用于在建筑物内提供生活热水及/或空间供暖的系统和方法与流程

1.本发明提供一种用于在建筑物内提供生活热水及/或空间供暖的系统和方法。所述系统可在所述方法中使用，其特征在于，所述系统包括：包含第1相变材料的第1储存装置；用于确定所述第1储存装置的充热状态的第1检测器；以及适于在来自制冷回路的制冷剂与所述第1相变材料之间进行热交换的第1相变材料热交换器。所述系统还包括：包含第2相变材料的第2储存装置；用于确定所述第2储存装置的充热状态的第2检测器；以及适于在所述第2相变材料与热介质回路的水之间进行热交换的第2相变材料热交换器。控制器构成为至少基于所述第1储存装置的充热状态和所述第2储存装置的充热状态来控制所述系统的运行。


背景技术：

2.与小型复合锅炉(通常为20-30kw)相比，用于单户住宅的热泵供暖产品的主要局限是低传热率(通常为5-15kw)。这意味着热泵通常必须安装有用于生活热水的储罐，所述储罐在方便时可以被充热较长时间。在供给温度约为42℃时，普通的淋浴器每分钟使用约7升的水：假设自来水温度为10℃，这导致热负荷约为16kw。单个淋浴器使用约50升水和6.5mj(1.8kwh)的热量。
3.作为传统水基蓄热的更紧凑的备选方案已经提出了相变材料，用于生活供暖应用、即空间供暖和生活热水加热。这两种应用有不同的温度要求。对于生活热水(dhw)，使用点温度通常在40-55℃的范围内，而对于空间供暖，温度范围可以更高或更低，这取决于供暖系统的类型和供暖系统的尺寸设计基础。使用化石燃料锅炉和传统暖气片设计的更老式的集中供暖系统可以使用60-80℃范围内的水流温度，而为电热泵设计的现代供暖系统使用35-45℃范围内的水流温度的大的散热器区域。
4.同时，热泵设计成在各种室外条件下全年运行。在空间供暖运行中用于热泵控制的典型模式是使用气候补偿曲线，对于所述气候补偿曲线，水流温度随着室外环境温度的降低而升高。这意味着空气源热泵需要在大范围的“温升”条件下运行；其中“温升”是在制热模式中热泵的热源温度和输出温度之间的差值。因此，当设计成用于冬季更高的峰值负载条件时，在热源温度(室外空气温度)非常低而所需的热量输送温度(水流温度)非常高时，空气源热泵会受到部分负载效率低下的影响。换句话说，这些热泵系统的性能系数(cop)较低。
5.提出了一种用于提高热泵效率和性能系数的构造，所述构造将泵热过程分成两个阶段，每个阶段都具有较小的温升，并且使用地表作为储热器将从空气(例如在＜0℃)中泵送出来的热能储存在中间温度(例如在10℃)，直到需要它为止，在该时点，热能可以被泵送通过所述第2阶段达到其所需的输送温度(例如用于空间供暖的40℃)。这种方法的问题是，安装浅置盘管或深井型地面热交换器的成本往往较高并且较为不便，这使得所述方法和系统非常昂贵。
6.对于需求侧灵活性服务，更多关注于增加可用于生活热水和空间供暖这两者的蓄
热。就此而言，许多热泵系统设计成带有蓄热器，所述蓄热器可用于从空间供热需求时间补偿热泵运行时间。这种方法的问题是，对于许多单户住宅来说，建筑物内部用于生活热水储箱以及空间供暖用蓄热器(通常是储水箱)这两者的空间需求可能过大。
7.jp2008180473a公开了一种系统和方法，其中，当热源不足或不符合用户端的需求时，利用大气作为热源通过夜间电力运行热泵来提供备用供热。
8.jp2012007796a公开了一种系统和方法，其中，储热系统包括：分别单独地储存潜热储存材料的储热箱；按照所述储热箱中的潜热储存材料的熔点的升序穿过所述储热箱的循环通道；向所述循环通道的一端供应加热介质的供应路径；以及从所述循环通道的另一端取出所述加热介质的分配通道。
9.总而言之，现有技术的系统和方法至少存在以下缺点。首先，如果使用单级热泵系统，它就必须跨越室外空气热源与生活热水的所需输送温度之间的较大温差来运行，这使得无法高效地运行，也即无法以高的性能系数(cop)运行。其次，如果使用两级热泵系统或两个压缩机，则所述系统的复杂性以及提供所述系统的成本较高。第三，如果使用类似储水箱的蓄热装置，则所述蓄热装置会占据较大的空间，从而在房间中留下更少的空间用于其他目的，这在室内房间中尤其如此。


技术实现要素：

10.由此看出，本技术的目的是提供一种用于在建筑物内提供生活热水和空间供暖的系统和方法，所述系统和方法没有现有技术的系统和方法的缺点。具体而言，应该能利用所述系统和方法以更高效的方式并且以所述系统所需且用于实施所述方法的最小空间在建筑物内提供生活热水及/或空间供暖。优选地，还应该能提供用于在建筑物内提供生活热水和空间供暖的系统方法，并且以低成本实施相应的方法。
11.所述目的通过具有技术方案1的特征的装置和具有技术方案9的特征的方法来实现。从属技术方案对本发明的有利实施例进行了描述。
12.根据本发明，提出了一种用于在建筑物内提供生活热水及/或空间供暖的系统，所述系统包括：
13.a)制冷回路，所述制冷回路包括：
14.作为热介质的制冷剂，
15.压缩机，
16.第1膨胀阀和第2膨胀阀，
17.第1三通阀和第2三通阀，
18.四通切换阀，
19.室外热交换器，所述室外热交换器适于在所述制冷剂与空气之间进行热交换，以及
20.第1储存装置，所述第1储存装置包含第1相变材料，其中，
21.所述第1储存装置包括用于确定所述第1储存装置的充热状态的第1检测器，并且包括适于在所述制冷剂与所述第1相变材料之间进行热交换的第1相变材料热交换器；
22.b)热介质回路，所述热介质回路包括：
23.作为热介质的水，
24.第2储存装置，所述第2储存装置热连接到生活热水回路并且包含第2相变材料，其中，所述第2相变材料的相变温度高于所述第1相变材料的相变温度，其中，所述第2储存装置包括用于确定所述第2储存装置的充热状态的第2检测器，并且包括适于在所述热介质回路的水与所述第2相变材料之间进行热交换的第2相变材料热交换器，
25.第3三通阀，所述第3三通阀适于将水流切换到用于建筑物内的空间供暖的至少一个散热器或者切换到所述第2相变材料热交换器，以及
26.至少一个输送机构，所述输送机构用于使水循环经过热介质热交换器；
27.c)热介质热交换器，所述热介质热交换器通过所述制冷回路和所述热介质回路构成，并且适于在所述制冷剂与水之间传送热量；以及
28.d)控制器，所述控制器构成为至少基于由从所述第1检测器获得的信息确定出的所述第1储存装置的充热状态和由从所述第2检测器获得的信息确定出的所述第2储存装置的充热状态来控制所述系统的运行。
29.所述系统的优点在于它能够以更高效的方式在建筑物内提供生活热水和空间供暖。通过使所述第1储存装置和第2储存装置进行所述布置来实现更高的效率和性能系数，其中，所述第1储存装置和所述第2储存装置都包含相变材料。这两个储存装置允许将泵热过程分成具有中间储存温度条件的两个阶段、即位于低温和中间温度之间的第1泵热阶段和位于中间温度和高温之间的第2泵热阶段。通过至少基于所述第1储存装置的充热状态和所述第2储存装置的充热状态来控制所述系统，还实现了更高的效率和性能系数，因为系统可以基于相应的充热状态来可靠地选择适当的运行模式。例如，如果所述第1储存装置的充热状态较高(例如，处于或高于设定下限)，则所述控制器可以选择运行模式，在所述运行模式中，用于加热空间或用于对所述第2储存装置充热的热量由所述第1储存装置直接提供，而不是由外部空气直接提供(尤其是在外部空气温度较低的情况下该方式的效率可能会低)。此外，如果所述第2储存装置的充热状态较低(例如，低于设定下限)，则所述控制器可以选择运行模式，在所述运行模式中，热量仅输送到所述第2储存装置以对所述第2储存装置充热，并使所述第2储存装置能够高效地提供大量的生活热水。
30.所述系统还具有这样的优点，即：它能够以系统所需的最小空间在建筑物内提供生活热水和空间供暖。由于所述系统使用包含相变材料的两个储存装置，并且相变材料具有相对较高的储热能力，所以，这两个储存装置的总体积可以与例如在所述系统中使用没有相变材料的储水箱(例如普通的生活热水储罐)来储存热能的情况相比更小。优选地，所述系统不包括缺少相变材料的储水箱。
31.根据本发明，储存装置(即分别为所述第1储存装置和第2储存装置)的充热状态是储存在所述储存装置中的热能的量。换句话说，储存装置的充热状态表示所述储存装置可以提供的热能的量。储存装置的充热状态也指所述储存装置充热所需的热能的量。
32.用于确定所述储存装置(即分别为所述第1储存装置和第2储存装置)的充热状态的检测器(即分别用于确定充热状态的第1检测器和第2检测器)可以包括至少一个温度传感器(可选为不止一个温度传感器)，所述温度传感器适于检测所述储存装置内部的温度。所述至少一个温度传感器(可选为所有温度传感器)可以适于(例如，通过放置在所述储存装置的外表面上或外表面处)检测所述储存装置的外表面的温度。所述至少一个温度传感器(可选为所有温度传感器)或者除了所述至少一个温度传感器之外的至少一个另外的温
度传感器可以适于(例如，通过放置在所述储存装置的内部容积中，如所述储存装置的内部或者所述储存装置内的相变材料热交换器的内部)检测所述储存装置内部的内容物的温度。在这方面，所述储存装置的充热状态例如可以像欧洲专利申请ep21213459.7中所述那样来确定。还可以是用于确定充热状态的所述检测器包括至少一个温度传感器和至少一个电阻传感器(例如，独立的各个传感器或者组合的温度电阻传感器)，其中，至少所述电阻传感器适于(例如，通过放置在所述储存装置的内部容积中并且通过接触内部的内容物)检测所述储存装置内部的内容物(具体是：包括pcm或由其组成的流体)的电阻。在这方面，所述储存装置的充热状态例如可以像欧洲专利申请ep21166193.9中所述那样来确定。
