考虑到在加热操作期间连接到热泵的热源侧的换热器的流动方向逆转来转换热泵的热流的阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据装置权利要求1前序部分的用于借助使热流转换以不同的方式来操作热泵的阀装置，以及一种用于以不同的方式来操作热泵的方法。
【背景技术】
[0002]建筑物既可以被热泵加热又可以被热泵冷却。建筑物从加热模式到冷却模式的转换可以以不同的方式来产生，但在液压连接下在热泵内侧或热泵外侧需要积极转变。仅仅借助这种转变，例如在冷却操作期间，热量可以从建筑物排出，其中在加热操作之前、及加热操作期间，热量被释放。
[0003]在典型的热泵装置以及在广泛使用的空调(被指定用于加热和冷却操作)中，该转换发生在热泵循环内。从而通过将蒸发器变成冷凝器以及将冷凝器变成蒸发器使热泵改变操作模式。这种转换是不理想的，并且导致两种操作模式之一的效率损失，因为蒸发器和冷凝器部件并不相同。而且，冷却介质循环因附加的(对转换是必要的)阀设备而变得更加复杂。
[0004]由于所提到的弊端，期望使用不同的可能方案进行转换。进一步的可能方案是保持热泵循环不变，但是例如在切换操作模式期间(例如，如DE 2542728 Al描述的，从加热模式切换到其它模式，例如切换到冷却模式)将安装侧上的热源和散热器互换。然而，所提到的互换导致介质热源和散热器之间的混合。因此，提到方式的外部转换仅适合于在热源侧和散热器侧使用相同介质的时候。由此，例如空气-水式和盐水-水式热泵被排除，除非使用防止介质混合的附加的换热器。
[0005]如今构建的热泵装置常常用地热探针(geothermal probe)来操作。由于温和气候区盛行的自然温度梯度，出于效率的原因，对于借助热泵的加热来说使用深于300m的地热探针是令人感兴趣的。对于时下标准使用的U形/双U形管状探针，如此巨大的深度下，介质循环的压力损失是相当大的。
[0006]而且，针对这种类型的探针，会发生热短路，使得深层地热探针钻探的潜力可能无法用到全容量。作为另选的探针类型，例如所谓的同轴地热探针可能是适当的。在这样的探针中，传热介质流过外部管和内部理想绝热的(具有较小的直径)中央管两者。为了在热泵的加热操作期间更好地使用高温的潜能，去加热的传热介质在外部管内侧的地热探针中流入深处，并且被持续加热。在地热探针的端部达到最高温度，并且传热介质在内部中央管内侧流回到热泵。在热泵的冷却操作期间，热源和散热器被互换，并且地热探针的流动方向被逆转。从而，使从热泵的冷凝器导走的热量返回至最高温度并返回至地热探针在地下的最深点，并且被有效地存储在那里。被加热的传热介质由此在中央管内侧向下流动并在外部管内侧向后流动。随后结合图1更详细地解释在加热操作期间连接到热泵的热源侧的换热器在加热操作和冷却操作之间进行转换期间的流动方向逆转。
[0007]如今很少会通过目前可得到(四通阀、三通阀、截止阀，等等)的阀类型应用热流在安装侧的转换来替代热泵中的冷却介质转换，，这样的转换方式会导致巨大的液压系统:至少2个单独的阀用于简单的加热/冷却转换，至少3个阀用于转换(包括地热探针和大量连接的流动方向逆转)，还会产生高额的安装费用和相应成本。用于实施外部转换而增加的材料和安装费用和额外的流动方向逆转限制了该解决方案的推广。为此原因，需要包括流动方向逆转的用于转换热流技术解决方案，该解决方案要简单并随之要减少材料和安装费用。
[0008]诸如EP O 967 447 Al中描述的可能的解决方案致使用一个单阀将热源和散热器互换，但不会致使例如被连接的同轴地热探针的流动方向逆转。因此，本发明的目标是提出这样一种可行性:使在加热操作期间连接到热泵的热源侧(诸如地热探针)的换热器的流动方向逆转而转换热流，并且该解决方案是简单的并可以减少材料和安装费用。
[0009]如还在EP O 967 447 Al中描述的，本发明主要思想的是利用一个单阀获得热泵的简单外部转换，该热泵在热源侧和散热器侧均使用相同的液体介质。
[0010]例如，所述阀应该形成为使得在不同的实施方式中，连同所述热源侧和散热器侧的简单转换还有流动方向逆转都可以在地热探针中实现。而且，所述阀应该根据需要给出旁通所述热泵的可能性，以直接使所述热源侧和散热器侧短路并且允许例如与地热探针组合来直接冷却(所谓的“自由冷却”)建筑物和/或例如利用集热器对土壤直接再生(directregenerat1n)。
【发明内容】
