熱泵能量供應(yīng)優(yōu)化方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的內(nèi)容主要涉及空調(diào)領(lǐng)域，且尤其涉及采用廢熱、電供熱和可燃材料供熱的組合來優(yōu)化熱栗的能量利用的方法和系統(tǒng)。
背景
[0002]熱栗通過從室外環(huán)境空氣汲取熱，并將熱量傳遞到諸如家庭或商業(yè)的氣候控制區(qū)域來運行。在制冷模式下，熱栗通過從氣候控制區(qū)域的空氣汲取熱到環(huán)境空氣中來運行。在加熱模式下，熱栗通過從外部環(huán)境空氣中汲取熱，并將熱量傳遞到氣候控制區(qū)域來運行。通常，運行熱栗比運行化石燃料的慣常鍋爐更經(jīng)濟。然而，熱栗的性能系數(shù)(COP)是環(huán)境空氣溫度的函數(shù)。在加熱循環(huán)期間，由于隨著環(huán)境溫度下降，從環(huán)境空氣中汲取熱所需做的功更多，故而熱栗的COP將降低。在加熱循環(huán)期間，在某個點COP變得太小，以至于與鍋爐或其它化石燃料加熱源相比，不認為其更經(jīng)濟有效。
[0003]—種典型的方案是為熱栗提供一個備用的加熱器，以便在環(huán)境溫度變得太低時，熱栗停止運行，而諸如氣體或電散熱器的加熱器將給氣候控制環(huán)境提供熱量。遺憾的是，因為需要熱栗和加熱器兩個分立的系統(tǒng)，這種方法會增加成本和復(fù)雜性。另外，附加加熱器不一定提供最高能率形式的加熱。并且，一般這種雙系統(tǒng)不能在合適的時間幀內(nèi)，在熱栗和附加加熱器之間切換，以允許經(jīng)濟地控制氣候控制區(qū)域的期望的目標(biāo)溫度。進一步的，這種系統(tǒng)不能提供在制冷循環(huán)期間優(yōu)化熱栗的能耗的方法。
[0004]另外，很多工業(yè)過程都產(chǎn)生低溫廢熱，一般低于150°C，一般這種溫度太低不能用于完成有用的工作。某些熱力循環(huán)，例如吸收式制冷，可從低級熱源提供環(huán)境制冷和加熱。類似的，諸如聚集型或真空管型的太陽能集熱器接收的太陽熱能典型地為廢熱級別的，并且已被吸收式制冷機用來提供環(huán)境制冷。遺憾的是，一般使用的吸收式制冷循環(huán)效率低，一般COP不會實現(xiàn)高于約0.7，這里的術(shù)語COP被定義為A/AW，其中AQ被定義為加熱/制冷負荷的變化量，而A W被定義為制冷系統(tǒng)消耗的功。其它類型的熱栗實現(xiàn)更高的COPdS是廢熱/太陽能熱源的能量輸出并不是一直足以為這種熱栗提供能量。
[0005]期望一種優(yōu)化熱栗的能量供應(yīng)的方法和系統(tǒng)，以便使熱栗的運行成本針對大范圍的環(huán)境空氣溫度持續(xù)保持最小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上文提供的討論以及其它考慮，本公開提供了用以克服在先和現(xiàn)有的熱栗能量供應(yīng)優(yōu)化方法的部分和所有缺點的方法和裝置。本文中也將描述本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識到的本方法和裝置的其它新的和有用的優(yōu)點。
[0007]在示例性的實施例中，提供了一種熱栗裝置，熱栗裝置包括:控制電路；第一能源輸入端口，布置為接收來自第一能源的能量；第二能源輸入端口，布置為接收來自第二能源的能量，第二能源不同于第一能源，第一和第二能源輸入端口中的每一個布置為響應(yīng)于控制電路為處理熱栗裝置內(nèi)容納的工作流體提供能量；以及與控制電路通信的環(huán)境溫度傳感器，環(huán)境溫度傳感器布置為感測環(huán)境空氣的溫度，其中控制電路布置為交替地選擇第一能源輸入端口和第二能源輸入端口之一為處理工作流體提供能量，該選擇響應(yīng)于所感測的環(huán)境空氣溫度。
[0008]在一個實施例中，控制電路布置為，響應(yīng)于所感測的環(huán)境溫度確定第一能源和第二能源中的每一個為處理單個工作流體提供能量需要的能量輸出，并且其中控制電路布置為響應(yīng)于所確定的所需要的能量輸出，確定由第一能源和第二能源中的每一個運行熱栗裝置的成本，響應(yīng)于所確定的運行成本來執(zhí)行選擇。在另一實施例中，第一能源包括電源，第二能源包括可燃材料供能的水加熱器。在又一實施例中，熱栗裝置進一步包括:與第一能源輸入端口電連通的壓縮機，壓縮機布置為壓縮工作流體；和與第二能源輸入端口熱連通的熱交換器，熱交換器布置為將熱量從可燃材料供能的水加熱器傳遞到工作流體。