33.用于使水循环经过热介质热交换器的输送机构可以是泵。
34.在优选实施例中，根据本发明的所述系统不包括两级压缩机及/或不包括另一个(即至少第2)压缩机。通过仅使用一个单独的压缩机来在第1阶段和第2阶段泵送热量，实现更低的复杂程度，并且可以以更低的成本提供所述系统。此外，由于热量可以通过相同的单个压缩机在两个阶段中以较小的温差泵送，所以实现了穿过热泵的更小的温升和更高的性能系数。
35.在另一个优选实施例中，所述第1储存装置位于室外，优选位于热泵室外单元内，所述热泵室外单元包括所述压缩机、所述第1膨胀阀、所述第2膨胀阀、所述第1三通阀、所述第2三通阀、所述四通切换阀、所述室外热交换器和所述热介质热交换器。所述实施例的优点在于：所述系统仅需要建筑物内部房间中的最小空间，并且所述系统可以实施更高效的运行。此外，所述第1储存装置位于室外与较高热量损失无关，因为所述第1储存装置包含相变温度低于所述第2储存装置的相变材料。因此，所述第1储存装置内部的温度可以保持更低，使得至室外环境的温度梯度可以低于所述第2储存装置位于室外的情况。
36.因此，在另一个优选实施例中，所述第2储存装置(包含具有更高相变温度的相变材料)优选位于室内(即建筑物内部)。由于所需总热量储存的很大一部分可以由所述第1储存装置中的低温相变材料提供，所以所述第2储存装置的尺寸可以小于所述第1储存装置的尺寸，这在所述第2储存装置所在的房间中提供更多的自由空间。如果所述房间在建筑物内，这一点尤其相关。
37.所述第1相变材料可以具有作为位于所述系统所在位置的冬季室外环境空气温度与所述第2相变材料的相变温度之间的中间值的相变温度。例如，所述第1相变材料的相变温度可以处在10℃到35℃的范围内，优选为20℃到30℃的范围。
38.所述第2相变材料的相变温度可以处在35℃到60℃的范围内，优选为40℃到50℃的范围。
39.所述控制器可以构成为控制所述系统的运行，所述运行进一步基于(所述室外热交换器的)除霜运行的要求。为此，所述室外热交换器可以包括适于与所述控制器通信的温度传感器，或者所述系统可以包括适于与所述控制器通信的用于检测制冷剂温度的温度传感器。在该实施例中，所述室外热交换器可以包括室外热交换器温度传感器，并且所述控制器可以构成为基于由所述温度传感器输送的温度信息来选择除霜运行模式。这种构造的优点在于：在需要除霜运行的情况下，所述控制器可以切换到除霜运行模式。在所述除霜运行模式中，可以对所述室外热交换器进行除霜，这使得所述室外热交换器在所述除霜运行之后能够更高效地运行。
40.所述控制器可以构成为控制所述系统的运行，所述运行进一步基于建筑物内的空间供暖需求。在该实施例中，所述系统可以包括要加热的室内空间中的室内空气温度传感器，并且所述控制器可以构成为基于由所述温度传感器输送的温度信息来选择空间制热运行模式。所述控制器的这种构造的优点在于：如果有空间供暖需求，则所述系统可以切换到单空间制热运行模式。例如，在所述制热模式中，没有加热能量用于(利用热能)为所述第1储存装置充热及/或为所述第2储存装置充热及/或用于提供生活热水。这是有利的，因为对要加热的空间进行加热变得更高效。如果没有空间供暖需求，则所述系统可以切换到不使用热量来提供空间供暖的运行模式。例如，在所述运行模式中，热量用于(利用热能)为所述第1储存装置及/或所述第2储存装置充热及/或用于提供生活热水。这是有利的，因为加热生活热水及/或对所述第1储存装置及/或所述第2储存装置进行充热变得更高效。
41.所述控制器可以构成为控制所述系统的运行，所述运行进一步基于室外环境空气温度。在该实施例中，所述系统可以包括室外空间中的室外空气温度传感器，并且所述控制器可以构成为基于由所述温度传感器输送的温度信息来选择所述系统的运行模式。所述控制器的这种构造的优点在于：室外环境空气温度可以用于决定是用来自室外空气的热量对所述第2储存装置进行充热(如果室外环境空气温度处于或高于设定下限)还是用来自所述第1储存装置的热量对所述第2储存装置进行充热(如果室外环境空气温度低于设定下限)。这使得能够更高效地对所述第2储存装置进行充热，因为热量通过更平浅的温度梯度泵送到所述第2储存装置中。此外，室外空气温度可以用于决定是利用来自室外空气的热量来进行空间供暖(如果室外环境空气温度处于或高于设定下限)还是利用来自所述第1储存装置的热量来进行空间供暖(如果室外环境空气温度低于设定下限)。这使得能够更高效进行空间供暖，因为热量通过更平浅的温度梯度泵送到要加热的空间。
42.所述第1三通阀优选位于将所述压缩机与所述第1相变材料热交换器和所述热介质热交换器连接的流体管线中。
43.此外，所述第2三通阀优选位于将所述压缩机与所述第1相变材料热交换器和所述室外热交换器连接的流体管线中。
44.所述系统的所述制冷回路可以包括接收装置(储液器)。所述接收装置可以位于所述制冷回路中的所述第1膨胀阀与所述第2膨胀阀之间的流体管线中。
45.所述系统的所述制冷回路的所述第1膨胀阀可以位于所述室外热交换器与所述制冷回路的接收装置之间的流体管线中。
46.所述制冷回路的所述第2膨胀阀可以位于所述制冷回路的接收装置与分支到所述第1相变材料热交换器及所述热介质热交换器的流体管线之间的流体管线中。
47.所述系统的所述控制器可以构成为：
48.如果需要对所述室外热交换器进行除霜，
49.则允许来自所述第1相变材料热交换器的热量输送到所述室外热交换器，
50.其中，所述控制器优选构成为：
51.i)将所述四通切换阀设定到允许制冷剂从所述第1相变材料热交换器经由所述压缩机流到所述室外热交换器的位置；
52.ii)设定所述第1三通阀以将制冷剂从所述第1相变材料热交换器引导至所述压缩机；
53.iii)设定所述第2三通阀以将制冷剂从所述压缩机引导至所述室外热交换器；并且
54.联合地调节所述第1膨胀阀的孔口以及调节所述第2膨胀阀的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷。
55.控制器的这种构造的优点在于：储存在所述第2储存装置中的热量可以用于在较冷环境条件下对所述室外热交换器进行除霜，而不会损害内部居住空间的舒适条件或生活热水输出的供给温度。
56.所述系统的所述控制器可以构成为：
57.如果不需要对所述室外热交换器进行除霜，
58.如果确定出的所述第2储存装置的充热状态低于设定下限，并且
59.如果确定出的所述第1储存装置的充热状态低于设定下限，或者如果确定出的室外空气温度处于或高于室外环境空气温度的设定下限，
60.则允许来自所述室外热交换器的热量输送到所述热介质热交换器，尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
61.其中，所述控制器优选构成为：尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
62.i)将所述四通切换阀设定到允许制冷剂从所述室外热交换器经由所述压缩机流到所述热介质热交换器的位置；
63.ii)设定所述第1三通阀以将制冷剂从所述压缩机引导至所述热介质热交换器；
64.iii)设定所述第2三通阀以将制冷剂从所述室外热交换器引导至所述压缩机；
65.iv)联合地调节所述第1膨胀阀的孔口以及调节所述第2膨胀阀的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且
66.v)设定所述第3三通阀以将水引导至所述第2相变材料热交换器。
67.所述控制器的这种构造的优点在于：可以用来自外部空气的热能对所述第2储存装置进行充热。
68.所述控制器可以构成为：
69.如果不需要对所述室外热交换器进行除霜，
70.如果确定出的所述第2储存装置的充热状态低于设定下限，并且
71.如果确定出的所述第1储存装置的充热状态处于或高于设定下限，并且如果确定出的室外空气温度低于室外环境空气温度的设定下限，
72.则允许来自所述第1相变材料热交换器的热量输送到所述热介质热交换器，尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
73.其中，所述控制器优选构成为：尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
74.i)将所述四通切换阀设定到允许制冷剂从所述第1相变材料热交换器经由所述压缩机流到所述热介质热交换器的位置；
75.ii)设定所述第1三通阀以将制冷剂从所述压缩机引导至所述热介质热交换器；
76.iii)设定所述第2三通阀以将制冷剂从所述第1相变材料热交换器引导至所述压缩机；
77.iv)联合地调节所述第1膨胀阀的孔口以及调节所述第2膨胀阀的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且
78.v)设定所述第3三通阀以将水引导至所述第2相变材料热交换器。
79.所述控制器的这种构造的优点在于：可以用来自所述第1储存装置的热能对所述第2储存装置进行充热。
80.所述控制器可以构成为：
81.如果不需要对所述室外热交换器进行除霜，
82.如果确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定下限，
83.如果有建筑物内的空间供暖的需求，并且
