상 변화 물질의 상태를 모니터링하는 또 다른 방법은, 하나 이상의 적절하게 위치된 광학 센서(광학 감지 장치)에 의해 상 변화 물질 이상 탐지의 본체로 광학 방사선을 방출하는 하나 이상의 광원을 제공하는 것이다. 하나 이상의 광원은 단일 파장 또는 파장 범위(즉, 사실상 단일 색상)에서 작동하거나, 또는 둘 이상의 이격된 파장(즉, 다른 색상)에서 작동할 수 있다. 방사선은 스펙트럼의 가시광선 또는 적외선 영역에 있거나, 또는 여러 색상의 빛이 사용되는 경우 둘 다에 있을 수 있다. 광원은 LED와 같은 비간섭성 광원일 수 있거나, 또는 예를 들어 LED 레이저와 같은 레이저일 수 있다. 광원은 단일 적색 녹색 청색 발광 다이오드일 수 있다. 광학 감지 장치는 광학 감지 장치로부터 수신되는 정보에 기초하여 상 변화 물질에 저장되는 에너지의 양을 추정하도록 구성되는 프로세서(예를 들어, 인터페이스 유닛의 프로세서)에 결합될 수 있다.
전술한 방법들에 대한 대안으로, 또는 이들 중 하나 이상에 추가하여 제공될 수 있는, 상 변화 물질의 상태를 모니터링하는 또 다른 방법은, 열교환기 내의 상 변화 물질에 소리를 발사하도록 구성된 음원, 및 음원에서 발사된 소리를 상 변화 물질을 통과한 후 감지하기 위해 음향 감지 장치를 제공하는 것이다. 바람직하게는, 음원은 초음파를 생성하도록 구성된다.
지금까지 열 에너지 저장소는 각각 하나 이상의 코일(coil) 또는 루프(loop) 형태의 입력 및 출력 서킷을 갖는 열교환기 내에서 상 변화 물질의 단일 질량을 갖는 것으로 주로 설명되었다. 그러나 예를 들어 상 변화 물질을 복수의 밀봉된 몸체(예를 들어 금속(예를 들어, 구리 또는 구리 합금) 실린더(또는 기타 길쭉한 형태) - (가정용) 온수 시스템을 위하여 온수를 제공하는데 사용되는 것이 바람직함) 출력 서킷이 열을 추출하는 열 전달 액체로 둘러싸여 있음)에 캡슐화하는 것이 열 전달률 면에서 유리할 수도 있다.
이러한 구성으로 열 전달 액체는 열교환기에 밀봉되거나, 또는 더 바람직하게는, 열 전달 액체는 에너지 저장소를 통해 유동할 있고 에너지 저장소에서 입력 열 전달 코일을 사용하지 않고 녹색 에너지원(예를 들어, 히트 펌프)으로부터 열을 전달하는 열 전달 액체일 수 있다. 이러한 방식으로, 입력 서킷은 단순히 하나(또는 보다 일반적으로 다수)의 입구 및 하나 이상의 출구에 의해 제공될 수 있어서, 열 전달 액체는, 코일 또는 기타 일반 도관에 의해 국한되지 않고, 열교환기를 자유롭게 통과하고, 열 전달 액체는 캡슐화된 PCM으로 열을 전달하거나 또는 캡슐화된 PCM으로부터 열을 전달한 다음 출력 회로(그리고 따라서 물은 출력 회로에 있음)로 전달한다. 이러한 방식으로, 입력 서킷은 열 전달 액체에 대한 하나 이상의 입구와 하나 이상의 출구, 그리고 캡슐화된 PCM을 지나 에너지 저장소를 통과하는 자유형 경로(들)에 의해 정의된다.
바람직하게는 PCM은 바람직하게는 (입구에서 출구로의 경로 상에서, 또는 입력 코일이 사용되는 경우 열 에너지 저장소 내에서 제공되는 하나 이상의 임펠러에 의해 지시된 대로) 파이프 위로 측방향으로 유동하도록 (또는 파이프 또는 다른 것들을 캡슐화하는 인클로저의 길이를 가로질러) 배치된 열 전달 유체와 함께 (각 열은 복수의 이격된 파이프를 포함하는, 엇갈리는 파이프 열과 같은) 하나 이상의 이격된 배치로 배열된 다수의 연장형 말단이 폐쇄된 파이프에 캡슐화된다.
선택적으로 출력 서킷은 에너지 저장소의 상단에 배치되고 캡슐화된 PCM 위에 배치될 수 있다 - 컨테이너는 입력 루프 또는 코일 위에 수평으로 배치되거나(이에 대류가 에너지 저장소를 통해 위쪽으로 에너지 전달을 지원한다) 또는 캡슐화된 PCM에 대해 그리고 선택적으로 위의 출력 서킷 쪽을 향하는 열 전달 액체가 유입되는 입구 방향으로 배치될 수 있다. 하나 이상의 임펠러(impeller)가 사용되는 경우 각 임펠러는 외부에 장착된 모터에 자기적으로 결합되어, 에너지 저장소의 인클로저의 무결성이 손상되지 않도록 한다.
선택적으로 PCM은 20mm 내지 67mm 범위의, 예를 들어 22mm, 28mm, 35mm, 42mm, 54mm 또는 67mm, 공칭 외부 직경을 가지고, 전형적으로 배관 사용에 적합한 구리로 형성되는, 전형적으로 원형 단면의, 연장형 튜브에 캡슐화될 수 있다. 바람직하게는, 파이프는 22mm 및 54mm 사이, 예를 들어 외부 직경이 28mm 및 42mm 사이이다.
열 전달 액체는 바람직하게는 물 또는 유동 첨가제, 부식 억제제, 부동액, 살생물 중에서 하나 이상과 혼합된 물과 같은 수성 액체이고, - Sentinel X100 또는 Fernox F1(둘 다 RTM)과 같은 - 물에 적절하게 희석되는, 예를 들어 중앙 난방 시스템에 사용하도록 설계된 유형의 억제제를 포함할 수 있다.
따라서, 본 출원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐 표현 입력 서킷은 문맥상 명백하게 달리 요구되지 않는 한, 방금 설명한 배치를 포함하고 입력 서킷의 입력에서 출력으로의 액체 유동의 경로가 일반 도관에 의해 정의되지 않고 오히려 에너지 저장소의 인클로저 내에서 실질적으로 자유롭게 흐르는 액체를 포함하도록, 해석되어야 한다.
PCM은 원형 또는 일반적으로 원형 단면의 복수의 연장형 실린더에 캡슐화될 수 있고, 실린더는 바람직하게는 하나 이상의 열로 이격되어 배치된다. 바람직하게는 인접한 열의 실린더는 열 전달 액체로부터 그리고 열 전달 액체로 열 전달을 용이하게 하도록, 서로에 대해 오프셋(offset)된다. 선택적으로 열 전달 액체가, 입력 열 전달 액체를 입력 매니폴드에 의해 공급되는 캡슐화 본체 쪽으로 향하게 하는 복수의 입력 노즐의 형태일 수 있는 하나 이상의 입력 포트에 의해 캡슐화 본체 주위의 공간으로 도입되는 곳에 입력 장치가 제공된다. 출력에서 노즐의 보어(bore)는 일반적으로 단면이 원형일 수 있거나 캡슐화된 PCM에 열을 보다 효과적으로 전달하는 제트(jet) 또는 액체 스트림(stream of liquid)을 생성하도록 신장될 수 있다. 매니폴드는 유동률을 증가시키고 압력 손실을 줄이기 위해 단일 단부 또는 반대 단부에서 공급될 수 있다.
열 전달 액체는 그린 에너지원(예를 들어, 열 펌프 또는 태양 온수 시스템)의 펌프 또는 다른 시스템 펌프의 작동의 결과로서 에너지 저장소(12)로 펌핑될 수 있거나, 또는 열 에너지 저장소는 자체 펌프를 포함한다. 녹색 에너지원으로 돌아가기 전에 먼저 난방 설비(예를 들어, 바닥 난방, 라디에이터(radiators), 또는 공간 난방의 다른 형태)로 지나기 위해, 하나 이상의 밸브의 사용을 통하여, 입력 서킷의 하나 이상의 출구에서 에너지 저장소에서 나온 후, 열 전달 액체는 에너지원(예를 들어, 히트 펌프)으로 직접 다시 지날 수 있거나 전환가능할 수 있다.
