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CN107850005A - 用于能源分配的系统、方法和计算机程序产品 - Google Patents

用于能源分配的系统、方法和计算机程序产品 Download PDF

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CN107850005A
CN107850005A CN201680037741.4A CN201680037741A CN107850005A CN 107850005 A CN107850005 A CN 107850005A CN 201680037741 A CN201680037741 A CN 201680037741A CN 107850005 A CN107850005 A CN 107850005A
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caused
generator
mixing module
power supplies
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Application number
CN201680037741.4A
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埃里克·巴格
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Perfectly Green Corp
Original Assignee
Perfect Green Co
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Abstract

能源分配系统包括具有VDC压缩机的空调单元和配置用于变速输出的风扇。空调单元还包括内置的发电机。混合模块配置为将发电机产生的电源分成AC和DC分配，并将DC电源分配与从DC能源装置接收的DC电源进行组合。

Description

用于能源分配的系统、方法和计算机程序产品
背景
随着能源价格的不断攀升，能源的保护变得越来越重要。例如，由食品加工设施产生的废弃植物油等资源可以回收利用，及用于其他目的。此外，有时需要使用可再生能源来减少对不可再生能源例如太阳能或风能能源的需求的依赖。但是，许多潜在的能源仍未得到利用或利用不足。
简述
该系统和过程配置有能一起和独立地产生空调和发电的基本功能。发电机在停电期间提供备用电源以及全天的补充电力。混合模块可以将发电机负荷分为交流和直流同时的两种电源分配，监测快速DC电流波动，并补偿太阳能和发电机功率的混合。该系统产生发电机电力结合光伏或风力DC电源，以维持AC电源的连续运行，以实现开启和关闭状态的电网的消耗。使用预测算法来为公用设施的实时市场价值预约KW定价。该系统在当地停电时、重负荷或分时定价期间为家庭/商业用电需求生产发电机的和混合的电力。该系统为家庭/企业的实时需求生产发电机的和光伏的电力，同时向电网提供多余的发电机/光伏电力。
为了产生有限的BTU(英国热单位)衰减，空调系统包括由预编程软件控制的多速冷凝器和风扇设置。此功能通过更改冷凝器和风扇的速度和频率来降低系统的整体功耗。
混合功能空调系统通过连接到电网的混合模块来连接。这种配置使得发电机，能够与光伏串一起向电网供电的能力。
编程代码包括基于输入传感器数据的指令、输出命令、算法，其反过来响应但不限于传感器、通过实时和/或基于滞后的算法允许输出过程波动的环境变量、逻辑、二进制、编译或预编译语言。用于混合功能空调系统的通信协议通过有线或无线(IEEE 802标准)协议提供通信。这使得业主/住户和电力公司能够远程操作和控制系统组件。
附图的一些视图的简要说明
为了更完整地理解本申请，及其目的和优点，现在结合参考附图描述如下，其中：
图1是根据本发明的能源分配系统的实施例的示意图；
图2是根据本发明的图1的能源分配系统的过滤系统和加热系统的实施例的示意图；
图3是根据本发明的图1的能源分配系统的能源输出的实施例的图；
图4是根据本发明的用于图1的能源分配系统的燃料增强系统的实施例的示意图；
图5是根据本发明的图1的能源分配系统的排气净化系统的实施例的示意图；
图6是根据本发明的图1的能源分配系统的废热回收系统的实施例的示意图；
图7是根据本发明的图1的能源分配系统的辅助燃料系统的实施例的示意图；
图8是根据本发明的的图1的能源分配系统用于生成低温或冷却的流体的实施例的示意图；
图9是根据本发明的图1的能源分配系统的用于生成进一步减少的低温或亚冷流体的实施例的示意图；
图10是根据本发明的图1的能源分配系统的废热回收系统的实施例的示意图；
图11是根据本发明的图10的废热回收系统的热管组件的实施例的示意图；
图12是根据本发明的图10的废热回收系统的收集组件的实施例的示意图；
图13是根据本发明的图10的废热回收系统的收集阵列的实施例的示意图；
图14是根据本发明的图1的能源分配系统的热回收系统的实施例的示意图；
图15是根据本发明的图1的能源分配系统的排气净化系统的实施例的示意图；
图16是根据本发明的能源分配系统的另一个实施例的示意图；
图17是根据本发明的图16的系统的混合模块的实施例的示意图；
图18是根据本发明的图16和17的能源分配系统的通信的实施例的示意图；
图19是根据本发明的图16-18的能源分配系统的编程功能的示意图；和
图20是根据本发明的采用图16-19的能源分配系统的功能单元的实施例的示意图。