84.如果确定出的所述第1储存装置的充热状态低于设定下限，或者如果确定的室外空气温度处于或高于室外环境空气温度的设定下限，则允许来自所述室外热交换器的热量输送到所述热介质热交换器，其中，所述控制器优选构成为：
85.i)将所述四通切换阀设定到允许制冷剂从所述室外热交换器经由所述压缩机流到所述热介质热交换器的位置；
86.ii)设定所述第1三通阀以将制冷剂从所述压缩机引导至所述热介质热交换器；
87.iii)设定所述第2三通阀以将制冷剂从所述室外热交换器引导至所述压缩机；
88.iv)联合地调节所述第1膨胀阀的孔口以及调节所述第2膨胀阀的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且
89.v)设定所述第3三通阀以将水引导至用于建筑物内的空间供暖的至少一个散热器。
90.所述控制器的这种构造的优点在于：来自外部空气的热能可以(直接)传输到建筑物中的至少一个空间。因此，热量可以直接从所述室外空气泵送到建筑物的散热器回路。
91.所述控制器可以构成为：
92.如果不需要对所述室外热交换器进行除霜，
93.如果确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定下限，
94.如果有建筑物内的空间供暖的需求，并且
95.如果确定出的所述第1储存装置的充热状态处于或高于设定下限，并且如果确定出的室外空气温度低于室外环境空气温度的设定下限，
96.则允许来自所述第1相变材料热交换器的热量输送到所述热介质热交换器，尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
97.其中，所述控制器优选构成为：尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
98.i)将所述四通切换阀设定到允许制冷剂从所述第1相变材料热交换器经由所述压缩机流到所述热介质热交换器的位置；
99.ii)设定所述第1三通阀以将制冷剂从所述压缩机引导至所述热介质热交换器；
100.iii)设定所述第2三通阀以将制冷剂从所述第1相变材料热交换器引导至所述压缩机；
101.iv)联合地调节所述第1膨胀阀的孔口以及调节所述第2膨胀阀的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且
102.v)设定所述第3三通阀以将水引导至用于建筑物内的空间供暖的至少一个散热器。
103.所述控制器的这种构造的优点在于：来自所述第1储存装置的热能可以(直接)传输到建筑物中的至少一个空间。因此，热量可以从所述第1储存装置(包含更低温度的相变材料)直接泵送到建筑物的散热器回路。
104.所述控制器可以构成为：
105.如果不需要对所述室外热交换器进行除霜，
106.如果确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定下限，
107.如果没有建筑物内的空间供暖的需求，并且
108.如果确定出的所述第1储存装置的充热状态低于设定下限，
109.则允许来自所述室外热交换器的热量输送到所述第1相变材料热交换器，尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
110.其中，所述控制器优选构成为：尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
111.i)将所述四通切换阀设定到允许制冷剂从所述室外热交换器经由所述压缩机流到所述第1相变材料热交换器的位置；
112.ii)设定所述第1三通阀以将制冷剂从所述压缩机引导至所述第1相变材料热交换器；
113.iii)设定所述第2三通阀以将制冷剂从所述室外热交换器引导至所述压缩机；
114.iv)联合地调节所述第1膨胀阀的孔口以及调节所述第2膨胀阀的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷。
115.所述控制器的这种构造的优点在于：可以用来自外部空气的热能对所述第1储存装置进行充热。
116.所述系统的所述热介质回路可以包括另一个热交换器，所述另一个热交换器适于在(在热介质回路中流动的)水与(在生活热水回路中流动的)自来水之间进行热交换。所述另一个热交换器的优点在于：可以向所述第2储存装置的所述第2相变材料热交换器附近的自来水提供热量。例如，所述另一个热交换器可以位于所述第2储存装置的所述第2相变材料热交换器的上游。这种定位允许所述另一个热交换器在自来水进入所述第2储存装置的所述第2相变材料热交换器之前对自来水进行预热。或者，所述另一个热交换器可以位于所述第2储存装置的所述第2相变材料热交换器的下游。这种定位允许所述另一个热交换器对从所述第2储存装置的所述第2相变材料热交换器流出的自来水进行随后加热。在该实施例中，所述热介质回路优选地包括另一个三通阀，所述另一个三通阀适于将水流切换成经由所述另一个热交换器流到所述第2储存装置的所述第2相变材料热交换器，或者通过绕过所述另一个热交换器而直接流到所述第2储存装置的所述第2相变材料热交换器。
117.所述系统的所述第1储存装置可以包括可再生能源热交换器，所述可再生能源热交换器适于在所述第1相变材料与从可再生能源来源接收热能的流体之间进行热交换。所述实施例的优点在于：来自可再生能源源头的热能可以输送到所述第1储存装置，并由所述第1储存装置内部的所述第1相变材料储存。所述可再生能源源头可以是太阳能光热阵列。在这种情况下，水可以流过所述太阳能光热阵列，从太阳吸收热能，并通过所述可再生能源
热交换器将吸收的热能输送到所述第1储存装置。在特别优选的实施例中，所述可再生能源是太阳能光伏光热阵列。在这种情况下，水可以流过所述太阳能光伏光热阵列，吸收来自太阳的热能，并通过所述可再生能源热交换器将吸收的热能输送到所述第1储存装置，此外，由所述太阳能光伏光热阵列产生的电能可以用于向所述系统供电，即：可以用于运行整个系统或所述系统的至少一些部分(例如与热泵相关的这些部分)。在该实施例中，所述系统还可以包括逆变器，以将直流电压转换成交流电压。
118.根据本发明，提供了一种用于在建筑物内提供生活热水(dhw)及/或空间供暖(sh)的方法，所述方法包括：
119.a)提供系统，所述系统包括：
120.制冷回路，所述制冷回路包括：
121.作为热介质的制冷剂，
122.压缩机，
123.第1膨胀阀和第2膨胀阀，
124.第1三通阀和第2三通阀，
125.四通切换阀，
126.室外热交换器，所述室外热交换器适于在所述制冷剂与空气之间进行热交换，以及
127.第1储存装置，所述第1储存装置包含第1相变材料，其中，
128.所述第1储存装置包括用于确定所述第1储存装置的充热状态的第1检测器，并且包括适于在所述制冷剂与所述第1相变材料之间进行热交换的第1相变材料热交换器；
129.热介质回路，所述热介质回路包括：
130.作为热介质的水，
131.第2储存装置，所述第2储存装置热连接到生活热水回路并且包含第2相变材料，其中，所述第2相变材料的相变温度高于所述第1相变材料的相变温度，其中，所述第2储存装置包括用于确定所述第2储存装置的充热状态的第2检测器，并且包括适于在所述热介质回路的水与所述第2相变材料之间进行热交换的第2相变材料热交换器，
132.第3三通阀，所述第3三通阀适于将水流切换到用于建筑物内的空间供暖的至少一个散热器或者切换到所述第2相变材料热交换器，以及
133.至少一个输送机构，所述输送机构用于使水循环经过热介质热交换器；
134.热介质热交换器，所述热介质热交换器通过所述制冷回路和所述热介质回路构成，并且适于在所述制冷剂与水之间传送热量；以及
135.控制器，
136.b)至少基于由从所述第1检测器获得的信息确定出的所述第1储存装置的充热状态和由从所述第2检测器获得的信息确定出的所述第2储存装置的充热状态来控制所述系统的运行。
137.所述方法的优点至少在于：它能够以更高效的方式和最小的所需空间在建筑物中提供生活热水和空间供暖。
138.所述方法中使用的所述系统的所述第1储存装置可以位于室外，优选位于热泵室外单元内，所述热泵室外单元包括所述压缩机、所述第1膨胀阀、所述第2膨胀阀、所述第1三
通阀、所述第2三通阀、所述四通切换阀、所述室外热交换器和所述热介质热交换器。优点在于：实施所述方法需要更少的室内空间，并且使得运行更高效。
139.所述方法可以特征在于，如果需要对所述室外热交换器进行除霜，
140.则允许来自所述第1相变材料热交换器的热量输送到所述室外热交换器，
141.其中，优选包括以下步骤：
142.i)将所述四通切换阀设定到允许制冷剂从所述第1相变材料热交换器经由所述压缩机流到所述室外热交换器的位置；
143.ii)设定所述第1三通阀以将制冷剂从所述第1相变材料热交换器引导至所述压缩机；
144.iii)设定所述第2三通阀以将制冷剂从所述压缩机引导至所述室外热交换器；并且
145.iv)联合地调节所述第1膨胀阀的孔口和所述第2膨胀阀的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷。
146.该方法的优点在于：储存在所述第2储存装置中的热量可用于在较冷环境条件下对所述室外热交换器进行除霜，而不会损害内部居住空间的舒适条件或生活热水输出的供给温度。
147.所述方法可以特征在于，
148.如果不需要对所述室外热交换器进行除霜，
149.如果确定出的所述第2储存装置的充热状态低于设定下限，并且