캡슐화 본체는 캡슐화 본체 위에 위치하는 출력 회로의 코일에 수평으로 배치될 수 있다. 이는 단지 많은 가능한 배치 및 방향 중 하나라는 것을 이해할 것이다. 동일한 배치가 수직으로 배치된 캡슐화 본체와 동일하게 위치될 수 있다.
대안적으로 PCM 캡슐화를 사용하는 에너지 저장 장치는 전술한 것과 같은 원통형 연장형 캡슐화 본체를 다시 사용할 수 있지만, 이 경우에는 예를 들어 코일 형태의 도관 형태의 입력 서킷이 있다. 캡슐화 본체는 장축이 수직으로 배치되고, 입력 코일(14) 및 출력 코일(18)이 에너지 저장 장치(12)의 양쪽에 위치하도록 배치될 수 있다. 그러나 다시 이 배치는 하단의 입력 서킷과 상단의 출력 서킷, 및 수평으로 배치되는 장축을 갖는 캡슐화 본체와 같은 대안적인 방향으로 사용될 수도 있다. 바람직하게는, 에너지 전달 액체를 입력 코일(14) 주위로부터 캡슐화 본체 쪽으로 추진하기 위하여, 하나 이상의 임펠러가 에너지 저장소(12) 내에서 배치된다. 임펠러 또는 각 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 없고, - 따라서 이러한 샤프트가 인클로저에 들어가는 곳에서 누출 위험이 줄어든다.
PCM이 캡슐화되어 있다는 사실 덕분에 에너지 저장을 위해 하나 이상의 상 변화 물질을 사용하는 에너지 저장소를 쉽게 구축할 수 있고, 그리고 특히 전이(예를 들어 용융) 온도가 다른 PCM이 에너지 저장소의 작동 온도를 확장할 수 있는 에너지 저장 유닛을 만들 수 있다.
방금 설명한 유형의 실시예에서 에너지 저장소(12)는 (물 또는 물/억제제 용액과 같은) 열 전달 액체 와 조합하여 잠열로서 에너지를 저장하기 위해 하나 이상의 상 변화 물질을 함유한다는 것이 이해될 수 있다.
상 변화 물질의 상 변화로 인한 압력 증가에 반응하여 부피를 감소하도록 그리고 상 변화 물질의 역상 변화로 인한 압력 감소에 반응하여 다시 팽창하도록: 구성되는 복수의 탄성체는 바람직하게는 캡슐화 본체 내에서 상 변화 물질이 제공된다(그들은 또한 본 명세서의 다른 곳에서 기술된 바와 같이 "벌크(bulk)" PCM을 사용하는 에너지 뱅크에서 사용될 수 있다).
이해할 수 있는 바와 같이, 본 개시는 위의 임의의 대안에서 설명된 바와 같은 인터페이스 유닛을 포함하는 건물내 온수 시스템을 포함하는 설비를 제공하고, 열교환기의 입력 측 서킷은 히트 펌프에 결합되고, 열교환기의 출력 측 서킷은 건물 내 온수 시스템에 결합된다. 바람직하게는 이러한 설비에서 건물 내 난방 서킷이 열교환기 및 히트 펌프의 입력 측 서킷에 결합된다. 선택적으로, 도 8에 도시된 바와 같이 이러한 건물 내 난방 서킷(702)은 설비의 프로세서(704)에 결합되는 적어도 하나의 압력 센서(700)를 포함하고, 프로세서(704)는 건물 내 난방 서킷(702)의 압력을 모니터링하고, 압력이 기설정된 범위를 벗어나는 경우(예를 들어 확장 용기의 고장) 경보를 표시하도록 구성된다. 압력 감지는 (에너지 과잉 공급과 함께 압력 릴리프 밸브의 고장으로 인해 발생할 수 있는) 과압에 대해 경고할 수도 있다.
본 개시는 또한 건물 내 온수 시스템을 포함하는 설비를 제공하되, 건물 내 온수 시스템은, 위의 임의의 대안에서 설명된 바와 같은 인터페이스 유닛, 열교환기의 입력 측 서킷이 연결되는 히트펌프, 건물 내 온수 시스템에 연결되는 열교환기의 출력 측 서킷이 갖는 유동 센서와 온도 센서, 열교환기 출력 측 서킷의 하류의 온수 시스템에 대하여 물을 가열하도록 구성되는 전기히터, 그리고 히트 펌프, 유동 센서, 온도 센서 및 전기 히터에 작동가능하게 결합되는 프로세서를 포함하고, 프로세서는 에너지 소비를 줄이기 위해 전기 히터, 히트 펌프 및 상 변화 물질로부터의 에너지의 사용을 관리하는 로직을 제공받는다.
본 개시는 건물 내 온수 시스템을 포함하는 설비를 추가로 제공하되, 건물 내 온수 시스템은, 위의 임의의 대안에서 설명된 바와 같은 인터페이스 유닛, 열교환기의 입력 측 서킷이 연결되는 히트펌프, 열교환기의 출력 측 서킷이 연결되는 건물 내 온수 시스템이 갖는 유동 센서와 온도 센서, 열교환기 출력 측 서킷의 하류에서 온수 시스템에 대한 물을 가열하도록 구성되는 전기 히터, 및 히트 펌프, 유동 센서, 온도 센서 및 전기 히터에 작동가능하게 결합되는 프로세서를 포함하고, 프로세서에는 히트 펌프의 전력보다 더 큰 전력 입력을 요구하는 온수의 유동을 제공하기 위해 설비를 관리하는 로직이 제공된다.
이러한 설비 중 임의의 것은 하나 이상의 추가 열교환기를 더 포함할 수 있고, 추가적인 열교환기 또는 각각의 추가적인 열교환기는 엔클로저를 포함하고, 엔클로저 내에서: 히트 펌프에 결합된 입력 측 서킷; 건물 내 온수 시스템에 결합되는 출력 측 서킷; 및 에너지 저장을 위한 상 변화 물질이 있다.
선택적으로, 설비는, 건물 내 온수 시스템에 대한 냉수 공급원의 압력 센서, 및 압력 센서에 결합되는 프로세서로서, 압력 손실이 감지되는 경우 경고를 생성하도록 구성되는 프로세서를 더 포함할 수 있다. 선택적으로 프로세서는 압력 손실이 임계 시간 이상 지속되는 경우에 경고를 생성하도록 구성된다. 선택적으로, 설비는 건물 내 온수 시스템으로의 냉수 공급원에 유동 센서를 더 포함하고, 유량 센서는 프로세서에 연결된다. 선택적으로 프로세서는 경고를 생성할 때 압력 센서와 유동 센서 모두의 정보를 사용하도록 구성된다.
본 개시는 또한 건물 내 온수 시스템으로 배관되는 가스 연소식 콤비 보일러를 교체하는 방법을 제공하고, 이 방법은: 설치 공간을 마련하기 위해 가스 연소식 콤비 보일러를 철거하는 단계; 설치 공간에 위의 임의의 대안에 설명된 대로 인터페이스 유닛을 설치하는 단계; 열교환기의 출력 측 서킷을 건물 내 온수에 연결하는 단계; 및 건물 내 온수 시스템용 물이 열상 변화 물질 및/또는 히트 펌프에 의해 가열될 수 있도록 열교환기의 입력 측 서킷을 히트 펌프에 연결하여 하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 이 방법은 열교환기의 입력 측 서킷을 건물 내 공간 난방 시스템에 연결하는 단계를 더 포함한다. 바람직하게는, 방법은 프로세서가 히트 펌프의 거동의 양태를 제어할 수 있도록, 인터페이스 유닛의 프로세서를 히트 펌프의 컨트롤러에 작동식으로 연결하는 단계를 더 포함한다.
인터페이스 유닛의 프로세서는 히트 펌프, 에너지 뱅크 및 순간 온수기를 제어하도록 구성된다. 이를 수행할 수 있도록, 프로세서에는 에너지 뱅크의 상태, 히트 펌프의 상태, 바람직하게는 유로 대한 정보가 제공된다. 물 유동률에 대한 정보는 해당 유로에서 유동 측정 장치에 의해 제공될 수 있지만, (후술할 것처럼) 개방된 출구의 인식을 기초로 할 수도 있다. 관련 출구 또는 관련 출구 유형에 대한 지식으로 물에 대한 요청의 예상 기간을 예측할 수 있다. 예를 들어, 출구가 휴대품 보관소의 세면대와 연결되어 있는 경우, 출구가 약 60초 이내에 콘센트가 다시 닫힐 것으로 예상될 수 있다 - 온수가 필요한 이유는 손을 씻기를 원할 가능성이 높기 때문이다. 반대로, 개방되는 출구가 욕조에 제공되는 것이라면, 물에 대한 요청이 5분 이상 계속될 것이라고 자신 있게 예측할 수 있다.