发明详述
本发明的实施例提供利用废弃能源资源用于能源分配的方法、系统和计算机程序产品。例如，在一些实施例中，对于食品加工设施，现场能源分配方法包括：过滤从现场食品加工设施产生的废弃植物油；利用过滤的植物油操作现场发动机以驱动发电机，发电机提供交流(AC)电源供应；并且形成利用发动机产生的废热的高温流体流和低温流体流，该高温流体流和低温流体流可以由食品加工设施使用。本发明的实施例利用由特定设施和过程产生的废弃能源资源和/或重新分配这些资源作为可由特定设施可用的能源。
如本领域技术人员所理解的，本发明的各方面可以表现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采取完全的硬件实施例、完全的软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或结合软件和硬件方面的实施例，其在本文中通常称为一个“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的各方面可以采取体现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述计算机可读介质具有包含在其上的计算机可读程序代码。
可以使用一个或多个计算机可用的或计算机可读的介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是，例如但不限于，电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体的系统、装置或设备，或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备或前述的任何合适的组合。在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或其结合使用的程序的有形介质。
计算机可读信号介质可以包括在其中包含有计算机可读程序代码的传播数据信号，例如在基带中或者作为载波的一部分。这样的传播信号可以采取多种形式中的任何一种形式，包括但不限于电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，而并不是计算机可读存储介质并且可以通信、传播或传送由指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的程序。
体现在计算机可读介质上的程序代码可以使用任何适当的介质来传送，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等，或者前述的任何合适的组合。
用于执行本发明的各方面的操作的计算机程序代码可以用一种或多种程序语言或其任何组合来编写。程序代码可以完全在用户的计算机上，部分在用户的计算机上，作为独立的软件包，部分在用户的计算机上而部分在远程计算机上或者全部在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)的任何类型的网络连接到用户的计算机，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。
下面参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本发明的各方面。需要理解的是，流程图和/或框图中的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以通过计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的中央处理器以生产一台机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的中央处理器执行的指令来创建用于实现在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的手段。
这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，可以指导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式运行，使得存储在计算机可读介质中的指令产生一种包括能实现在流程图和/或框图的一个或多个框所指定的功能/动作的指令装置在内的制造品。
计算机程序指令也可以加载到计算机或其他可编程数据处理装置上，使得在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于在流程图和/或框图的一个或多个框中实现指定的功能/动作的过程。
现在参考附图并且具体参考图1，示例性实施例提供了用于能源分配的系统100。在图1所示的实施例中，系统100包括能源分配器102，用于将废弃物资源和/或废弃能源转化为能源来源，并将所产生的能源分配至所期望的用途。例如，在图1所示的实施例中，分配器102用作食品加工设施104的现场分配器102。然而，应当理解，分配器102可以与其他类型的设施或资源结合使用。在一些实施例中，分配器102的各种组件提供作为模块化单元以便于模块化分配器102单元在设施104上和/或基本上在设施104的处所附近的现场定位。如将在下面进一步所详细描述，分配器102利用废弃资源和/或废弃能源，通常由参考标记106指示，由设施102产生以产生电力供应和/或提供可用作能源或能源输出118的资源，其可以由设施102和/或系统100的各种组件来使用。