150.如果确定出的所述第1储存装置的充热状态低于设定下限，或者如果确定出的室外空气温度处于或高于室外环境空气温度的设定下限，
151.则允许来自所述室外热交换器的热量输送到所述热介质热交换器，尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
152.其中，优选包括以下步骤：尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
153.i)将所述四通切换阀设定到允许制冷剂从所述室外热交换器经由所述压缩机流到所述热介质热交换器的位置；
154.ii)设定所述第1三通阀以将制冷剂从所述压缩机引导至所述热介质热交换器；
155.iii)设定所述第2三通阀以将制冷剂从所述室外热交换器引导至所述压缩机；
156.iv)联合地调节所述第1膨胀阀的孔口和所述第2膨胀阀的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且
157.v)设定所述第3三通阀以将水引导至所述第2相变材料热交换器。
158.该方法的优点在于：可以用来自外部空气的热能对所述第2储存装置进行充热。
159.所述方法可以特征在于，
160.如果不需要对所述室外热交换器进行除霜，
161.如果确定出的所述第2储存装置的充热状态低于设定下限，并且
162.如果确定出的所述第1储存装置的充热状态处于或高于设定下限，并且如果确定出的室外空气温度低于室外环境空气温度的设定下限，
163.则允许来自所述第1相变材料热交换器的热量输送到所述热介质热交换器，尤其
是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
164.其中，优选包括以下步骤：尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
165.i)将所述四通切换阀设定到允许制冷剂从所述第1相变材料热交换器经由所述压缩机流到所述热介质热交换器的位置；
166.ii)设定所述第1三通阀以将制冷剂从所述压缩机引导至所述热介质热交换器；
167.iii)设定所述第2三通阀以将制冷剂从所述第1相变材料热交换器引导至所述压缩机；
168.iv)联合地调节所述第1膨胀阀的孔口和所述第2膨胀阀的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且
169.v)设定所述第3三通阀以将水引导至所述第2相变材料热交换器。
170.该方法的优点在于：可以用来自所述第1储存装置的热能对所述第2储存装置进行充热。
171.所述方法可以特征在于，
172.如果不需要对所述室外热交换器进行除霜，
173.如果确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定下限，
174.如果有建筑物内的空间供暖的需求，并且
175.如果确定出的所述第1储存装置的充热状态低于设定下限，或者如果确定出的室外空气温度处于或高于室外环境空气温度的设定下限，
176.则允许来自所述室外热交换器的热量输送到所述热介质热交换器，其中，优选包括以下步骤：
177.i)将所述四通切换阀设定到允许制冷剂从所述室外热交换器经由所述压缩机流到所述热介质热交换器的位置；
178.ii)设定所述第1三通阀以将制冷剂从所述压缩机引导至所述热介质热交换器；
179.iii)设定所述第2三通阀以将制冷剂从所述室外热交换器引导至所述压缩机；
180.iv)联合地调节所述第1膨胀阀的孔口和所述第2膨胀阀的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且
181.v)设定所述第3三通阀以将水引导至用于建筑物内的空间供暖的至少一个散热器。
182.该方法的优点在于：来自外部空气的热能可以(直接)传输到建筑物中的至少一个空间。因此，热量可以直接从所述室外空气泵送到建筑物的散热器回路。
183.所述方法可以特征在于，
184.如果不需要对所述室外热交换器进行除霜，
185.如果确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定下限，
186.如果有建筑物内的空间供暖的需求，并且
187.如果确定出的所述第1储存装置的充热状态处于或高于设定下限，并且如果确定出的室外空气温度低于室外环境空气温度的设定下限，
188.则允许来自所述第1相变材料热交换器的热量输送到所述热介质热交换器，尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
189.其中，优选包括以下步骤：尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
190.i)将所述四通切换阀设定到允许制冷剂从所述第1相变材料热交换器经由所述压缩机流到所述热介质热交换器的位置；
191.ii)设定所述第1三通阀以将制冷剂从所述压缩机引导至所述热介质热交换器；
192.iii)设定所述第2三通阀以将制冷剂从所述第1相变材料热交换器引导至所述压缩机；
193.iv)联合地调节所述第1膨胀阀的孔口和所述第2膨胀阀的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且
194.v)设定所述第3三通阀以将水引导至用于建筑物内的空间供暖的至少一个散热器。
195.该方法的优点在于：来自所述第1储存装置的热能可以(直接)传输到建筑物中的至少一个空间。因此，热量可以从所述第1储存装置(包含更低温度的相变材料)直接泵送到建筑物的散热器回路。
196.所述方法可以特征在于，
197.如果不需要对所述室外热交换器进行除霜，
198.如果确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定下限，
199.如果没有建筑物内的空间供暖的需求，并且
200.如果确定出的所述第1储存装置的充热状态低于设定下限，
201.则允许来自所述室外热交换器的热量输送到所述第1相变材料热交换器，尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限之前，
202.其中，优选包括以下步骤：尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态处于或高于设定上限前，
203.i)将所述四通切换阀设定到允许制冷剂从所述室外热交换器经由所述压缩机流到所述第1相变材料热交换器的位置；
204.ii)设定所述第1三通阀以将制冷剂从所述压缩机引导至所述第1相变材料热交换器；
205.iii)设定所述第2三通阀以将制冷剂从所述室外热交换器引导至所述压缩机；
206.iv)联合地调节所述第1膨胀阀的孔口和所述第2膨胀阀的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷。
207.该方法的优点在于：可以用来自外部空气的热能对所述第1储存装置进行充热。
208.在所述方法中，可以设置并使用根据本发明的所述系统，即：所述方法可以用根据本发明的所述系统来实施。所述系统的所述控制器可以构成为控制所述方法的步骤，例如控制所述系统的一些部分的设定。
附图说明
209.图1示出了根据本发明的系统。
210.图2示意性地示出了根据本发明的系统的与制冷回路30相关的部件。
211.图3示出了图2所示的部件并显示了第1运行模式(热泵模式1)下的制冷剂的流向。
212.图4示出了图2所示的部件并显示了在所述第2运行模式(热泵模式2)和第5运行模式(热泵模式5)下的制冷剂的流向。
213.图5示出了图2所示的部件并显示了在第3运行模式(热泵模式3)和第四运行模式(热泵模式4)下的制冷剂的流向。
214.图6示出了图2所示的部件并显示了在第六制热运行模式(热泵模式6)下的制冷剂的流向。
215.图7示意性地示出了用于实施根据本发明的方法并且能在根据本发明的所述系统的所述控制器中实现的决策树。
216.图8示出了根据本发明的具有图1所示特征的另一个系统。
217.图9示出了根据本发明的具有图1所示特征的另一个系统。
具体实施方式
218.参照下面的附图和实施例，旨在对根据本发明的主题进行更详细地说明，而不会将所述主题限制于这里所示的具体实施例。
219.图1示出了根据本发明的系统。从所述图1中可以看出，所述系统包括第1储存装置5，所述第1储存装置5包含第1相变材料(未示出)并且包括第1相变材料热交换器6和用于确定所述第1储存装置的充热状态的所述第1检测器(未示出)。所述系统还包括第2储存装置7，所述第2储存装置7包含具有比所述第1相变材料更高的相变温度的第2相变材料(未示出)并且包括第2相变材料热交换器8。热介质回路22包括三通阀，以将水流的方向切换到所述第2相变材料热交换器8或散热器18。所述热介质回路22还包括用于输送水经过所述热介质回路22的泵10。所述系统还包括热介质热交换器11，所述热介质热交换器11通过制冷回路和所述热介质回路构成，并且适于在制冷剂与所述热介质回路22的水之间传送热量。