프로세서는 또한 시간, 요일, 계절, 및 저장된 모든 가정의 학습된 행동을 기초로하여, 다양한 난방 자원의 관리를 개선하기 위한 로직을 제공받을 수 있다. 예를 들어, 학령기(school-age) 자녀가 있는 가족은 학기 동안 월요일부터 금요일까지 오전 7시에서 오전 8시 30분 사이에 온수 요청 패턴이 동일할 것으로 확실하게 예측될 수 있지만, 그러나 전형적으로 다소 늦은 아침에, 주말에, 그리고 방학 동안, 매우 다른 패턴의 행동을 하는 것이 확실하게 예측될 수 있다.
프로세서에 에너지 뱅크의 상태에 대한 정보를 제공하기 위해, 에너지 뱅크에는, 예를 들어 상 변화 물질의 광학적 또는 음파 분석, 또는 에너지 뱅크 내에서 내부 압력에 기초하는, 및/또는 에너지 뱅크의 인클로저의 확장 또는 수축에 기초하여 변위 측정에 기초하는 상태 정보를 제공하기 위한 하나 이상의 센서가 제공된다. 프로세서는 히트 펌프와 양방향 통신하며, 히트 펌프로부터 상태 정보를 수신하도록 배치된다. 프로세서는 또한 히트 펌프에 대한 요청 내역을 알고 있다. 종래의 히트 펌프는 전형적으로 시간당 6회 이하로 시작하도록 구성되고, 내부 프로세서가 압축기, 펌프 등의 상태를 점검하고 모니터링하며, 이 데이터는 시작 요구를 준수할지 여부를 결정할 때 히트 펌프의 내부 프로세서에 의해 사용된다. 전형적으로, 히트 펌프의 프로세서가 시작 요구에 응할 수 없는 경우, 시작 요구에 응할 수 없음을 요구자(이 경우 인터페이스 유닛의 프로세서)에게 알린다.
이미 언급된 바와 같이, 전술한 바와 같은 인터페이스 유닛을 포함하는 온수 설비는 순간 온수기, 예를 들어 에너지 뱅크의 유로의 하류(또는 이와 평행)에 있는 전기 히터를 선택적으로 포함할 수 있다. 순간 온수기는 또한 인터페이스 유닛의 프로세서의 제어를 받아야 한다. 인터페이스 유닛의 프로세서는 경제적으로 온수에 대한 요청을 충족시키기 위하여 순간 온수기, PCM 에너지 뱅크, 및 히트 펌프를 관리하도록 구성되는 것이 바람직하다. 인터페이스 유닛의 프로세서는, 적어도 간헐적으로, 인터넷에 연결되는 것이 바람직하고, 이러한 방식 또는 다른 방식으로 히트 펌프, 인터페이스 유닛, 및 전기 순간 히터가 연결된 전기 공급원에 대한 요금 정보를 인식한다. 이러한 방식으로, 프로세서는 낮은 전기 요금이 발생할 때 이를 이용할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스 유닛의 프로세서가 예측되거나 알려진 요청 시점 또는 그러한 예측되거나 알려진 요청 직전에 전기가 저렴하거나 저렴해질 것임을 알게 된 경우, 프로세서는 히트 펌프가 작동하여 에너지를 에너지 뱅크에 투입하도록 지시할 수 있어서, 요청이 발생할 때 에너지 뱅크의 에너지를 사용할 수 있다.
인터페이스 유닛의 프로세서는 또한 다양한 에너지원을 제어하는 것과 함께, 관리의 일부로서 온수 공급원의 하나 이상의 유동 조절장치를 제어할 수 있다.
도 9는 복수의 제어 가능한 물 배출구(더 자세히 후술될 다양한 수도꼭지 및 샤워기), 물 공급원(105), 및 물 공급원(105)과 복수의 제어 가능한 물 배출구 사이의 물 흐름 경로에서, 적어도 하나의 유동 측정 장치(110) 및 적어도 하나의 유동 조절장치(115), 및 적어도 하나의 유동 측정 장치(110) 및 적어도 하나의 유동 조절장치(115)에 작동 가능하게 연결되는 프로세서(140)를 갖는 건물 내 급수 설비(100)를 도시한다. 도시되는 급수 설비는 주 욕실(121), 제1 실내 샤워실(122), 제2 실내 샤워실(123), 휴대품 보관소(124) 및 주방(125)이 있는 주거지를 나타낸다. 주 욕실 및 제1 실내 샤워실은 주거지의 한 층에 있을 수 있지만, 휴대품 보관소, 제2 실내 샤워실 및 주방은 주거지의 다른 층에 있을 수 있다. 그러한 상황에서, 도시된 바와 같이, 다양한 출구에 물을 공급하기 위해 2개의 개별 서킷(130 및 131)를 갖는 것이 편리할 수 있다.
주 욕실(121)은 샤워기 출구(135), 욕조 수도꼭지 또는 수전(136) 및 싱크대용 수도꼭지(137)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 실내 샤워실(122 및 123)은 또한 샤워기 출구(135) 및 싱크대용 수도꼭지(137)를 포함한다. 반대로 휴대품 보관소는 화장실(미도시) 및 수도꼭지(138)가 있는 세면대만 포함한다. 마지막으로 주방은 수도꼭지(139)가 있는 싱크대가 있다.
관련된 메모리(141)를 갖는 프로세서 또는 시스템 컨트롤러(140)는 적어도 하나의 유동 측정 장치(110) 및 적어도 하나의 유동 조절장치(115)에 결합된다. 2개의 서킷(130 및 131)의 각각에 각각의 유동 측정 장치(110) 및 유동 조절장치(115)가 제공된다는 것을 이해할 것이다. 프로세서는 또한 서킷(130 및 131)의 각각에 대해 하나씩 하나 이상의 온도 센서(143)에 선택적으로 연결된다.
프로세서는 또한 Wi-Fi, Bluetooth 또는 ZigBee 등을 통한 양방향 통신을 위해 적어도 하나의 RF 송신기 및 적어도 하나의 RF 수신기를 포함하는 RF 트랜시버(transceiver)(142)에 결합되고, 바람직하게는 또한 서버 또는 중앙 스테이션(station)(145)에 대한 연결을 위해 인터넷(144)에, 그리고 선택적으로 (LTE, UMTS, 4G, 5G 등과 같은) 셀룰러 무선 네트워크(cellular radio network)에 결합된다. RF 트랜시버(142) 및/또는 인터넷 연결을 통해, 건물 내 급수 시설을 매핑하는 데 있어 설비 엔지니어가 사용을 위하여, 프로세서(140)는 예를 들어 스마트폰 또는 태블릿일 수 있는 모바일 장치(150)와 통신할 수 있다. 모바일 장치(150)는 본 발명의 실시예에 따른 매핑 방법을 용이하게 하기 위해, 그리고 특히 엔지니어가 수행한 작업을 시스템 컨트롤러(140)/서버(145)의 시계와 동기화하기 위하여, 시스템 컨트롤러(140) 및 또한 잠재적으로 서버(145) 내에서 대응하는 소프트웨어와 협력하는 특정 앱과 같은 소프트웨어를 포함한다. 메모리(141)는 프로세서가, 예를 들어 새로운 설비를 시운전하는 프로세스 동안, 건물 내 급수 설비 프로세서를 매핑하는 방법을 수행할 수 있도록 하는 코드를 포함한다. 설명을 위해, 냉수 공급 설비일 수도 있지만, 도 9는 온수 공급 설비를 보여준다.
프로세스를 시운전하는 동안 모든 온수 출구(예를 들어, 수도꼭지, 샤워기, 욕실, 주방)를 정의하기 위하여 엔지니어는 프로세서/시스템 컨트롤러(140)에 의해 요청받을 것이다. 시스템 컨트롤러는 엔지니어에게 각각의 출구(수도꼭지, 샤워기 출구 등)를 완전히 개방하도록 요청하고 관련 유동 측정 장치(110)를 통해 결과적인 물의 유동을 모니터링할 것이다. 이 과정에서, 관련 유동 측정 장치(110)는 물의 유동을 측정할 것이고 프로세서는 이러한 데이터를 수신할 것이며 그 결과를 데이터베이스에 추가할 것이다. 이 정보에 기초하여, 임의의 출구가 개방될 때, 관련 유동 제어 장치(115)를 제어함으로써, 시스템은 이후에 각 단일 탭에 가장 효율적인 유동을 제공할 수 있을 것이다.