在图1所示的实施例中，分配器102包括发动机110、发电机112、过滤系统113、控制系统114和动力系统116。发动机110配置成在各种类型的燃料上操作。在一些实施例中，发动机110包括柴油发动机并且使用由设施104产生和/或提供的废弃植物油120来操作。例如，设施104可以利用植物油处理各种食物，从而产生各种量的废弃植物油120。本发明的实施例利用由设施104产生的废弃植物油120用作燃料和/或以其他方式操作发动机110。在一些实施例中，过滤系统113用作现场过滤器，用于过滤和/或以其他方式清洁由设施104产生的废弃植物油。发动机110联接到并且驱动发电机112以提供交流(AC)输出电源供应。由发电机112提供的AC电源供应可以被系统100的各种部件和/或设施104所利用。
在图1中，控制系统114包括处理器单元130和存储器132。控制系统114还可以包括总线或通信结构，其提供处理器单元130与存储器132和/或其他设备之间的通信，例如但不限于持久性存储、通信单元、输入/输出(I/O)单元、和显示器。处理器单元130用于执行可以加载到存储器132中的软件的指令。取决于具体实施，处理器单元130可以是一组或多组处理器或者可以是多处理器核心。此外，处理器单元130可以使用一个或多个异构处理器系统来实现，其中主处理器在单个芯片上具有辅助处理器。作为另一个说明性示例，处理器单元130可以是包含相同类型的多个处理器的对称多处理器系统。
在一些实施例中，存储器132可以是随机存取存储器或任何其他合适的易失性或非易失性存储设备。永久性存储设备也可以包括并且可以采取各种形式，这取决于具体的实施方式。例如，永久存储器可以是硬盘驱动器、闪存、可擦写光盘、可擦写磁带或上述的某些组合。永久存储所使用的介质也可以是可移动的，例如但不限于可移动硬盘。控制系统114还可以包括用于与其他数据处理系统或设备进行通信的通信单元，例如但不限于网络接口卡。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡只是当前可用类型的网络接口适配器中的一些。可以使用物理和无线通信链路中的之一或两者一起来启用通信。输入/输出单元使得能够与可以连接到控制系统114的其他设备来输入或输出数据，例如但不限于，用于通过键盘和鼠标的用户输入的连接、输出到打印机的连接或用于提供向用户显示信息的机制。
用于操作系统和应用或程序的指令可以位于永久性存储器中并且可以加载到存储器132中以供处理器单元130执行。不同实施例的过程可以由处理器单元130使用计算机实现的指令来执行，其可以位于诸如存储器132的存储器中。这些指令称为程序代码、计算机可用程序代码或计算机可读程序代码，其可以由处理器单元130中的处理器来读取和执行。不同的实施例中的程序代码可以包含在不同的物理或有形的计算机可读介质上，例如存储器132或永久存储器。
程序代码以功能形式位于计算机可读介质上，可以选择性地移除，并且可以加载或传送到控制系统114以供处理器单元130执行。程序代码和计算机可读介质在这些实施例中形成了计算机程序产品。在一个实施例中，计算机可读介质可以是有形的形式，例如插入或放置在驱动器或其他设备中的光盘或磁盘，所述其他设备是永久性存储器的一部分以用于传输到存储设备，例如作为持久性存储的一部分的硬盘驱动器。在有形的形式中，计算机可读介质也可以采用连接到控制系统114的永久性存储装置的形式，例如硬盘驱动器、拇指驱动器或闪存。计算机可读介质的有形形式还涉及作为计算机可记录的存储介质。在一些情况下，计算机可读介质可能不可移除。可选地，程序代码可以通过通信链路和/或通过至输入/输出单元的连接从计算机可读介质传送到控制系统114。在示例性实施例中，通信链路和/或连接可以是物理的或无线的。
针对控制系统114所图示和/或所描述的不同组件并不意味着对可以实现不同实施例的方式提供结构限制。不同的示例性实施例可以在数据处理系统中实现，包括除了或代替针对控制系统114所示的那些组件。
在图1所示的实施例中，存储器132包括分配模块134和能源数据136。在图1中，分配模块134图示为可由处理器单元130访问和执行的计算机软件。然而，分配模块134可以包括用于执行如本文所述的各种功能的软件、逻辑和/或可执行代码(例如，在处理器单元上运行的软件和/或算法、在处理器或其他类型的逻辑芯片中的硬件逻辑、集中在单个集成电路中或分布在数据处理系统中的不同芯片上)。分配模块134用于监测和/或控制系统100的各种操作参数。例如，在一些实施例中，分配模块134可以监测并记录能源产生值、温度值(例如废弃植物油120的温度)、控制发动机110的运行速度、监控和控制能源输出118的水平和/或基于对分配器102的各种电力输入来监控和调节系统100的运行参数。例如，在一些实施例中，一个或多个直流(DC)输入装置138可以耦合到分配器102以提供DC电压供应。如将在下面进一步所详细描述，分配模块134监视DC电源输入的水平并且控制和/或调整系统100的各种运行参数以有效地利用系统100资源。各种类型的操作参数信息和/或能源输入/输出信息可以作为能源数据136存储在存储器132中。
基于系统100的各种运行参数和/或输入到系统100的能源水平，电力系统116用来控制由系统100输出的能源水平。例如，在一些实施例中，电力系统116包括整流器140、DC输入组合器142和逆变器144。整流器140可以耦合到发电机112，以接收由发电机112输出的AC并将来自于发电机112的AC输出转换成DC输出。DC输入组合器142将来自整流器140的DC输出与来自一个或多个DC输入装置138的DC输入相组合。例如，DC输入装置138可包括太阳能装置、风力涡轮机装置或任何其他类型的DC输入电源。组合的DC输入由DC输入组合器142输出到逆变器144，其中DC输入转换成AC输出。在一些实施例中，分配模块134监测来自装置138的DC输入水平和/或由逆变器144输出的AC水平，并且调整系统100的操作参数，诸如但不限于，发动机110的运行速度或输送到发动机110的燃料混合物。