220.图2示意性地示出了根据本发明的系统的与制冷回路30相关的部件。从所述图中可以看出，所述制冷回路30包括压缩机1、第1膨胀阀2、第2膨胀阀2’、四通切换阀3、室外热交换器4和第1储存装置5，所述第1储存装置5包含第1相变材料(未示出)并且包括第1相变材料热交换器6和用于确定所述第1储存装置的充热状态的第1检测器(未示出)。所述制冷回路还包括第1三通阀13、第2三通阀14和位于所述第1膨胀阀2与所述第2膨胀阀2’之间的接收装置。此外，所述系统包括热介质热交换器11，所述热介质热交换器11通过所述制冷回路30和所述热介质回路构成，并且适于在所述制冷回路30的制冷剂与所述热介质回路的水之间传送热量，即：来自所述热介质回路的冷水流28可以在所述热介质热交换器11中被加热，并且作为热水流29离开所述热介质热交换器11而到达所述热介质回路。
221.图3示出了图2所示的部件并显示了第1运行模式(热泵模式(hp模式)1)下的制冷剂的流向。在热泵模式1中，外部空气16被用作热源。热量输送到所述第1储存装置5(以允许所述第1储存装置5能够高效充热)。
222.图4示出了图2所示的部件并显示了在所述第2运行模式(热泵模式2)和第5运行模式(热泵模式5)下的制冷剂的流向。在热泵模式2和热泵模式5中，所述第1储存装置5被用作热源。在热泵模式2中，热量输送到所述第2储存装置7以对所述第2储存装置进行充热(以使得能够高效地提供生活热水)，而在热泵模式5中，热量输送到建筑物中的一个或多个散热器18(以允许在建筑物中的一个或多个房间中高效地提供热量)。通过切换所述热介质回路
的三通阀9，可以进行热泵模式2与热泵模式5之间的切换。
223.图5示出了图2所示的部件并显示了在第3运行模式(热泵模式3)和第四运行模式(热泵模式4)下的制冷剂的流向。在热泵模式3和热泵模式4中，外部空气16被用作热源。在热泵模式3中，热量输送到所述第2储存装置7以对所述第2储存装置进行充热(以允许高效地提供生活热水)，而在热泵模式4中，热量输送到建筑物中的一个或多个散热器18(以允许在建筑物中的一个或多个房间中高效地提供热量)。通过切换所述热介质回路的三通阀9，可以进行热泵模式3与热泵模式4之间的切换。
224.图6示出了图2所示的部件并显示了在第六制热运行模式(热泵模式6)下的制冷剂的流向。在热泵模式6中，所述第1储存装置5被用作热源。热量输送到所述室外热交换器4(以允许对所述室外热交换器进行高效地除霜)。
225.图7示意性地示出了用于实施根据本发明的方法并且能在根据本发明的所述系统的所述控制器中实现的决策树。
226.图8示出了根据本发明的具有图1所示特征的另一个系统，其中，所述系统的所述热介质回路22还包括热交换器23(预热热交换器)，所述热交换器适于在所述热介质回路22中的水与自来水19的水流之间直接进行热交换。所述热交换器23适于在自来水进入所述第2储存装置7之前对自来水进行预热，在所述第2储存装置7中，预热后的自来水被所述第2相变材料热交换器8进一步加热，并作为生活热水20的水流离开所述第2储存装置。具体地，所述第2储存装置7包含与相变材料(pcm)接触的两个热交换器盘管。一个热交换器盘管用于将热量从所述热介质回路输送到所述相变材料，一个热交换器盘管用于将储存的热量从所述相变材料输送到生活热水流体流。所述热介质回路22可以包括另一个三通阀24，所述另一个三通阀24适于将所述热介质回路22的水流切换到所述第2相变材料热交换器8或所述热交换器23，这允许选择是否应该对自来水进行预热。
227.图9示出了根据本发明的具有图1所示特征的另一个系统，其中，所述系统还包括太阳能光伏光热阵列26(pvt阵列)。如图所示，太阳能光伏光热阵列26可以通过位于所述第1储存容器5中的可再生能源热交换器25向所述第1储存容器5提供热能，并且可以向系统中与所述热泵17相关的这些部分提供电能。为此，所述系统可以包括适于将直流电压转换成交流电压的逆变器27。
228.示例1—室外空气作为用于对第1储存容器充热的热源(图3)
229.热泵模式1—从气源对第1储存装置充热
230.在这种运行模式中，所述热泵用于通过嵌入在所述第1储存装置5中的所述第1相变材料热交换器6将热量从室外空气16泵送到所述第1储存装置5。所述制冷回路的流动构造根据图3进行设定。
231.所述四通转换阀3设定在其正常的“加热”位置。所述三通阀13设定成将来自所述压缩机1排放口的过热制冷剂蒸汽引导至所述第1热交换器6，过热制冷剂蒸汽在所述第1热交换器6中冷凝，释放热量以融化所述第1相变材料。所述三通阀14设定成将离开线性膨胀阀2的二相制冷剂引导至所述室外热交换器4，二相制冷剂在所述室外热交换器4中蒸发，从气流中吸收热量。对第1线性膨胀阀2的孔口进行调节以控制蒸发器出口处的过热温度，同时第2线性膨胀阀2’设定为完全打开。
232.示例2—第1储存装置作为用于在建筑物内提供生活热水及/或空间供暖的热源
(图4)
233.热泵模式2—从第1储存装置源对第2储存装置充热
234.在这种运行模式中，所述热泵用于将热量从所述第1储存装置5泵送到所述第2储存装置7，这允许通过所述第2储存装置高效地提供生活热水。在以下场合使用该模式：室外空气温度足够低，而使得与使用室外空气16作为热源相比，使用储存在所述第1储存装置5中的热量作为热源显著提高了热泵的性能参数。所述制冷回路的流动构造根据图4进行设定。
235.所述四通转换阀3设定在其正常的“加热”位置。所述三通阀13设定成将来自所述压缩机1排放口的过热制冷剂蒸汽引导至所述热介质热交换器11，过热制冷剂蒸汽在所述热介质热交换器11中冷凝，将热量释放给初级循环流体。所述三通阀14设定成将离开线性膨胀阀2的二相制冷剂引导至所述第1储存装置5，二相制冷剂在所述第1储存装置5中蒸发，从所述第1相变材料吸收热量，所述第1相变材料从液相变为固相。对所述第1线性膨胀阀2的孔口进行调节以控制蒸发器出口处的过热温度，同时第2线性膨胀阀2’设定为完全打开。
236.所述三通阀9(在图1中示出)设定成将所述热介质回路22的水引导至所述第2储存装置7，而不是引导至所述散热器18。
237.热泵模式5—来自第1储存装置源的空间供暖
238.在这种运行模式中，所述热泵用于将热量从所述第1储存装置5泵送到至少一个散热器18，这允许对所述散热器所在的至少一个室内房间进行高效加热。在以下场合使用该模式：室外空气温度足够低并且热量需求足够高，而使得与使用室外空气16作为热源相比，使用储存在所述第1储存装置5中的热量作为热源显著提高了热泵的性能参数。所述制冷回路的流动构造根据图4进行设定。
239.所述四通转换阀3设定在其正常的“加热”位置。所述三通阀13设定成将来自所述压缩机1排放口的过热制冷剂蒸汽引导至所述热介质热交换器11，过热制冷剂蒸汽在所述热介质热交换器11中冷凝，将热量释放给初级循环流体。所述三通阀14设定成将离开线性膨胀阀2的二相制冷剂引导至所述第1储存装置5，二相制冷剂在所述第1储存装置5中蒸发，从所述第1相变材料吸收热量，所述第1相变材料从液相变为固相。对所述第1线性膨胀阀2的孔口进行调节以控制蒸发器出口处的过热温度，同时第2线性膨胀阀2’设定为完全打开。
240.三通阀9(在图1中示出)设定成将所述热介质回路22的水引导至所述散热器18，而不是引导至所述第2储存装置7。
241.示例3—室外空气作为用于在建筑物内提供生活热水及/或空间供暖的热源(图5)
242.热泵模式3—从室外空气源对第2储存装置充热
243.在这种运行模式中，所述热泵用于将热量从室外空气16泵送到所述第2储存装置7。在以下场合使用该模式：有对生活热水(dhw)的直接需求但在所述第1储存装置5中没有储存足够的热能，或者室外空气16的温度足够高，而使得与使用室外空气16作为热源相比，使用储存在所述第1储存装置5中的热量作为热源不会显著提高热泵的性能参数。所述制冷回路的流动构造根据图5进行设定。
244.所述四通转换阀3设定在其正常的“加热”位置。所述三通阀13设定成将来自所述压缩机1排放口的过热制冷剂蒸汽引导至所述热介质热交换器11，过热制冷剂蒸汽在所述热介质热交换器11中冷凝，将热量释放给初级循环流体。所述三通阀14设定成将离开线性
膨胀阀2的二相制冷剂引导至所述室外热交换器4，二相制冷剂在所述室外热交换器4中蒸发，从气流中吸收热量。对所述第1线性膨胀阀2的孔口进行调节以控制蒸发器出口处的过热温度，同时第2线性膨胀阀2’设定为完全打开。
245.所述三通阀9(在图1中示出)设定成将所述热介质回路22的水引导至所述第2储存装置7，而不是引导至所述散热器18。
246.热泵模式4—使用室外空气源进行空间供暖
247.在这种运行模式中，所述热泵用于将热量从室外空气16泵送到散热器18。在以下场合使用该模式：室外空气16的温度足够高并且热量需求足够低，而使得与使用室外空气16作为热源相比，使用储存在所述第1储存装置5中的热量作为热源不会显著提高热泵的性能参数。所述制冷回路的流动构造根据图5进行设定。
248.所述四通转换阀3设定在其正常的“加热”位置。所述三通阀13设定成将来自所述压缩机1排放口的过热制冷剂蒸汽引导至所述热介质热交换器11，过热制冷剂蒸汽在所述热介质热交换器11中冷凝，将热量释放给初级循环流体。所述三通阀14设定成将离开线性膨胀阀2的二相制冷剂引导至所述室外热交换器4，二相制冷剂在所述室外热交换器4中蒸发，从气流中吸收热量。对所述第1线性膨胀阀2的孔口进行调节以控制蒸发器出口处的过热温度，同时第2线性膨胀阀2’设定为完全打开。
249.所述三通阀9(在图1中示出)设定成将所述热介质回路的水引导至散热器18，而不是引导至所述第2储存装置7。
250.示例4—第1储存装置作为用于对室外热交换器进行除霜的热源(图6)
251.热泵模式6—利用第1储存装置储存的热量对所述室外热交换器进行除霜