본 개시내용의 제1 양태에 따른 건물내 급수 설비를 매핑하는 방법이 이제 도 9를 참조하여 설명될 것이다.
방법은, 복수의 제어가능한 물 출구 중 제1 출구를 개방하고, 적어도 제1 유동 특성이 결정될 때까지 프로세서(140)로 적어도 하나의 유동 측정 장치(110)로부터의 신호를 처리하고, 그 다음 복수의 제어가능한 물 출구 중 제1 출구를 폐쇄하는 것을 포함한다. 복수의 제어가능한 물 출구 중 제1 출구의 개방은 바람직하게 관련 엔지니어가 휴대하는 모바일 장치(150)에 메시지를 보내는 프로세서 또는 시스템 컨트롤러(140)에 의해 지시된다. 예를 들어, 명령은 Wi-Fi로 전송되고 주 욕실(121)에 있는 뜨거운 욕조 수도꼭지(136)를 열도록 엔지니어에게 알릴 수 있다. 모바일 장치(150)를 휴대한 엔지니어는 주 욕실로 가서 뜨거운 욕조 수도꼭지(136)를 완전히 연다. 모바일 장치는 엔지니어에게 정확히 언제 수도꼭지를 개방해야 하는지 알려주기 위해, 카운트다운과 함께 바람직하게는 들을 수 있는 프롬프트(prompt)를 엔지니어에게 제공할 수 있다. 대안적으로, 모바일 장치 상의 앱은 수도꼭지(136)가 개방되는 순간에, 버튼을 누르거나 떼는 것과 같은, 엔지니어로부터의 입력을 수용하도록 구성될 수 있다. 어느 경우든, 앱은 프롬프트 또는 순간에 대한 현지 시간을 선택적으로 캡처하고, 관련 제어가능한 출구의 ID(identity)와 함께 이 현지 시간을 시스템 컨트롤러(140) 또는 서버(145)에 보낼 수 있다. 이러한 방식으로, 실제로는 이것이 필요하지 않을 수 있지만, 모바일 장치(150)에 도달하는 프롬프트 또는 컨트롤러(140) 또는 서버(145)에 도달하는 명령의 타이밍의 지연이 고려될 수 있다(모바일 장치(150)와 시스템 컨트롤러(140)는 바람직하게는 매핑 프로세스 이전 또는 이후에, 어떤 핸드쉐이킹(handshaking) 절차를 거쳐서, 두 장치의 클록(clocks) 사이의 오프셋(offset)을 제거하거나 고려할 수 있다). 시스템에 대한 가장 중요한 입력은 테스트 시간 동안의 수온 변화이다.
그런 다음 엔지니어는 앱의 목록 또는 메뉴에서 출구 ID를 선택하거나 명확한 ID를 입력하여 각 출구를 차례로 여는 방식으로 구내에서 작업할 수 있다. 또는 시스템 제어기는 이미 모든 수도꼭지 등(일반적으로 "제어가능한 출구")의 목록을 제공받았을 수 있으며, 모바일 장치(150)에 다른 메시지를 보냄으로써, 엔지니어에게 관련 출구로 가도록 촉구할 수 있다. 앱은 바람직하게는 엔지니어가 시스템 컨트롤러(140)/서버(145)에, 엔지니어가 제자리에 있고 다음 제어가능한 출구를 개방하라는 명령을 받을 준비가 되어 있다는 메시지를 보내는 옵션을 포함한다. 그런 다음 모든 출구와 해당 흐름 특성(즉 흐름이 감지되기 전의 지연, 유동의 상승 비율, 최대 유동률, 수온, 온도 상승 지연, 및 기타 식별가능한 특성이 캡처되어 데이터베이스에 저장된다)이 만족될 때까지, 다른 온수 출구 각각에 대해 프로세스를 반복한다. 데이터베이스에 저장된 특성을 사용함으로써, 프로세서(140)는 후속적으로 각각의 유동 특성에 대한 검출된 유동 특성의 유사성에 기초하여 복수의 제어가능한 물 출구 중 특정 물 출구의 개방을 식별할 수 있다.
프로세서에는 선호하는 유동률, 선택적으로 출구 유형(욕실 수도꼭지, 주방 수도꼭지, 세면대 수도꼭지, 휴대품 보관소 수도꼭지) 및 위치(예를 들어, 주 욕실, 실내 샤워실, 어린이 방, 어른 방, 휴대품 보관소, 주방)과 관련된 몇 가지 규칙도 제공되고, 목표 유동률을 결정하기 위해 감지된 유동 특성으로부터 인식된 출구 ID와 함께 이러한 규칙을 사용한다. 목표 유량은 관련 유동 제어장치(115)를 제어함으로써, 시스템 컨트롤러(140)에 의해 부과되고, 바람직하게는 대응하는 유동 측정 장치(110)에 의해 모니터링된다. 이러한 방식으로, 해당 출구 ID에 기초하여, 적어도 하나의 유동 조절장치를 제어함으로써, 프로세서(140)가 식별된 제어가능한 물 출구로 물의 공급을 제어할 수 있다.
각각의 유동 특성은 각각의 안정적인 유동률을 포함할 수 있다. 그 다음, 방법은, 각각의 안정적인 유동률에 기초하여, 복수의 제어가능한 물 출구 각각에 대한 유동률의 적어도 10% 컷(cut)을 부과하기 위해 적어도 하나의 유동 조절장치(115)를 제어하도록 프로세서(140)를 구성하는 것을 더 포함할 수 있다. 선택적으로, 방법은, 각각의 안정적인 유동률을 기초로 하여, 각각의 안정적인 유동률이 분당 7리터보다 큰 복수의 제어가능한 물 출구 중 어느 하나에 대한, 유동률에 있어 적어도 10% 컷을 부과하기 위해 적어도 하나의 유동 조절장치(115)를 제어하도록 프로세서(140)를 구성하는 것을 더 포함할 수 있다. 이는 욕실, 실내 샤워실, 및 특히 휴대품 보관소에서 세면대에 제공되는 수도꼭지에 특히 적용되며, 여기서 수도꼭지는 주로 손 씻기용(상당히 적당한 유동률로 효과적으로 달성할 수 있다) 물을 제공하는 데 사용된다.
도 10은 도 9에 대응하지만 도 9에서 이미 소개된 것과 대응하는 제어가능한 출구와 함께 온수(105) 및 냉수(106) 공급원을 모두 포함하는 설비를 개략적으로 도시한다. 따라서, 주 욕실(121)의 욕조에는 온수 수도꼭지(136)와 함께 냉수 수도꼭지(236)가 제공되고, 세면대는 냉수 수도꼭지(237)와 온수 수도꼭지(137)를 모두 갖는다. 샤워기 출구는 또한 온수 및 냉수 공급원 모두 연결된다. 마찬가지로, 다른 각 방에는 온수 수도꼭지에 대응하는 냉수 수도꼭지가 있다. 이러한 뜨거운 및 차가운 수도꼭지 쌍은 분리되어 있거나 또는 두 개의 수도꼭지가 전체로 통합된 일체형일 수 있다. 일체형 수도꼭지에는 각각의 온수 및 냉수 공급원에 대한 별도의 컨트롤러가 포함될 수 있거나, 그들은 온수와 냉수의 양 및 두 공급원 각각에서 나오는 유동의 비율을 모두 제어하는 단일 컨트롤러를 갖는 혼합 수도꼭지일 수 있다. 그러나 이러한 모든 배치에서 다른 유형의 물이 없는 한 물 유형의 최대 유동(즉, 온수 공급원으로부터의 100% 물, 또는 냉수 공급원으로부터의 100% 물)을 제공하도록 수도꼭지를 설정하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로 후술되는 매핑 작업에 대해 적절하게 모든 수도꼭지를 설정할 수 있다. 단일 공급원 유동으로 설정하기 위해 더 많은 주의가 필요하지만, 이는 일반적으로 혼합 샤워기에도 해당된다.
냉수 출구는 도 9를 참조하여 설명된 프로세스를 사용하여 매핑될 수 있다.
