考慮到在加熱操作期間連接到熱泵的熱源側的換熱器的流動方向逆轉來轉換熱泵的熱流的閥的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據裝置權利要求1前序部分的用于借助使熱流轉換以不同的方式來操作熱泵的閥裝置，以及一種用于以不同的方式來操作熱泵的方法。
【背景技術】
[0002]建筑物既可以被熱泵加熱又可以被熱泵冷卻。建筑物從加熱模式到冷卻模式的轉換可以以不同的方式來產生，但在液壓連接下在熱泵內側或熱泵外側需要積極轉變。僅僅借助這種轉變，例如在冷卻操作期間，熱量可以從建筑物排出，其中在加熱操作之前、及加熱操作期間，熱量被釋放。
[0003]在典型的熱泵裝置以及在廣泛使用的空調(被指定用于加熱和冷卻操作)中，該轉換發生在熱泵循環內。從而通過將蒸發器變成冷凝器以及將冷凝器變成蒸發器使熱泵改變操作模式。這種轉換是不理想的，并且導致兩種操作模式之一的效率損失，因為蒸發器和冷凝器部件并不相同。而且，冷卻介質循環因附加的(對轉換是必要的)閥設備而變得更加復雜。
[0004]由于所提到的弊端，期望使用不同的可能方案進行轉換。進一步的可能方案是保持熱泵循環不變，但是例如在切換操作模式期間(例如，如DE 2542728 Al描述的，從加熱模式切換到其它模式，例如切換到冷卻模式)將安裝側上的熱源和散熱器互換。然而，所提到的互換導致介質熱源和散熱器之間的混合。因此，提到方式的外部轉換僅適合于在熱源側和散熱器側使用相同介質的時候。由此，例如空氣-水式和鹽水-水式熱泵被排除，除非使用防止介質混合的附加的換熱器。
[0005]如今構建的熱泵裝置常常用地熱探針(geothermal probe)來操作。由于溫和氣候區盛行的自然溫度梯度，出于效率的原因，對于借助熱泵的加熱來說使用深于300m的地熱探針是令人感興趣的。對于時下標準使用的U形/雙U形管狀探針，如此巨大的深度下，介質循環的壓力損失是相當大的。
[0006]而且，針對這種類型的探針，會發生熱短路，使得深層地熱探針鉆探的潛力可能無法用到全容量。作為另選的探針類型，例如所謂的同軸地熱探針可能是適當的。在這樣的探針中，傳熱介質流過外部管和內部理想絕熱的(具有較小的直徑)中央管兩者。為了在熱泵的加熱操作期間更好地使用高溫的潛能，去加熱的傳熱介質在外部管內側的地熱探針中流入深處，并且被持續加熱。在地熱探針的端部達到最高溫度，并且傳熱介質在內部中央管內側流回到熱泵。在熱泵的冷卻操作期間，熱源和散熱器被互換，并且地熱探針的流動方向被逆轉。從而，使從熱泵的冷凝器導走的熱量返回至最高溫度并返回至地熱探針在地下的最深點，并且被有效地存儲在那里。被加熱的傳熱介質由此在中央管內側向下流動并在外部管內側向后流動。隨后結合圖1更詳細地解釋在加熱操作期間連接到熱泵的熱源側的換熱器在加熱操作和冷卻操作之間進行轉換期間的流動方向逆轉。
[0007]如今很少會通過目前可得到(四通閥、三通閥、截止閥，等等)的閥類型應用熱流在安裝側的轉換來替代熱泵中的冷卻介質轉換，，這樣的轉換方式會導致巨大的液壓系統:至少2個單獨的閥用于簡單的加熱/冷卻轉換，至少3個閥用于轉換(包括地熱探針和大量連接的流動方向逆轉)，還會產生高額的安裝費用和相應成本。用于實施外部轉換而增加的材料和安裝費用和額外的流動方向逆轉限制了該解決方案的推廣。為此原因，需要包括流動方向逆轉的用于轉換熱流技術解決方案，該解決方案要簡單并隨之要減少材料和安裝費用。
[0008]諸如EP O 967 447 Al中描述的可能的解決方案致使用一個單閥將熱源和散熱器互換，但不會致使例如被連接的同軸地熱探針的流動方向逆轉。因此，本發明的目標是提出這樣一種可行性:使在加熱操作期間連接到熱泵的熱源側(諸如地熱探針)的換熱器的流動方向逆轉而轉換熱流，并且該解決方案是簡單的并可以減少材料和安裝費用。
[0009]如還在EP O 967 447 Al中描述的，本發明主要思想的是利用一個單閥獲得熱泵的簡單外部轉換，該熱泵在熱源側和散熱器側均使用相同的液體介質。
[0010]例如，所述閥應該形成為使得在不同的實施方式中，連同所述熱源側和散熱器側的簡單轉換還有流動方向逆轉都可以在地熱探針中實現。而且，所述閥應該根據需要給出旁通所述熱泵的可能性，以直接使所述熱源側和散熱器側短路并且允許例如與地熱探針組合來直接冷卻(所謂的“自由冷卻”)建筑物和/或例如利用集熱器對土壤直接再生(directregenerat1n)。
【發明內容】