252.在这种运行模式中，所述热泵用于从所述第1储存装置5泵送热量，以在较冷的室外温度期间(定期地)给室外热交换器4除霜。所述制冷回路的流动构造根据图6设定。
253.所述四通转换阀3设定在其逆向的“除霜”位置。低压二相制冷剂进入所述第1相变材料热交换器6，低压二相制冷剂在所述第1相变材料热交换器6中蒸发，吸收所述第1相变材料释放的潜热。所述三通阀13设定成将离开所述第1相变材料热交换器6的低压蒸汽引导至所述压缩机1的入口。所述三通阀14将离开所述压缩机1排放口的高压过热蒸汽引导至所述室外热交换器4，高压过热蒸汽在所述室外热交换器4中冷凝，释放热量以对所述室外热交换器4的外表面上的积冰进行除霜。对所述第2线性膨胀阀2’的孔口进行调节以控制所述第1相变材料热交换器6的出口处的过热温度，同时所述第1线性膨胀阀2设定为完全打开。
254.示例5—用于对自来水进行预热的另一个热交换器(图8)
255.图8示出了一种可能的实施方式，通过该实施方式，可以使用所述热泵(以空气作为热源或者以第1储存装置5作为热源)、另一个热交换器(例如，板式热交换器)以及热介质回路中的另一个三通阀24来对自来水进行预热。
256.这种布置在更长的生活热水放水情形(例如，沐浴或淋浴)期间尤其有利，使得从所述第2储存装置7抽取的生活热水热负荷的比例减少多达20-50％(取决于所述热泵的标称容量)。因此，在需要对所述第2储存装置7进行充热之前，可以供应更大体积的生活热水，或者当要提供相当体积的生活热水时，所述第2储存装置7的尺寸可以更小，这使得所述第2储存装置7占据更少的室内空间。
257.示例6—太阳能光热阵列或太阳能pvt阵列作为用于对第1储存装置充热的热源
(图9)
258.通过为所述第1储存装置5纳入双热交换器设计，诸如太阳能集热器阵列的第2可再生热源可用于向所述系统提供热量输入。这在该布置中具有特别的优势，因为与需要用太阳能集热器将生活热水加热到约60℃的较高储存温度的传统布置相比，所述太阳能集热器阵列可以在所述第1储存装置5的低融化温度下实现更高效率的运行。这就意味着，与那些成本更高的设计(例如真空管集热器)相比，可以使用通常在更高的工作温度下效率会有更明显下降的成本更低的太阳能集热器设计(例如无釉平板集热器)。
259.更优选地，不使用太阳能光热阵列，而是使用混合光伏光热集热器阵列(pvt阵列)，其中，光伏电池和太阳能集热器结合在同一模块中。这些通常被设计用于更低的工作温度，以便同时保持较高的光伏发电效率和合理的太阳能热效率。图9示出了结合了pvt阵列的系统的推荐布置方案。使用光伏光热集热器是非常有利的，因为由所述pvt阵列产生的电力可以用于运行整个系统或其至少一些部件(例如与所述热泵相关的部分)。因此，所述系统可以完全或至少部分地使用可再生能源(即太阳能)来运行。
260.附图标记和缩写列表
261.1：压缩机；
262.2：第1膨胀阀；
[0263]2’
：第2膨胀阀；
[0264]
3：四通切换阀；
[0265]
4：室外热交换器；
[0266]
5：包含第1相变材料的第1储存装置；
[0267]
6：第1相变材料热交换器；
[0268]
7：包含第2相变材料的第2储存装置；
[0269]
8：第2相变材料热交换器；
[0270]
9：第3三通阀(热介质回路的三通阀)；
[0271]
10：热介质回路的输送机构(例如泵)；
[0272]
11：热介质热交换器；
[0273]
12：控制器；
[0274]
13：第1三通阀(制冷回路的第1三通阀)；
[0275]
14：第2三通阀(制冷回路的第2三通阀)；
[0276]
15：制冷回路的接收装置；
[0277]
16：室外空气；
[0278]
17：双热源/双热汇热泵；
[0279]
18：用于空间供暖的散热器；
[0280]
19：自来水的水流；
[0281]
20：生活热水的水流；
[0282]
21：一体室外单元；
[0283]
22：热介质回路；
[0284]
23：热介质回路的预热热交换器；
[0285]
24：热介质回路的另一个三通阀；
[0286]
25：可再生能源热交换器；
[0287]
26：可再生能源来源(pvt阵列)；
[0288]
27：逆变器；
[0289]
28：来自热介质回路的冷水流；
[0290]
29：流向热介质回路的热水流；
[0291]
30：制冷回路；
[0292]
soc1：第1相变材料的充热状态；
[0293]
soc2：第2相变材料的充热状态；
[0294]
ll1：soc1的设定下限；
[0295]
ll2：soc2的设定下限；
[0296]
ul1：soc1的设定上限；
[0297]
ul2：soc2的设定上限；
[0298]
t
oa
：室外环境空气温度；
[0299]
ll
toa
：室外环境空气温度的设定下限；
[0300]
dhw：生活热水；
[0301]
sh：(建筑内)空间供暖；
[0302]
hp模式：热泵模式。

技术特征：
1.一种用于在建筑物内提供生活热水(dhw)及/或空间供暖(sh)的系统，所述系统包括：a)制冷回路，所述制冷回路包括：作为热介质的制冷剂，压缩机(1)，第1膨胀阀(2)和第2膨胀阀(2’)，第1三通阀(13)和第2三通阀(14)，四通切换阀(3)，室外热交换器(4)，所述室外热交换器适于在所述制冷剂与空气之间进行热交换，以及第1储存装置(5)，所述第1储存装置包含第1相变材料，其中，所述第1储存装置(5)包括用于确定所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)的第1检测器，并且包括适于在所述制冷剂与所述第1相变材料之间进行热交换的第1相变材料热交换器(6)；b)热介质回路，所述热介质回路包括：作为热介质的水，第2储存装置(7)，所述第2储存装置热连接到生活热水回路并且包含第2相变材料，其中，所述第2相变材料的相变温度高于所述第1相变材料的相变温度，其中，所述第2储存装置(7)包括用于确定所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)的第2检测器，并且包括适于在所述热介质回路的水与所述第2相变材料之间进行热交换的第2相变材料热交换器(8)，第3三通阀(9)，所述第3三通阀适于将水流切换到用于建筑物内的空间供暖的至少一个散热器或者切换到所述第2相变材料热交换器(8)，以及至少一个输送机构(10)，所述输送机构用于使水循环经过热介质热交换器；c)热介质热交换器(11)，所述热介质热交换器通过所述制冷回路和所述热介质回路构成，并且适于在所述制冷剂与水之间传送热量；以及d)控制器(12)，所述控制器构成为至少基于由从所述第1检测器获得的信息确定出的所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)和由从所述第2检测器获得的信息确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)来控制所述系统的运行。2.根据前述权利要求所述的系统，其特征在于，所述第1储存装置(5)位于室外，优选位于热泵室外单元内，所述热泵室外单元包括所述压缩机(1)、所述第1膨胀阀(2)、所述第2膨胀阀(2’)、所述第1三通阀(13)、所述第2三通阀(14)、所述四通切换阀(3)、所述室外热交换器(4)和所述热介质热交换器(11)。3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器(12)构成为：如果需要对所述室外热交换器(4)进行除霜，则允许来自所述第1相变材料热交换器(6)的热量输送到所述室外热交换器(4)，其中，所述控制器(12)优选构成为：i)将所述四通切换阀(3)设定到允许制冷剂从所述第1相变材料热交换器(6)经由所述压缩机(1)流到所述室外热交换器(4)的位置；ii)设定所述第1三通阀(13)以将制冷剂从所述第1相变材料热交换器(6)引导至所述压缩机(1)；
iii)设定所述第2三通阀(14)以将制冷剂从所述压缩机(1)引导至所述室外热交换器(4)；并且iv)联合地调节所述第1膨胀阀(2)的孔口以及调节所述第2膨胀阀(2’)的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷。4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器(12)构成为：如果不需要对所述室外热交换器(4)进行除霜，如果确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)低于设定下限(ll2)，并且如果确定出的所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)低于设定下限(ll1)，或者如果确定出的室外空气温度(t
oa
)处于或高于室外环境空气温度的设定下限(ll
toa