방금 설명된 것은, 물 공급원(105), 물 공급원(105)에 연결된 복수의 제어가능한 물 출구(135, 136, 137), 및 물 공급원(105)과 복수의 제어가능한 물 출구(135, 136, 137) 사이에서, 물 유로(130, 131)에 있는 적어도 하나의 유동 측정 장치(110) 및 적어도 하나의 유동 조절장치(115)를 갖는 건물 내 급수 설비를 매핑하는 데 사용하기 위한 프로세서(140) 및 메모리(141)임을 인식할 것이다. 프로세서(140)는 적어도 하나의 유동 측정 장치(110) 및 적어도 하나의 유동 조절장치(115)에 대한 동작 연결을 위해 구성된다. 프로세서(140)에 동작 가능하게 결합되는 메모리(141)는, 적어도 제1 유동 특성이 결정될 때까지 복수의 제어가능한 물 출구 중 제1 출구의 개방에 따른 적어도 하나의 유동 측정 장치(110)로부터 수신되는 신호를 프로세서(140)가 처리하는 방법인 급수 설비 매핑 방법을 프로세서(140)로 하여금 수행하게 하는 명령을 저장한다. 복수의 제어가능한 물 출구 중 제1 출구를 폐쇄한 후, 각각의 제어가능한 물 출구에 대해 각각의 유동 특성을 결정하기 위해 복수의 다른 제어가능한 물 출구 각각에 대한 작업을 반복한다. 그 후, 프로세서는 각각의 유동 특성에 대한 검출된 유동 특성의 유사성에 기초하여 복수의 제어가능한 물 출구 중 특정 물 출구의 개방을 식별하도록 구성되고, 식별에 기초하여 물 공급원으로부터 식별된 제어가능한 물 출구로의 물 공급을 제어하기 위해 적어도 하나의 유동 조절장치를 제어하도록 구성된다.
본 개시는 또한 프로그램이 프로세서(140)에 의해 실행될 때 프로세서(140)가 방금 설명한 방법을 수행하게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 제공한다. 컴퓨터 프로그램은 설치 전에 메모리(141)에 로딩될 수 있거나, 또는 예를 들어 유선 데이터 링크를 사용하거나 어떤 종류의 RF 링크를 사용하여, 후속적으로 서버(145)로부터 다운로드(download)되거나 다른 장치로부터 업로드(upload)될 수 있다.
따라서 메모리(141)는 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서로 하여금 전술한 바와 같은 방법을 수행하게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 구성할 수 있다.
본 개시는 또한, 방금 설명한 프로세서(140) 및 메모리(141)와 함께, 물 공급원(105), 물 공급원(105)에 연결된 복수의 제어가능한 물 출구, 유동 측정 장치(110) 및 물 공급원(105)과 복수의 제어가능한 물 출구 사이의 물 유로에 있는 적어도 하나의 유동 조절장치(115)를 포함하는 급수 설비를 제공하고, 프로세서(140)는 유동 측정 장치(110) 및 적어도 하나의 유동 조절장치(115)에 작동 가능하게 연결된다.
도 9 및 10에서 냉수와 온수 공급원은 설명의 편의를 위해 둘 다 단순히 컨테이너로 표시되지만, 실제로 두 물 공급원 모두 수도 본관과 같은 일종의 연속적인 공급용 배관으로부터 공급될 가능성이 있음을 알 수 있다. 두 공급원 모두 일종의 저수조 또는 축적장치를 사용할 수도 있지만 이것이 필수적인 것은 아니다. 물론 물 공급원이 수도 본관에 연결되는 것이 필수적인 것은 아니고 - 예를 들어, 하나 또는 모두의 물 공급원이 저장소에서 공급될 수 있다.
본 출원은, 비록 많은 양태가 더 넓은 적용가능성을 갖는다 하더라도, 일반적으로 공통 문제 세트를 기반으로 하는 다수의 자명하게 상호 관련된 양태 및 실시예를 포함한다. 특히, 로직 및 제어 방법은, 개시된 하드웨어로 동작하는 것으로 반드시 제한되지 않고 보다 광범위하게 적용될 수 있지만, 모두 특히 다양한 하드웨어 양태의 하드웨어 및 그 바람직한 변형과 함께 동작하는데 적합하다. 특정 양태가 다른 특징의 특정 사례에 관련되고 특정 양태에서 설명되거나 청구되는 바람직한 특징이 다른 것에 적용될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 상호 운용성의 모든 지점에서 명시적인 언급이 이루어지고 당업자가 이해할 것으로 예상되는 경우 본 개시는 감당할 수 없을 정도로 길어질 것이고, 여기서는 달리 명시적으로 언급되지 않았거나 문맥상 명백히 부적절하지 않은 한, 어떤 양태의 선호 특징이 다른 것에 적용될 수 있음을 이해하도록 명시적으로 지시한다. 다시 말하지만, 반복을 피하기 위해, 많은 양태와 개념은 방법 형식 또는 하드웨어 형식으로만 설명될 수 있지만, 해당 장치 또는 컴퓨터 프로그램 또는 로직은 장치 논의의 경우 하드웨어를 작동하는 방법 또는 방법의 경우에 개시된 것으로 간주된다. 위의 의미에 대한 예를 들어, 유체 기반(일반적으로 기체 소스) 히트 펌프와 상 변화 물질 및 전기 보조 가열 소자의 조합과 프로세서에 의한 제어(장치 내에서 또는 원격 또는 둘 다)와 관련된 하드웨어 및 소프트웨어의 여러 특징이 있다. 이는 선호되는 응용분야이지만, 대부분의 방법과 하드웨어가 다른 히트 펌프(열전 및 지열) 및 다른 재생가능 에너지원(예를 들어, 태양 전지 배열기용 펌프) 및 다중 온도 열 저장 어레이(arrays)를 포함하는 대체 보조 난방(가스 보일러와 같은 연소 히터기의 덜 선호되는 배치 또는 덜 효율적인 고온 저 COP 히트 펌프 포함)과 대체 열 저장에 보다 일반적으로 적용 가능하다. 더욱이, 임의의 구성 요소 또는 이들의 상호 작용에 대한 특정 배열을 제공하는 양태는 시스템의 대체 요소에 초점을 맞춘 양태와 함께 자유롭게 사용될 수 있다. 첨부된 청구범위는 별개의 세트로 제시되며 본 출원에서 연속적으로 번호가 매겨지지 않으며 각 양태를 쉽게 따르고 후속 출원의 이익을 위해 명시적으로 상호 참조되지 않는다. 그러나, 첨부된 모든 청구범위는 양립할 수 없는 대안과 자명하게 관련되는 경우를 제외하고는 명시적 상호 참조에만 의존하는 인위적으로 축소된 방식으로 이해되지 않고 통상의 엔지니어가 이해할 수 있는 것처럼, 다른 모든 청구범위 세트에 여러 번 의존하는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (25)

  1. 건물 내 온수 공급 시스템, 상기 온수 공급 시스템에서 물을 가열하도록 배치되는 히트 펌프, 적어도 상기 히트 펌프가 상기 온수 공급 시스템에서 물을 가열하기 시작할 때까지 상기 온수 공급 시스템의 출구가 개방될 때부터의 시간 동안 기설정된 양의 물을 기설정된 온도로 가열하기에 충분한 잠열 용량을 갖는 상 변화 물질의 질량 함유하는 에너지 저장 장치; 상기 온수 시스템 및 상기 히트 펌프 사이에 결합되는 열교환기; 상기 온수 공급 시스템의 출구의 상기 개방에 기초하여 상기 히트 펌프에 신호를 제공하는 프로세서; 그리고 상기 온수 시스템의 상기 출구로 가는 유로에 있는 순간 온수기로서, 상기 순간 온수기는 상기 상 변화 물질 및 상기 히트 펌프의 상태에 대한 정보에 기초하여 상기 순간 온수기를 제어하도록 구성된 상기 프로세서에 의해 제어되는 순간 온수기;를 포함하는, 설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 냉수 공급원 및 상기 온수 시스템의 제어가능한 출구 사이의 유로에 있고, 상기 설비는 냉수 공급원 및 상기 프로세서에 결합되는 상기 온수 시스템의 상기 출구 사이의 유로에 있는 유동 센서를 더 포함하고, 상기 열교환기는 상기 에너지 저장 장치의 일부이고; 상기 프로세서는 상기 유동 센서로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 히트 펌프에 신호를 제공하도록 구성되는, 설비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상 변화 물질이 상기 열교환기에 통합되는, 설비.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 순간 온수기는 전기 히터인, 설비.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환기 및 상기 순간 온수기 중간의 상기 온수 시스템의 물을 위한 유로에 있는 온도 변환기를 더 포함하는, 설비.