能量底盘及能量交换装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了采用能量底盘装置的系统、方法和装置，所述能量底盘装置被设计成使用采集能量或者将能量转至需要能量的位置的装置来感测、收集、储存和分配来自可获得能量的位置的能量，例如但不局限于HVAC（加热、通风和冷却）系统。该系统、方法及装置还可以与下一代地热热量交换器一起使用，该下一代地热热量交换器实现较高的能量采集效率并且提供比当前的地热交换器更强大的功能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及建筑、加热与冷却系统(HVAC)系统和电气系统，特别地，涉及用于感测和收集自然可再生能源的局部源以能够通过使用完全集成的工厂组装好的装置来储存能量和重分配能量从而有效地满足建筑需要的系统、方法及装置。背景及现有技术能量消耗成本和一些问题商业建筑中的能量消耗是用于运作和维持建筑的成本中非常昂贵的部分。例如，商业建筑具有昂贵的空气调节与加热需求，贯穿建筑的整个使用期的这种需求通常多达用于建设的最初成本的两倍之多。多年以来，试图减少能量消耗导致了建设成本上的大幅增力口，而在短期内建设成本不能被收回。现今美国使用的典型的商业建筑加热与冷却系统是变风量(VAV)系统，典型配置的该系统不能利用可持续能源。建筑占美国使用的能源的40%并且几乎完全用昂贵且损坏环境的矿物燃料供以燃料。存在一些使这些HVAC系统能源效率低、危险、不安的问题，并且这对采用新技术造成了障碍。这些问题包括·在建设成本上的压力鼓励所有者通过购买不昂贵的、不经济的HVAC系统来保持前期成本很低·浪费由冷却装置等排弃的多余能量，而不是将其移至需要的位置或者将其储存起来供今后使用·由于不充分隔热造成透过壁的高的能量运动一在常规系统中，壳体不是解决方案的一部分，然而在本专利技术中，可以将其制成能量储存装置·不断地重新加热和重新冷却建筑体而不是将其保持在一定的温度·建造过多的、效率低的系统，其可以被制造成更小·不能使用局部能源(例如，太阳、身体热量，等等)·当加热系统效率最低时加热建筑，以及同样地当冷却系统效率最低时冷却建筑一利用能量储存，其可以扭转成提高效率·建立地热系统通常更加昂贵并且其功能未被设计为最大限度地提高效率，这样就转而减少了这些系统的使用发展中的迅速变化的替代能源技术被彼此分开地创建，以实现该技术的功能，在没有定制集成的情况下，并不共同工作。这些通常被证明是不可靠的或者失败的。很少有工程公司具有研究和集成创新的解决方案的资源，并且因而通常不将其设计到客户建筑中。在Carrier标准化被描述在美国专利第2，154，263号中的A/C单元之前，这是建造空气调节单元的方式，在该专利中Willis Carrier获得了用于机动轨道车的标准制冷单元的专利。定制建造过程非常昂贵并且限制了市场使用，而标准化的产品降低了成本并且扩大市场。虽然我们了解到，存在局部可用的大量能源(例如身体热量、照明热量、计算机热量、太阳热量、太阳光伏电池、地热，等等)，但是美国未能利用局部能量采集(即替代能源或者再生能源)的大量使用。于2009年9月，根据美国能源部，替代能源占低于美国使用的能量的1%。为了利用局部能量采集，建筑必须具有能够感测不同类型的能量的可用性并且将该能量运输到需要位置的系统。为了使该装置有成本效益，其必须被足够廉价地制造，从而与常规的HVAC系统相t匕，其费用能够被负担得起。另外，为了使替代能源设备负担得起，其必须具有比试图使用的间歇性能源(例如，日落、人离开建筑、灯被关闭，等等)更长的操作范围(即，使用能量储存)。这种间歇可用性可以通过储存热能被延伸，并且这转而增加了在能量采集设备中进行的投资的回报。因此，将能源感测、采集、储存、运输及控制设计为能够将众多来源与众多用途连接的单个系统，这样能够高效应用替代能源并且增加在所需设备中进行的投资的回报，以使其负担得起HVAC设备的当前市场成本阈值。