)，则允许来自所述室外热交换器(4)的热量输送到所述热介质热交换器(11)，尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，其中，所述控制器(12)优选构成为：尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，i)将所述四通切换阀(3)设定到允许制冷剂从所述室外热交换器(4)经由所述压缩机(1)流到所述热介质热交换器(11)的位置；ii)设定所述第1三通阀(13)以将制冷剂从所述压缩机(1)引导至所述热介质热交换器(11)；iii)设定所述第2三通阀(14)以将制冷剂从所述室外热交换器(4)引导至所述压缩机(1)；iv)联合地调节所述第1膨胀阀(2)的孔口以及调节所述第2膨胀阀(2’)的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且v)设定所述第3三通阀(9)以将水引导至所述第2相变材料热交换器(8)。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器(12)构成为：如果不需要对所述室外热交换器(4)进行除霜，如果确定出的所述第2储存装置的充热状态(soc2)低于设定下限(ll2)，并且如果确定出的所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)处于或高于设定下限(ll1)，并且如果确定出的室外空气温度(t
oa
)低于室外环境空气温度的设定下限(ll
toa
)，则允许来自所述第1相变材料热交换器(6)的热量输送到所述热介质热交换器(11)，尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，其中，所述控制器(12)优选构成为：尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，i)将所述四通切换阀(3)设定到允许制冷剂从所述第1相变材料热交换器(6)经由所述压缩机(1)流到所述热介质热交换器(11)的位置；ii)设定所述第1三通阀(13)以将制冷剂从所述压缩机(1)引导至所述热介质热交换器(11)；iii)设定所述第2三通阀(14)以将制冷剂从所述第1相变材料热交换器(6)引导至所述压缩机(1)；
iv)联合地调节所述第1膨胀阀(2)的孔口以及调节所述第2膨胀阀(2’)的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且v)设定所述第3三通阀(9)以将水引导至所述第2相变材料热交换器(8)。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器(12)构成为：如果不需要对所述室外热交换器(4)进行除霜，如果确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定下限(ll2)，如果有建筑物内的空间供暖(sh)的需求，并且如果确定出的所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)低于设定下限(ll1)，或者如果确定出的室外空气温度(t
oa
)处于或高于室外环境空气温度的设定下限(ll
toa
)，则允许来自所述室外热交换器(4)的热量输送到所述热介质热交换器(11)，其中，所述控制器(12)优选构成为：i)将所述四通切换阀(3)设定到允许制冷剂从所述室外热交换器(4)经由所述压缩机(1)流到所述热介质热交换器(11)的位置；ii)设定所述第1三通阀(13)以将制冷剂从所述压缩机(1)引导至所述热介质热交换器(11)；iii)设定所述第2三通阀(14)以将制冷剂从所述室外热交换器(4)引导至所述压缩机(1)；iv)联合地调节所述第1膨胀阀(2)的孔口以及调节所述第2膨胀阀(2’)的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且v)设定所述第3三通阀(9)以将水引导至用于建筑物内的空间供暖的至少一个散热器。7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器(12)构成为：如果不需要对所述室外热交换器(4)进行除霜，如果确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定下限(ll2)，如果有建筑物内的空间供暖(sh)的需求，并且如果确定出的所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)处于或高于设定下限(ll1)，并且如果确定出的室外空气温度(t
oa
)低于室外环境空气温度的设定下限(ll
toa
)，则允许来自所述第1相变材料热交换器(6)的热量输送到所述热介质热交换器(11)，尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，其中，所述控制器(12)优选构成为：尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，i)将所述四通切换阀(3)设定到允许制冷剂从所述第1相变材料热交换器(6)经由所述压缩机(1)流到所述热介质热交换器(11)的位置；ii)设定所述第1三通阀(13)以将制冷剂从所述压缩机(1)引导至所述热介质热交换器(11)；iii)设定所述第2三通阀(14)以将制冷剂从所述第1相变材料热交换器(6)引导至所述压缩机(1)；iv)联合地调节所述第1膨胀阀(2)的孔口以及调节所述第2膨胀阀(2’)的孔口，以控制
蒸发器过热和压缩机过冷；并且v)设定所述第3三通阀(9)以将水引导至用于建筑物内的空间供暖的至少一个散热器。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器(12)构成为：如果不需要对所述室外热交换器(4)进行除霜，如果确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定下限(ll2)，如果没有建筑物内的空间供暖(sh)的需求，并且如果确定出的所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)低于设定下限(ll1)，则允许来自所述室外热交换器(4)的热量输送到所述第1相变材料热交换器(6)，尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，其中，所述控制器(12)优选构成为：尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，i)将所述四通切换阀(3)设定到允许制冷剂从所述室外热交换器(4)经由所述压缩机(1)流到所述第1相变材料热交换器(6)的位置；ii)设定所述第1三通阀(13)以将制冷剂从所述压缩机(1)引导至所述第1相变材料热交换器(6)；iii)设定所述第2三通阀(14)以将制冷剂从所述室外热交换器(4)引导至所述压缩机(1)；iv)联合地调节所述第1膨胀阀(2)的孔口以及调节所述第2膨胀阀(2’)的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷。9.一种用于在建筑物内提供生活热水(dhw)及/或空间供暖(sh)的方法，所述方法包括：a)提供系统，所述系统包括：制冷回路，所述制冷回路包括：作为热介质的制冷剂，压缩机(1)，第1膨胀阀(2)和第2膨胀阀(2’)，第1三通阀(13)和第2三通阀(14)，四通切换阀(3)，室外热交换器(4)，所述室外热交换器适于在所述制冷剂与空气之间进行热交换，以及第1储存装置(5)，所述第1储存装置包含第1相变材料，其中，所述第1储存装置(5)包括用于确定所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)的第1检测器，并且包括适于在所述制冷剂与所述第1相变材料之间进行热交换的第1相变材料热交换器(6)；热介质回路，所述热介质回路包括：作为热介质的水，第2储存装置(7)，所述第2储存装置热连接到生活热水回路并且包含第2相变材料，其中，所述第2相变材料的相变温度高于所述第1相变材料的相变温度，其中，所述第2储存装置(7)包括用于确定所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)的第2检测器，并且包括适于在所述热介质回路的水与所述第2相变材料之间进行热交换的第2相变材料热交换器(8)，
第3三通阀(9)，所述第3三通阀适于将水流切换到用于建筑物内的空间供暖的至少一个散热器或者切换到所述第2相变材料热交换器(8)，以及至少一个输送机构(10)，所述输送机构用于使水循环经过热介质热交换器；热介质热交换器(11)，所述热介质热交换器通过所述制冷回路和所述热介质回路构成，并且适于在所述制冷剂与水之间传送热量；以及控制器(12)，b)至少基于由从所述第1检测器获得的信息确定出的所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)和由从所述第2检测器获得的信息确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)来控制所述系统的运行。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第1储存装置(5)位于室外，优选位于热泵室外单元内，所述热泵室外单元包括所述压缩机(1)、所述第1膨胀阀(2)、所述第2膨胀阀(2’)、所述第1三通阀(13)、所述第2三通阀(14)、所述四通切换阀(3)、所述室外热交换器(4)和所述热介质热交换器(11)。11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，如果需要对所述室外热交换器(4)进行除霜，则允许来自所述第1相变材料热交换器(6)的热量输送到所述室外热交换器(4)，其中，优选包括以下步骤：i)将所述四通切换阀(3)设定到允许制冷剂从所述第1相变材料热交换器(6)经由所述压缩机(1)流到所述室外热交换器(4)的位置；ii)设定所述第1三通阀(13)以将制冷剂从所述第1相变材料热交换器(6)引导至所述压缩机(1)；iii)设定所述第2三通阀(14)以将制冷剂从所述压缩机(1)引导至所述室外热交换器(4)；并且iv)联合地调节所述第1膨胀阀(2)的孔口和所述第2膨胀阀(2’)的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷。12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，如果不需要对所述室外热交换器(4)进行除霜，如果确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)低于设定下限(ll2)，并且如果确定出的所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)低于设定下限(ll1)，或者如果确定出的室外空气温度(t