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 에너지 저장 장치 및 상기 히트 펌프가 충분한 온수를 제공할 수 없는 경우에만 상기 순간 온수기를 활성화하도록 구성되는, 설비.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 에너지 소비를 줄이기 위해 상기 순간 온수기, 상기 히트 펌프, 및 상 변화 물질로부터의 에너지의 사용을 관리하는 로직(logic)을 제공받는, 설비.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 충분한 온수를 제공하기 위하여 우선적으로 상기 에너지 저장 장치에 그러고 나서 상기 히트 펌프에 의존하도록 구성되는, 설비.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상 변화 물질의 질량은 상기 상 변화 물질의 잠열을 기초로 하여 2 내지 5 MJoules의 에너지 용량을 갖는, 설비.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 상 변화 물질의 에너지 함량을 추정하도록 구성되는, 설비.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상 변화 물질은 40℃ 및 60℃ 사이의 온도에서 상변형을 갖는, 설비.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상 변화 물질은 다음의 파라핀:
    n-트리코산 C23;
    파라핀 C20-C33;
    n-테트라코산 C24;
    n-펜타코산 C25;
    n-헥사코산 C26;
    n-헵타코산 C27;
    n-옥타코산 C28;
    n-노나코산 C29;
    n-트리아코산 C30;
    n-헨트리아코산 C31;
    n-도트리아코산 C32;
    n-트리아트리아코산 C33;
    파라핀 C22-C45;
    파라핀 C21-C50;
    RT 70 HC,
    으로부터 선택되는, 설비.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 장치는 복수의 밀봉된 본체들을 포함하는 인클로저를 포함하고, 상기 상 변화 물질은 상기 밀봉된 본체들 내에 둘러싸이고, 에너지 뱅크는 상기 인클로저 내의 상기 복수의 밀봉된 본체들을 에워싸는 에너지 전달 액체를 함유하도록 구성되는, 설비.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 에너지 뱅크의 입력 측 서킷은 입력 및 출력을 갖는 도관에 의해 정의되고, 상기 입력 및 출력은 구멍이 없는 도관 벽에 의해 연결되어 상기 입력에 서 유입된 물이 상기 인클로저 내에서 상기 에너지 전달 액체와 혼합되지 않고 상기 출력으로 상기 도관 벽에 의해 안내되는, 설비.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 에너지 전달 액체는 상기 인클로저 내에 밀봉되는, 설비.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 에너지 뱅크의 입력 측 서킷은 상기 인클로저의 내부와 연통하는 하나 이상의 입력 포트 및 하나 이상의 출력 포트를 포함하고, 열 전달 액체가 상기 하나 이상의 입력 포트를 통하여 상기 인클로저의 내부로 유입되도록 하는 배치는 상기 인클로저 내의 상기 복수의 밀봉된 본체들을 지나 유동하고 상기 하나 이상의 출력 포트를 통하여 상기 인클로저를 나가도록 구성되는, 설비.
  17. 설비 내에서 히트 펌프를 제어하는 방법으로서, 상기 설비는, 건물 내 온수 공급 시스템, 상기 온수 공급 시스템에서 물을 가열하도록 배치되는 히트 펌프, 상기 온수 시스템 및 상기 히트 펌프 사이에 결합되는 열교환기; 상 변화 물질의 질량을 함유하는 에너지 저장 장치로서, 상기 열교환기가 상기 에너지 저장 장치의 일부가 되는 에너지 저장 장치; 그리고 상기 온수 공급 시스템의 출구의 개방에 기초하여 상기 히트 펌프에 신호를 제공하기 위한 프로세서로서, 상기 에너지 저장 장치의 상태에 대한 그리고 상기 히트 펌프의 상태에 대한 정보를 수신하도록 구성되는 프로세서;를 포함하고,
    상기 상 변화 물질의 질량은 적어도 상기 히트 펌프가 상기 온수 공급 시스템에서 물을 가열하기 시작할 때까지 상기 온수 공급 시스템의 출구의 개방으로부터 기설정된 양의 물을 기설정된 온도로 가열하기에 충분한 잠열 용량을 갖고; 상기 방법은 상기 프로세서가 상기 온수 공급 시스템의 출구의 개방을 감지하고, 감지된 온수 유동률, 상기 에너지 저장 장치의 상태, 상기 히트 펌프의 상태에 기초하여, 상기 히트 펌프에 시작 신호 제공 여부를 결정하는 것을 포함하는, 설비 내에서 히트 펌프를 제어하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 열교환기는 냉수 공급원과 상기 온수 공급 시스템의 상기 출구 사이의 유로에 있고, 유동 센서는 상기 냉수 공급원 및 상기 온수 시스템의 상기 출구 사이의 상기 유로에 제공되고, 상기 유동 센서는 상기 프로세서에 결합되고; 그리고 상기 프로세서는 상기 유동 센서로부터 수신되는 신호에 기초하여 상기 히트 펌프에 상기 시작 신호를 제공하도록 구성되는, 설비 내에서 히트 펌프를 제어하는 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 프로세서가, 감지된 온수 유동률에 기초하여, 개방이 감지된 출구의 유형을 판단하고, 결정된 유형을 이용하여 상기 히트 펌프에 시작 신호를 제공할지 여부를 결정하는 것을 더 포함하는, 설비 내에서 히트 펌프를 제어하는 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서가 예측 및/또는 예정된 수요 데이터를 이용하여 상기 히트 펌프에 시작 신호를 제공할지 여부를 결정하는 것을 더 포함하는, 설비 내에서 히트 펌프를 제어하는 방법.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건물 내 온수 공급 시스템은 상기 에너지 저장 장치로부터 상기 온수 시스템의 하류에서 물을 가열하기 위해서, 상기 프로세서에 결합되는, 전기 온수기를 더 포함하고, 상기 방법은 상기 프로세서가 상기 히트 펌프에 시작 신호를 제공하지 않도록 결정되는 경우에, 상기 온수 시스템에서 물을 가열하기 위해 상기 전기 온수기에 전원을 공급할지 여부를 결정하는 것을 더 포함하는, 설비 내에서 히트 펌프를 제어하는 방법.
  22. 설비에서 히트 펌프를 제어하는데 사용하기 위한 프로세서 및 메모리로서, 상기 설비는, 건물 내 온수 공급 시스템, 상기 온수 공급 시스템에서 물을 가열하도록 배치되는 히트 펌프, 및 상 변화 물질의 질량을 함유하는 에너지 저장 장치를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 온수 공급 시스템의 출구의 개방에 기초하여 상기 히트 펌프에 신호를 제공하기 위해 상기 히트 펌프에 가동적인 연결을 위해 구성되고, 상기 프로세서는 상기 에너지 저장 장치의 상태에 대한 정보를 수신하도록 구성되고,
    그리고 상기 프로세서에 가동적으로 결합되는 상기 메모리는 상기 프로세서가 상기 히트 펌프를 제어하는 방법을 수행하도록 하는 명령을 저장하고, 상기 방법에서 프로세서는:
    상기 온수 공급 시스템의 출구의 개방을 감지하고, 감지되는 온수 유동률, 상기 에너지 저장 장치의 상태에 기초하여, 상기 히트 펌프에 시작 신호를 제공할지 여부를 결정하는, 설비에서 히트 펌프를 제어하는데 사용하기 위한 프로세서 및 메모리.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 프로세서는: 상기 히트 펌프로부터 상태 정보를 수신하고; 그리고 상기 히트 펌프에 시작 신호를 제공할지 여부를 결정하는데 있어서 상기 히트 펌프의 상태 정보를 사용하도록 구성되는, 설비에서 히트 펌프를 제어하는데 사용하기 위한 프로세서 및 메모리.