[0009]在一個實施例中，熱栗裝置進一步包括第三能源輸入端口，布置為接收來自第三能源的能量，第三能源不同于第一和第二能源，第三能源輸入端口布置為為處理工作流體提供能量，其中控制電路進一步布置為確定第三能源的能量輸出，只有在所確定的第三能源的能量輸出小于熱栗裝置的能量需求的情況下才執(zhí)行選擇。在又一實施例中，第三能源包括廢熱源和太陽能水加熱器之一。
[0010]在再一實施例中，熱栗裝置進一步包括與以下熱連通的熱交換器:第二能源輸入端口 ；以及第三能源輸入端口。在另一實施例中，為處理工作流體提供能量的第三能源輸入的布置響應(yīng)于控制電路，其中在所確定的第三能源確定的能量輸出小于熱栗裝置的能量需求的情況下，控制電路進一步布置為控制第三能源輸入端口為處理工作流體提供能量。
[0011]在一個獨立的實施例中，提供了一種優(yōu)化熱栗能量供應(yīng)的方法，該方法包括:感測環(huán)境溫度；響應(yīng)于所感測的環(huán)境溫度，選擇第一能源和第二能源之一為處理熱栗的工作流體提供能量，第二能源不同于第一能源。
[0012]在一個實施例中，方法進一步包括:響應(yīng)于所感測的環(huán)境溫度，確定第一能源和第二能源中的每一個為處理工作流體提供能量需要的能量輸出；以及響應(yīng)于所確定的所需要的能量輸出，確定由第一能源和第二能源中的每一個運行熱栗的成本，響應(yīng)于所確定的運行成本來執(zhí)行選擇。在另一實施例中，第一能源包括電源，第二能源包括可燃材料供能的水加熱器。在又一實施例中，選擇第一能源包括將電能從電源供應(yīng)到壓縮機，其中選擇第二能源包括將熱量從可燃材料供能的水加熱器供應(yīng)到熱交換器。
[0013]在一個實施例中，方法進一步包括確定第三能源的能量輸出，第三能源不同于第一和第二能源，只有在所確定的第三能源的能量輸出小于熱栗的能量需求的情況下才執(zhí)行選擇。在進一步的實施例中，第三能源包括廢熱源和太陽能水加熱器之一。
[0014]在又一實施例中，方法進一步包括將從第二和第三能源輸出的熱量供應(yīng)到熱交換器。在另一實施例，方法進一步包括，在所確定的第三能源的能量輸出小于熱栗的能量需求的情況下，為處理工作流體提供從第三能源輸出的能量。
[0015]在另一獨立的實施例中，提供了存儲有指令的非瞬態(tài)計算機可讀介質(zhì)，當(dāng)由一個或多個處理器來執(zhí)行指令時，致使一個或多個處理器執(zhí)行操作，操作包括:感測環(huán)境溫度；和響應(yīng)于所感測的環(huán)境溫度，選擇第一能源和第二能源之一為處理熱栗的工作流體提供能量，第二能源不同于第一能源。
[0016]在一個實施例中，操作進一步包括:響應(yīng)于感測的環(huán)境溫度，確定第一能源和第二能源中的每一個為處理工作流體提供能量需要的能量輸出；和響應(yīng)于所確定的所需要的能量輸出，確定由第一能源和第二能源的每一個運行熱栗的成本，響應(yīng)于確定的運行成本執(zhí)行選擇。在另一實施例中，第一能源包括電源，第二能源包括可燃材料供能的水加熱器。在又一實施例中，選擇的第一能源包括將電能從電源供應(yīng)到壓縮機，并且其中選擇的第二能源包括將熱量從可燃材料供能的水加熱器供應(yīng)到熱交換器。
[0017]在一個實施例中，操作進一步包括確定第三能源的能量輸出，第三能源不同于第一和第二能源，只有在所確定的第三能源的能量輸出小于熱栗的能量需求情況下才執(zhí)行選擇。在又一實施例中，第三能源包括廢熱源和太陽能水加熱器之一。
[0018]在再一實施例中，操作進一步包括將第二和第三能源輸出的熱量供應(yīng)到熱交換器。在另一實施例中，操作進一步包括，在所確定的第三能源的能量輸出小于熱栗的能量需求的情況下，為處理工作流體提供從第三能源輸出的能量。
[0019]在閱讀了下文的附圖和說明之后，本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點將更加明顯。
附圖的簡要說明
[0020]為了更好地理解本發(fā)明和顯示如何實現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)將純粹以舉例的方式來參照附圖，在遍歷附圖中相同的附圖標(biāo)記指示對應(yīng)的元件或部分。
[0021]現(xiàn)在特別詳細地參照附圖，要強調(diào)的是，所示細節(jié)只是舉例而已，其目的僅是說明性地討論本發(fā)明的優(yōu)選實施例，是為了提供所謂對本發(fā)明原理和概念方面最有用和容易理解的描述才給出這些