oa
)处于或高于室外环境空气温度的设定下限(ll
toa
)，则允许来自所述室外热交换器(4)的热量输送到所述热介质热交换器(11)，尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，其中，优选包括以下步骤：尤其是在确定出的所述第2储存装置的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，i)将所述四通切换阀(3)设定到允许制冷剂从所述室外热交换器(4)经由所述压缩机(1)流到所述热介质热交换器(11)的位置；ii)设定所述第1三通阀(13)以将制冷剂从所述压缩机(1)引导至所述热介质热交换器(11)；iii)设定所述第2三通阀(14)以将制冷剂从所述室外热交换器(4)引导至所述压缩机
(1)；iv)联合地调节所述第1膨胀阀(2)的孔口和所述第2膨胀阀(2’)的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且v)设定所述第3三通阀(9)以将水引导至所述第2相变材料热交换器(8)。13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，如果不需要对所述室外热交换器(4)进行除霜，如果确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)低于设定下限(ll2)，并且如果确定出的所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)处于或高于设定下限(ll1)，并且如果确定出的室外空气温度(t
oa
)低于室外环境空气温度的设定下限(ll
toa
)，则允许来自所述第1相变材料热交换器(6)的热量输送到所述热介质热交换器(11)，尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，其中，优选包括以下步骤：尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，i)将所述四通切换阀(3)设定到允许制冷剂从所述第1相变材料热交换器(6)经由所述压缩机(1)流到所述热介质热交换器(11)的位置；ii)设定所述第1三通阀(13)以将制冷剂从所述压缩机(1)引导至所述热介质热交换器(11)；iii)设定所述第2三通阀(14)以将制冷剂从所述第1相变材料热交换器(6)引导至所述压缩机(1)；iv)联合地调节所述第1膨胀阀(2)的孔口和所述第2膨胀阀(2’)的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且v)设定所述第3三通阀(9)以将水引导至所述第2相变材料热交换器(8)。14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于，如果不需要对所述室外热交换器(4)进行除霜，如果确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定下限(ll2)，如果有建筑物内的空间供暖(sh)的需求，并且如果确定出的所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)低于设定下限(ll1)，或者如果确定出的室外空气温度(t
oa
)处于或高于室外环境空气温度的设定下限(ll
toa
)，则允许来自所述室外热交换器(4)的热量输送到所述热介质热交换器(11)，其中，优选包括以下步骤：i)将所述四通切换阀(3)设定到允许制冷剂从所述室外热交换器(4)经由所述压缩机(1)流到所述热介质热交换器(11)的位置；ii)设定所述第1三通阀(13)以将制冷剂从所述压缩机(1)引导至所述热介质热交换器(11)；iii)设定所述第2三通阀(14)以将制冷剂从所述室外热交换器(4)引导至所述压缩机(1)；iv)联合地调节所述第1膨胀阀(2)的孔口和所述第2膨胀阀(2’)的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且v)设定所述第3三通阀(9)以将水引导至用于建筑物内的空间供暖的至少一个散热器。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其特征在于，如果不需要对所述室外热交换器(4)进行除霜，如果确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定下限(ll2)，如果有建筑物内的空间供暖(sh)的需求，并且如果确定出的所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)处于或高于设定下限(ll1)，并且如果确定出的室外空气温度(t
oa
)低于室外环境空气温度的设定下限(ll
toa
)，则允许来自所述第1相变材料热交换器(6)的热量输送到所述热介质热交换器(11)，尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，其中，优选包括以下步骤：尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，i)将所述四通切换阀(3)设定到允许制冷剂从所述第1相变材料热交换器(6)经由所述压缩机(1)流到所述热介质热交换器(11)的位置；ii)设定所述第1三通阀(13)以将制冷剂从所述压缩机(1)引导至所述热介质热交换器(11)；iii)设定所述第2三通阀(14)以将制冷剂从所述第1相变材料热交换器(6)引导至所述压缩机(1)；iv)联合地调节所述第1膨胀阀(2)的孔口和所述第2膨胀阀(2’)的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷；并且v)设定所述第3三通阀(9)以将水引导至用于建筑物内的空间供暖的至少一个散热器。16.根据权利要求9至15中任一项所述的方法，其特征在于，如果不需要对所述室外热交换器(4)进行除霜，如果确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定下限(ll2)，如果没有建筑物内的空间供暖(sh)的需求，并且如果确定出的所述第1储存装置(5)的充热状态(soc1)低于设定下限(ll1)，则允许来自所述室外热交换器(4)的热量输送到所述第1相变材料热交换器(6)，尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，其中，优选包括以下步骤：尤其是在确定出的所述第2储存装置(7)的充热状态(soc2)处于或高于设定上限(ul2)之前，i)将所述四通切换阀(3)设定到允许制冷剂从所述室外热交换器(4)经由所述压缩机(1)流到所述第1相变材料热交换器(6)的位置；ii)设定所述第1三通阀(13)以将制冷剂从所述压缩机(1)引导至所述第1相变材料热交换器(6)；iii)设定所述第2三通阀(14)以将制冷剂从所述室外热交换器(4)引导至所述压缩机(1)；iv)联合地调节所述第1膨胀阀(2)的孔口和所述第2膨胀阀(2’)的孔口，以控制蒸发器过热和压缩机过冷。

技术总结
本发明提供用于在建筑物内提供生活热水及/或空间供暖的系统和方法。所述系统可在所述方法中使用，其特征在于包括：包含第1相变材料的第1储存装置；用于确定所述第1储存装置的充热状态的第1检测器；以及适于在来自制冷回路的制冷剂与所述第1相变材料之间进行热交换的第1相变材料热交换器。所述系统还包括：包含第2相变材料的第2储存装置；用于确定所述第2储存装置的充热状态的第2检测器；以及适于在所述第2相变材料与热介质回路的水之间进行热交换的第2相变材料热交换器。控制器构成为至少基于所述第1储存装置的充热状态和所述第2储存装置的充热状态来控制所述系统的运行。储存装置的充热状态来控制所述系统的运行。储存装置的充热状态来控制所述系统的运行。


技术研发人员：詹姆斯
受保护的技术使用者：三菱电机株式会社
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/9/26