  24. 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서가 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 하는 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
  25. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서가 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 하는 명령을 포함하는, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
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US (5) US20240201714A1 (ko)
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AU (2) AU2022216911B2 (ko)
GB (37) GB202101678D0 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4288736A1 (en) 2021-02-07 2023-12-13 Octopus Energy Heating Limited Methods and systems for modulating energy usage
CN115234973B (zh) * 2022-07-04 2023-09-15 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 一种热网动态供热策略确定方法
CN115095998B (zh) * 2022-07-05 2023-11-07 珠海格力电器股份有限公司 换热系统及其出热水控制方法、热水系统
CN116379607B (zh) * 2023-06-05 2023-08-18 达州玖源新材料有限公司 一种原料加工生产用供热设备及驱控系统
ES2955464A1 (es) * 2023-09-13 2023-12-01 Gtd Sist De Informacion Sau Metodo para la planificacion y optimizacion de almacenes termicos en instalaciones industriales de produccion de agua fria y/o caliente

Family Cites Families (115)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2281544A1 (fr) * 1974-08-07 1976-03-05 Zaegel Held Sa Perfectionnements aux chauffe-eau electriques a accumulation
AT356846B (de) * 1978-07-20 1980-05-27 Holztrattner Heinrich Geschlossener behaelter zur speicherung und/oder erzeugung von waerme oder kaelte mit eingebauten kammern und rohren
CH648412A5 (en) * 1980-06-09 1985-03-15 Sulzer Ag Method for measuring and controlling the state of charge of a latent heat store, and device for carrying out the method
JPS5795534A (en) * 1980-12-04 1982-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Heat accumulating apparatus
JPS5812992A (ja) * 1981-07-17 1983-01-25 Hitachi Ltd 蓄熱装置
FR2519415A1 (fr) * 1981-12-31 1983-07-08 Electricite De France Dispositif de commande d'un chauffe-eau a accumulation avec une pompe a chaleur en source principale et une resistance auxiliaire
JPS59208300A (ja) * 1983-05-12 1984-11-26 Mitsubishi Electric Corp 給水設備の監視装置
JPS61105048A (ja) * 1984-10-29 1986-05-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 給湯装置
US4718403A (en) * 1985-10-11 1988-01-12 Exemplar, Inc. Control for water heater system
JP2504437B2 (ja) * 1987-01-30 1996-06-05 株式会社東芝 空調機
JPH0682035B2 (ja) * 1988-04-02 1994-10-19 大阪瓦斯株式会社 低温液化ガスの蓄熱装置
GB8826885D0 (en) * 1988-11-17 1988-12-21 Imi Range Ltd Hot water generating & supply apparatus
JPH03126109A (ja) * 1989-10-12 1991-05-29 Yuhshin Co Ltd 多機能電子水栓
ES2114378B1 (es) * 1994-05-06 1999-01-01 Univ Catalunya Politecnica Sistema de suministro automatico de liquido a temperatura regulable, con calentador instantaneo.
JPH09178200A (ja) * 1995-12-21 1997-07-11 Osaka Gas Co Ltd 温水暖房システムの漏水検出方法及び温水暖房システム
JPH1144495A (ja) * 1997-07-23 1999-02-16 Mitsubishi Chem Eng Corp 蓄熱装置
JP3895012B2 (ja) * 1997-07-31 2007-03-22 株式会社ガスター 水漏れ検査装置及び検査方法
AT407323B (de) * 1999-02-16 2001-02-26 Vaillant Gmbh Elektrodurchlauferhitzer
DE29921889U1 (de) * 1999-12-13 2000-06-21 Gpv Management Ges Fuer Person Wärmepumpenheizzentrale
DE10151253C1 (de) * 2001-10-17 2002-11-14 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Verfahren zum Betreiben einer Warmwasserversorgungsanlage und Warmwasserversorgungsanlage
JP4156437B2 (ja) * 2003-05-09 2008-09-24 リンナイ株式会社 潜熱材の交換時期を報知する蓄熱装置
DE10325929A1 (de) * 2003-06-07 2005-01-05 Rittal Gmbh & Co. Kg Kühlanlage für einen oder mehrere Schaltschränke
WO2005057086A1 (en) * 2003-12-12 2005-06-23 Rinnai Corporation Hot water supply system
CN100347488C (zh) * 2004-03-12 2007-11-07 华南理工大学 相变蓄热热泵热水器
US7477950B2 (en) * 2004-09-28 2009-01-13 Dymocom, Inc. Method and system for controlling a network of water appliances
EP1684035A3 (de) * 2005-01-24 2008-07-16 Franz Haslinger Vorrichtungen zur Eisspeicherung und Direktkühlung
WO2007059618A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-31 Robert Simoneau Continuous flow demand controlled microwave water heater
WO2007098526A1 (en) * 2006-02-28 2007-09-07 Rheem Australia Pty Limited A controllable water heater
JP2007278841A (ja) * 2006-04-06 2007-10-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 蓄熱量検出システム
AT504285B1 (de) * 2006-08-16 2008-07-15 Vaillant Austria Gmbh Verfahren zum betreiben eines durchlauferhitzers mit mehreren zapfstellen
JP2008121923A (ja) * 2006-11-09 2008-05-29 Denso Corp ヒートポンプ式給湯機
JP4999538B2 (ja) * 2007-05-14 2012-08-15 株式会社神戸製鋼所 蓄熱装置
CN201191144Y (zh) * 2007-12-03 2009-02-04 陈定兴 相变蓄能换热器
JP2009229007A (ja) * 2008-03-24 2009-10-08 Panasonic Electric Works Co Ltd 給湯装置
DE102008017698B3 (de) * 2008-04-08 2010-01-14 Robert Bosch Gmbh Wasserwärmungssystem
US7724521B2 (en) * 2008-06-11 2010-05-25 Adc Telecommunications, Inc. Systems and methods for Venturi fan-assisted cooling
CN201265954Y (zh) * 2008-08-08 2009-07-01 肖成钢 相变蓄热快热型泵热水装置
KR20100030141A (ko) * 2008-09-09 2010-03-18 주식회사 네오시스 엔지니어링 빙축열 냉방장치용 캡슐
DE102008043030A1 (de) * 2008-10-22 2010-04-29 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Warmwasserspeicher und Verfahren zum Betreiben eines Warmwasserspeichers
US9442499B2 (en) * 2009-05-04 2016-09-13 R. W. Beckett Corporation Controller for temperature regulation system
CN201443648U (zh) * 2009-06-17 2010-04-28 韩盈盈 一种节水水龙头
CN201488281U (zh) * 2009-09-10 2010-05-26 宁波博浪热能设备有限公司 储能式热泵热水器
JP5405964B2 (ja) * 2009-09-28 2014-02-05 パナソニック株式会社 ヒートポンプ給湯システム
JP2011089692A (ja) * 2009-10-22 2011-05-06 Panasonic Corp 給湯機
CN101702492A (zh) * 2009-11-11 2010-05-05 大全电气有限公司 开关柜风水冷却系统
AU2010100099A4 (en) * 2010-01-29 2010-03-11 David Michael Brunoli Temperature activated shower controller
GB201005320D0 (en) * 2010-03-30 2010-05-12 Telepure Ltd Improvements in controllers, particularly controllers for use in heating, ventilation and air conditioning systems
US10168105B2 (en) * 2010-05-04 2019-01-01 Basf Se Device and method for storing heat
JP2012002469A (ja) * 2010-06-21 2012-01-05 Sanden Corp 蓄熱装置
JP5435290B2 (ja) * 2010-06-24 2014-03-05 株式会社Ｌｉｘｉｌ 自動水栓装置
KR101211816B1 (ko) * 2010-12-24 2012-12-12 주식회사 경동나비엔 가정용 열병합 발전시스템
GB2488331A (en) * 2011-02-23 2012-08-29 Star Refrigeration Heat pump system with a thermal store comprising a phase change material