[0011]根據本發明，根據裝置獨立權利要求的措詞，提出用于以不同的方式操作熱泵，比如用于轉換熱泵的熱流的閥裝置。
[0012]提出了所述閥裝置包括轉換閥和換熱器。所述轉換閥具有殼體，所述殼體具有連接到所述熱泵的至少四個連接件；以及至少四個連接件，其中至少兩個連接件被連接到熱源并且至少兩個連接件被連接到散熱器，所述殼體具有至少一個閥體以及用于使所述閥體在所述殼體中相對于不同的連接件相對地移動的驅動元件。所述換熱器被連接到所述閥，使得所述換熱器在所述熱泵的加熱操作期間被連接到所述熱泵的所述熱源側，并且使得在加熱操作和冷卻操作之間轉換所述熱泵期間將所述換熱器中的所述傳熱介質的流動方向逆轉。作為換熱器，例如可以使用同軸地熱探針。
[0013]根據一實施方式，提出所述轉換閥的所述閥體顯示如同空洞形通道的滲透部(penetrat1n)，所述滲透部的至少一部分根據操作模式將所述殼體中的至少兩個連接件以不同的方式彼此連接。
[0014]根據一實施方式，提出所述閥體被設計成旋轉對稱的，例如柱形或球形，并且能圍繞殼狀的閥體相對于所述殼體旋轉，用于以不同的方式將所述連接件彼此連接。
[0015]根據另一實施方式，提出所述閥體能相對于所述殼體線性移動，從而所述連接件能借助平移運動根據操作模式以不同的方式彼此連接。本發明的其它實施方式表征于從屬權利要求中。
[0016]此外，提出一種用于根據權利要求11的措詞通過轉換所述熱泵的熱流來以不同的方式操作熱泵的方法。
[0017]根據本發明的方法的其它實施方式表征于從屬權利要求中。
【附圖說明】
[0018]現在參照示出例證性實施方式的附圖來進一步解釋本發明。
[0019]圖1a和圖1b示出了具有根據本發明的閥裝置的熱泵系統的液壓連接的示例；
[0020]圖2示出了具有被連接的換熱器的根據本發明的轉換閥的示意性截面圖，該換熱器在加熱操作期間連接到熱泵的熱源側；
[0021]圖3和圖4示出了也具有相連接的換熱器的根據本發明的轉換閥的兩個示例性實施方式的示意性截面圖，該換熱器在加熱操作期間連接到熱泵的熱源側；以及
[0022]圖5示意性地示出了在轉換閥的不同連接器之間具有連接的不同操作模式和相連接的換熱器的流動方向，該換熱器在加熱操作期間連接到熱泵的熱源側。
【具體實施方式】
[0023]圖1a和圖1b示出了熱泵系統的液壓連接的示例，該熱泵系統具有熱泵1、同軸地熱探針2、集熱器3、室內釋放系統4、循環泵5和根據本發明的閥裝置的閥裝置6。
[0024]分別地，圖1a示出了加熱操作期間的系統，圖1b示出了冷卻操作期間的系統，二者均具有示例性的操作溫度。在加熱操作期間，關閉集熱器的循環，并且同軸地熱探針從外側流向內側(從α到β)。在冷卻操作期間，啟動集熱器的循環，同軸地熱探針內側的流動方向被逆轉，并且發生從內側向外側(從β到α)流動。流動方向的逆轉分別選擇性地防止和選擇性地支持探針流體與探針長度旁邊的土壤之間的傳熱。
[0025]外部轉換允許熱泵的冷卻循環的持續和一致的操作，并從而增加了在兩種操作模式(加熱模式和冷卻模式)上分析出的熱泵的平均效率。
[0026]通過將連接的復雜度定位在一個單閥中使本發明減少了液壓安裝的復雜度，該復雜度由通過使用經典的閥技術的流動方向逆轉的外部轉換所產生。因此，安裝費用得以減少，并且可以實現有利的解決方案。從用于轉換加熱/冷卻(包括探針的流動方向的逆轉)的至少三個四通閥或四個三通閥減少到一個單閥通過節省空間還提高了將外部轉換集成到熱泵的殼體中的可能性。
[0027]此外，閥裝置的轉換閥允許額外特征的簡單集成，諸如:針對“自由冷卻”模式旁通熱泵；或者針對土壤的直接再生使用集熱器；或者與同軸地熱探針的流動方向逆轉相關地將地熱探針與將集熱器的流動順序互換，等。
[0028]根據本發明，如圖2示出的，閥裝置的轉換閥包括:殼體7，該殼體7具有用于熱泵8和用于熱源/散熱器9的連接件；閥體10 ;以及驅動元件11，該驅動元件11具有用于直接連接例如集熱器的連接件的可能的外延部。
[0029]閥體10包括分別以特殊的方式將熱泵側8的連接件連接到源/散熱器側9的連接件的空腔、滲透部。取決于操作模式(加熱/冷卻、“自由冷卻”、土壤再生，等等)，該連接件彼此連接。而且，與圖2的例示相反，熱泵的連接器和源/散熱器側的連接器均可以布置在閥體的兩側。如果需要，連接器可以布置在所有的側面。
[0030]對于閥裝置，如圖2示出的，不同的實施方式可以根據所描述的發明轉換熱流。兩個可行的實施方式分別通過圍繞X軸、y軸的旋轉運動，并且分別基于在外殼表面上或者在正面上具有滲透部的柱形閥體被轉換。也能