[0011]根据本发明，根据装置独立权利要求的措词，提出用于以不同的方式操作热泵，比如用于转换热泵的热流的阀装置。
[0012]提出了所述阀装置包括转换阀和换热器。所述转换阀具有壳体，所述壳体具有连接到所述热泵的至少四个连接件；以及至少四个连接件，其中至少两个连接件被连接到热源并且至少两个连接件被连接到散热器，所述壳体具有至少一个阀体以及用于使所述阀体在所述壳体中相对于不同的连接件相对地移动的驱动元件。所述换热器被连接到所述阀，使得所述换热器在所述热泵的加热操作期间被连接到所述热泵的所述热源侧，并且使得在加热操作和冷却操作之间转换所述热泵期间将所述换热器中的所述传热介质的流动方向逆转。作为换热器，例如可以使用同轴地热探针。
[0013]根据一实施方式，提出所述转换阀的所述阀体显示如同空洞形通道的渗透部(penetrat1n)，所述渗透部的至少一部分根据操作模式将所述壳体中的至少两个连接件以不同的方式彼此连接。
[0014]根据一实施方式，提出所述阀体被设计成旋转对称的，例如柱形或球形，并且能围绕壳状的阀体相对于所述壳体旋转，用于以不同的方式将所述连接件彼此连接。
[0015]根据另一实施方式，提出所述阀体能相对于所述壳体线性移动，从而所述连接件能借助平移运动根据操作模式以不同的方式彼此连接。本发明的其它实施方式表征于从属权利要求中。
[0016]此外，提出一种用于根据权利要求11的措词通过转换所述热泵的热流来以不同的方式操作热泵的方法。
[0017]根据本发明的方法的其它实施方式表征于从属权利要求中。
【附图说明】
[0018]现在参照示出例证性实施方式的附图来进一步解释本发明。
[0019]图1a和图1b示出了具有根据本发明的阀装置的热泵系统的液压连接的示例；
[0020]图2示出了具有被连接的换热器的根据本发明的转换阀的示意性截面图，该换热器在加热操作期间连接到热泵的热源侧；
[0021]图3和图4示出了也具有相连接的换热器的根据本发明的转换阀的两个示例性实施方式的示意性截面图，该换热器在加热操作期间连接到热泵的热源侧；以及
[0022]图5示意性地示出了在转换阀的不同连接器之间具有连接的不同操作模式和相连接的换热器的流动方向，该换热器在加热操作期间连接到热泵的热源侧。
【具体实施方式】
[0023]图1a和图1b示出了热泵系统的液压连接的示例，该热泵系统具有热泵1、同轴地热探针2、集热器3、室内释放系统4、循环泵5和根据本发明的阀装置的阀装置6。
[0024]分别地，图1a示出了加热操作期间的系统，图1b示出了冷却操作期间的系统，二者均具有示例性的操作温度。在加热操作期间，关闭集热器的循环，并且同轴地热探针从外侧流向内侧(从α到β)。在冷却操作期间，启动集热器的循环，同轴地热探针内侧的流动方向被逆转，并且发生从内侧向外侧(从β到α)流动。流动方向的逆转分别选择性地防止和选择性地支持探针流体与探针长度旁边的土壤之间的传热。
[0025]外部转换允许热泵的冷却循环的持续和一致的操作，并从而增加了在两种操作模式(加热模式和冷却模式)上分析出的热泵的平均效率。
[0026]通过将连接的复杂度定位在一个单阀中使本发明减少了液压安装的复杂度，该复杂度由通过使用经典的阀技术的流动方向逆转的外部转换所产生。因此，安装费用得以减少，并且可以实现有利的解决方案。从用于转换加热/冷却(包括探针的流动方向的逆转)的至少三个四通阀或四个三通阀减少到一个单阀通过节省空间还提高了将外部转换集成到热泵的壳体中的可能性。
[0027]此外，阀装置的转换阀允许额外特征的简单集成，诸如:针对“自由冷却”模式旁通热泵；或者针对土壤的直接再生使用集热器；或者与同轴地热探针的流动方向逆转相关地将地热探针与将集热器的流动顺序互换，等。
[0028]根据本发明，如图2示出的，阀装置的转换阀包括:壳体7，该壳体7具有用于热泵8和用于热源/散热器9的连接件；阀体10 ;以及驱动元件11，该驱动元件11具有用于直接连接例如集热器的连接件的可能的外延部。
[0029]阀体10包括分别以特殊的方式将热泵侧8的连接件连接到源/散热器侧9的连接件的空腔、渗透部。取决于操作模式(加热/冷却、“自由冷却”、土壤再生，等等)，该连接件彼此连接。而且，与图2的例示相反，热泵的连接器和源/散热器侧的连接器均可以布置在阀体的两侧。如果需要，连接器可以布置在所有的侧面。
[0030]对于阀装置，如图2示出的，不同的实施方式可以根据所描述的发明转换热流。两个可行的实施方式分别通过围绕X轴、y轴的旋转运动，并且分别基于在外壳表面上或者在正面上具有渗透部的柱形阀体被转换。也能