CN103890322B (zh) * 2011-02-24 2017-03-22 蓝瑚科技有限公司 用于潜热相变的蓄热和相关的热传输和交换的装置及方法
US20120060829A1 (en) * 2011-03-14 2012-03-15 General Electric Company Energy management system with solar water heater
WO2012153609A1 (ja) * 2011-05-11 2012-11-15 株式会社Ｌｉｘｉｌ 湯水使用管理システム
JP5714421B2 (ja) * 2011-06-22 2015-05-07 アイシン精機株式会社 瞬間加熱式温水手洗い装置
CN102305467A (zh) * 2011-09-16 2012-01-04 广东纽恩泰新能源科技发展有限公司 蓄热热泵热水器装置
JP5549888B2 (ja) * 2011-11-08 2014-07-16 オリオン機械株式会社 温度調整装置
US8611088B2 (en) * 2011-11-16 2013-12-17 Cooper Technologies Company Mechanical heat pump for an electrical housing
EP2789933B1 (en) * 2011-12-06 2016-11-23 Mitsubishi Electric Corporation Heat pump type heating/hot-water supply system
GB2517853B (en) * 2012-05-17 2017-02-15 Lena Hun Man Chan Information control system
WO2013176169A1 (ja) * 2012-05-23 2013-11-28 シャープ株式会社 保管容器
GB2509354A (en) * 2012-10-05 2014-07-02 Lobils Ltd Apparatus to heat domestic hot water and water for a space heating system
US9784472B2 (en) * 2012-11-14 2017-10-10 International Business Machines Corporation Managing hot water delivery
GB2514179A (en) * 2013-05-17 2014-11-19 Baxi Heating Uk Ltd Energy store
JP6087211B2 (ja) * 2013-05-27 2017-03-01 リンナイ株式会社 暖房システム
GB201310821D0 (en) * 2013-06-18 2013-07-31 Sunamp Ltd Energy storage system
CN203758014U (zh) * 2013-12-31 2014-08-06 广东纽恩泰新能源科技发展有限公司 热泵热水器
JP6244553B2 (ja) * 2014-03-18 2017-12-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄熱装置及びそれを備えた温水生成装置
KR101621168B1 (ko) * 2014-10-23 2016-05-13 린나이코리아 주식회사 온수공급시스템
JP6115831B2 (ja) * 2014-11-04 2017-04-19 三菱電機株式会社 コントローラ、スケジュール作成方法、及びプログラム
US9885498B2 (en) * 2014-11-13 2018-02-06 Miclau-S.R.L. Inc. Electrical water heater with a dual resistive heating element and a control method for energy management
DE102014225693A1 (de) * 2014-12-12 2016-06-16 Vaillant Gmbh Heizsystem mit Warmwasserbereitstellung
DE102015203342A1 (de) * 2015-02-25 2016-08-25 Robert Bosch Gmbh Steuergerät, Durchlauferhitzer und Verfahren zur Steuerung eines Durchlauferhitzers
US20160326732A1 (en) * 2015-05-05 2016-11-10 James Doyle McCormick Showerhead Attachment for Controlling the Flow and Temperature of Water
WO2016189416A1 (en) * 2015-05-27 2016-12-01 Stellenbosch University System and method for determining a customised heating schedule for a water heater
CN204902240U (zh) * 2015-07-31 2015-12-23 江苏启能新能源材料有限公司 一种相变储热式电热水器
JP6539572B2 (ja) * 2015-11-26 2019-07-03 リンナイ株式会社 給湯システム
EP3173703A1 (en) * 2015-11-27 2017-05-31 Sharp Kabushiki Kaisha Pre-heating thermal store
JP6580162B2 (ja) * 2015-12-25 2019-09-25 三菱電機株式会社 制御装置、給湯機の制御方法及びプログラム
US10526771B1 (en) * 2016-06-17 2020-01-07 Hs Labs, Inc. Water flow monitoring and leak detection/mitigation system and method
WO2018127550A2 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 Waturu Holding Aps Use of a sensor signal from a tap
US10401039B2 (en) * 2017-02-28 2019-09-03 Ademco Inc. Evaluation of heating liquid pressure drops in a hydronic heating system
CN206609160U (zh) * 2017-03-07 2017-11-03 扬州惠通化工科技股份有限公司 一种供热稳定的热媒炉系统
JP6879081B2 (ja) * 2017-06-29 2021-06-02 株式会社デンソーウェーブ 漏水検出装置
WO2019018681A1 (en) * 2017-07-19 2019-01-24 Johnson Controls Technology Company COOLING SYSTEM OF ELECTRONIC DEVICES
JP6944832B2 (ja) * 2017-08-02 2021-10-06 ダイキン工業株式会社 給湯システム
KR102008943B1 (ko) * 2017-10-27 2019-08-08 문병철 배전반용 온도제어장치
CN108050707A (zh) * 2017-12-12 2018-05-18 成都前锋电子有限责任公司 一种带有清凉浴模式的燃气热水器控制方法及控制装置
KR102431562B1 (ko) * 2017-12-21 2022-08-11 주식회사 경동나비엔 온수공급장치 및 그 제어방법
CN109990471A (zh) * 2018-01-02 2019-07-09 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 相变热水器及其控制方法
CN109083232A (zh) * 2018-09-27 2018-12-25 贵州大学 一种家用智能节水装置
CN109340867B (zh) * 2018-10-12 2021-07-09 中国建筑西北设计研究院有限公司 一种基于相变蓄热装置的谷电储能系统
DE102018128855A1 (de) * 2018-11-16 2020-05-20 Viega Technology Gmbh & Co. Kg Anordnung und Verfahren zum Detektieren von Leckagen in einem Wasserleitungssystem
CN111197864A (zh) * 2018-11-19 2020-05-26 合肥美的暖通设备有限公司 低温型蓄热式的热水器及其蓄热控制方法和用水控制方法
GB2580659B (en) * 2019-01-21 2021-11-10 Canetis Metering Ltd Heated fluid control system
US11421914B2 (en) * 2019-03-18 2022-08-23 Ut-Battelle, Llc Thermal storage system with coupled tanks
DE102019204957B4 (de) * 2019-04-08 2024-02-01 Audi Ag System zum Austauschen elektrischer Energie
CN110131889B (zh) * 2019-05-20 2021-11-16 合肥美的暖通设备有限公司 热泵热水器、控制方法以及计算机可读存储介质
WO2020252197A1 (en) * 2019-06-14 2020-12-17 Rudd Grant Smart water valve
CN210463188U (zh) * 2019-07-08 2020-05-05 毛琦 一种利用谷电储能的太阳能供暖系统
CN211316300U (zh) * 2019-11-11 2020-08-21 大冶海通热工技术有限公司 一种利用空气源热泵的固体蓄热供暖装置
US11906174B2 (en) * 2019-11-26 2024-02-20 Rheem Manufacturing Company Load based hot water temperature control
CN110925943B (zh) * 2019-11-26 2021-02-12 珠海格力电器股份有限公司 空气源热泵机组的控制方法、装置、设备及存储介质
CN110925856B (zh) * 2019-11-27 2021-02-09 珠海格力电器股份有限公司 空气源热泵机组控制方法、装置和可读存储介质
FR3106010B1 (fr) * 2020-01-02 2022-07-15 Delta Dore Procede et dispositif de determination de profils de consommation d’eau chaude pour des besoins d’hygiene corporelle
CN211739265U (zh) * 2020-01-14 2020-10-23 东莞理工学院 太阳能联合空气源热泵和储能装置的供热系统
CN111237844A (zh) * 2020-01-19 2020-06-05 东南大学 蓄能与热泵复合的大温差蓄冷蓄热系统
CN111189348A (zh) * 2020-01-20 2020-05-22 中国科学院过程工程研究所 一种相变储能箱及其使用方法
US11788769B2 (en) * 2020-04-14 2023-10-17 Rheem Manufacturing Company On-demand heat pump water heater
CN111380258A (zh) * 2020-04-20 2020-07-07 佛山市恺庭科技有限公司 一种相变储热的空气源热泵供热系统及其逻辑控制方法
CN111649847A (zh) * 2020-05-28 2020-09-11 广东万和新电气股份有限公司 一种用于淋浴时的报警控制方法及报警系统
CN111750528A (zh) * 2020-07-08 2020-10-09 西北工业大学 一种无箱式热泵热水装置
CN111811142A (zh) * 2020-07-28 2020-10-23 上海海关机电产品检测技术中心 一种空气源热泵供热系统
CN112068615B (zh) * 2020-09-18 2021-11-23 深圳市丰用实业集团有限公司 基于温度及红外传感分析的厨卫智能舒适型洗面盆

Also Published As

Publication number Publication date
GB2604944A (en) 2022-09-21
EP4288731A1 (en) 2023-12-13
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GB2604955B (en) 2023-04-05
GB2604956A (en) 2022-09-21
GB2604952A (en) 2022-09-21
GB2604950A (en) 2022-09-21
GB2603651A (en) 2022-08-10
GB202109599D0 (en) 2021-08-18
EP4288709A1 (en) 2023-12-13
GB2604668A (en) 2022-09-14
GB202111087D0 (en) 2021-09-15
GB2603552A9 (en) 2022-08-24
GB2604946B (en) 2023-05-10
GB2605004A (en) 2022-09-21
GB202111089D0 (en) 2021-09-15
JP2024508653A (ja) 2024-02-28
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GB202304349D0 (en) 2023-05-10
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