地热热泵/热量交换器成本及一些问题典型的地热热泵热量交换器涉及多种配置，包括垂直闭合循环、水平闭合循环、“紧身(siinky)”循环、池塘循环(pond loop)、热桩,等等,但是一般在应用于系统时,这些配置具有以下特征I.应用单一的流体回路(例如，垂直循环不与水平循环结合)2.在单一的流体回路中的流体以恒温被混合和传递到全部加热/冷却装置。这是在颁布给Ross的美国专利第7，571，762号和第7，407, 003号之中的情况，在这两项专利中的装置歧管均使所有的地热孔一起混合流体。由于流体和终端热量传递装置之间的温度差的减少，导致这种温度的混合削弱了其传递热量的能力。温度差越大，热量传递就越大，并且相反地，温度差越小，热量传递就越小。当前的地热热量交换器设计未被优化成提供较冷的水用以支持可感测的冷却装置，例如辐射冷却板和冷梁。相反，它们将较高温度和较低温度的水混合在一起，这样降低了给这些装置提供可感测的冷却的能力。另外，当前的地热热量交换器设计未被配置成通过混合/结合不同的热量交换器配置来使储存能量以供今后使用的能力最大化。现有技术包括由多种类型的可选择的HVAC设备例如Ni shman美国专利第4，375，806号构成的组合，该专利将地热系统与太阳能热水板和传感器系统、电路、以及控制器组合在一起，其在效率高时仅使用太阳能电池板和地热系统相结合。Nishman所要求权利的是一种基于两个装置的(仅)实时效率简单地打开或者闭合两个源的系统(而不是随着时间改善整个系统的效率)。本专利技术超越Nishman，其中两个源被单独控制，以能够按可变水平利用每一个源来优化整个系统。Ross的第7，571，762号和第7，407，003号专利提出了允许地热循环相互并行地管道输送的地热歧管。该方法不考虑被分开用于不同用途的循环；其将所有的输入端和所有的输出端都组合到两个管道系统中(一个进，一个出)。本文推出的专利技术使用最优循环的自动选择，并且可以同时地使用处于不同模式的循环，可以同时地使用不同类型的循环，或者为了效益如所期望的而混合循环流体。与Ross不同的是，本专利技术具有同时有效地加热和冷却的能力。通过热泵或者直接同时从专用的热的热能储存器和专用的冷的热能储存器可以实现这一目标。在1982年11月23日颁布给O，Connell的美国专利第4，360，056号教导了一种具有单独泵送的多个地热循环的系统。该系统仍将所有的地热流体结合或者混合到仅具有一个进口和一个输出端的单个流体回路(用管道输送的)系统中。其不考虑被同时使用的多个温度流体和提高能源效率的功能。在1999年8月10日颁布给Dosanion的美国专利第5，934，369号描述了一种用于预测热能储存器/热板的充能负载和充能时间的方法和控制器。与Dosani不同的是，本专利技术超越这一现有技术。热能储存器的预测和了解是有用的，然而它仅在与建筑负载预测、峰值/非峰值的电成本比结构以及源和热沉的控制相结合时才被完全地利用，如本文的专利技术所涵盖的。在1998 年 7 月 14 日颁布给 Drees 的、标题为 “Thermal storage systemcontroller and method (热储存系统控制器及方法)”的美国专利第5，778，683号指示了一种具有最高比结构的利用率；其不使热储存器必需用于减小系统尺寸和用于提高可持续能源的可用性，而本专利技术这样做。Drees推出一种利用率结构的数据结构，并且确定了使用热储存器相对非热储存器的相对成本效益，以及还确定可以使用多少热储存容量。其不涵盖Dosani专利技术的热容量和充能/放能率预测/测量。由于其不结合这些输入，因此其不能达到最高效率的能源使用解决方案。本专利技术具有创建最高效率的能源系统的附加功能。本专利技术还包括系统设计功能，以通过预测热储存性能连同其它的允本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·A·哈姆斯特拉，W·迈克尔·林，
申请(专利权)人：格林斯里弗斯有限公司，
类型：
国别省市：