在图1所示的实施例中，设施104包括空调单元150、冷却单元152和加热单元154。空调单元150可以是任何类型的设备，用于为设施104提供环境的加热和/或冷却。冷却单元152可以包括用于提供降低温度的环境或资源的任何类型的设备，例如但不限于，制冷单元160和冷冻单元162(例如，用于维护易腐食品)或用于提供温度降低的水的装置，例如饮水机。加热单元154可以包括在升高的温度下提供和/或操作的任何类型的装置，例如但不限于，用于保持烹饪食物处于期望温度的加温单元164、用于烹饪和/或以其他方式准备食物的烹饪单元166、或热水器。应该理解的是，由特定类型的设施使用的单元和/或设备的类型可以变化。如将在下面进一步所详细描述，系统100的能源输出118可以用作用于操作设施104的各种设备的资源，和/或废弃能源可以从设施104的一个或多个模式设备中捕获并且由系统100根据需要进行分配。
图2是系统100的过滤系统113和加热系统200的实施例的示意图。在图2所示的实施例中，过滤系统113包括过滤单元202，用于过滤和/或以其他方式从废弃植物油120中移除杂质以准备用作发动机110的燃料。在一些实施例中，加热系统200用于预热废弃植物油120以准备发动机110和/或预热发动机110使用。例如，在一些实施例中，系统200包括用于加热容纳在废弃植物油储存器205中的废弃植物油120的加热单元204和用于预热发动机110的加热单元206。加热单元204和/或206可以分别包括用于预热废弃植物油120和发动机110的电加热环、绝缘护套或其他类型的装置。在该实施例中，加热单元204和206用于在发动机110启动之前将废弃植物油120和发动机110加热到期望的温度。在一些实施例中，加热单元204和/或206由外部电源供能，例如AC电源。在一些实施例中，系统100可以配置为利用AC电源输出118来给加热单元204和/或206供电。例如，在一些实施例中，加热单元204和206可以初始使用外部AC电源来操作，然后转换至由系统100的输出118提供的AC电源供应。另外，在一些实施例中，在发动机110启动和操作持续一段时间以后使得发动机110在等于或高于期望温度的情况下运行，加热单元206可能会中断运转。
在一些实施例中，加热系统200包括发动机油回路210以提供来自发动机110的废热能作为预热废弃植物油120的加热资源。例如，回路210可包括将由发动机110的操作所产生的加热的油引导至储存器205的热油供应管线212，以及将油返回到发动机110的返回管线214。从发动机油捕获的废热能用于预热废弃植物油120。此外，启动和操作发动机110一段时间以后，使得发动机油回路210能够独立于另一热源来预热废弃植物油120，加热单元204的操作可以中断。如上所述，可通过分配模块134来测量和监测各种操作温度参数以控制加热单元204和206的操作，例如但不限于，发动机110的温度、发动机油回路210的温度、以及容器205中包含的废弃植物油120的温度。
图3是来自系统100的一种类型的能源输出118的示意图，可以提供给设施104并由设施104所使用。在该实施例中，系统100包括热交换器302、304和306，用于提供三种不同温度的流体流作为设施104可用的能源输出118。在所示实施例中，可以使用三个热交换器302、304和306并彼此串联连接；然而，应该理解的是，热交换器的数量和设置可以变化。在该实施例中，由参考标记310表示的来自发动机110的排出热能被引导至热交换器302、304和306。通过相应热交换器302、304和306循环的流体3121、3122和3123俘获来自发动机110的废热能以产生相应升高的流体温度流3141、3142和3143。例如，流体温度流3141可以是提供给设施104的烹饪单元166的高温流体流(例如，作为热能源用于油炸或烘烤食物)，流体温度流3142可以是提供给设施104的加热单元164的中等或中等高温流体流(例如，用于维持熟食品在所需温度)，并且温度流3143可以是由设施104可用的较低的高温流以提供温暖的生活用水。应该理解，不同的高温流体流可以用于不同的目的。
在一些实施例中，系统100可以进一步包括冷却器320和冷却塔322，以提供设施104可用的冷却或低温流体流330形式的能源输出118。例如，在所示实施例中，流体温度流3142从热交换器304被引导至冷却器320。升高的温度流316从空调单元150导向至冷却器320。来自于流3142和316的从冷却器320接收的热能用作工作能源以输出导向至空调单元150(或设施104的另一设备)的冷却或低温的流体流330。冷却塔322用于通过流体循环流326将热能从冷却器320排出到环境中。应当理解的是，通过分配模块134测量和监测各种温度和/或其他操作参数或条件以提供升高的和/或冷却的流体温度流作为设施104可用的能源输出118，例如但不限于，这样的流体流的温度和这样的流体流的流率。
图4是用于系统100的燃料增强系统400的实施例的示意图。燃料增强系统400可以用于提高或增加发动机110的运行性能。在一些实施例中，系统400包括燃料混合器402和生物气源404(例如，天然气或另一种燃料补充物)。在操作中，分配模块134控制生物气源404的输入及进气口406至气体混合器402以与废弃植物油120结合作为发动机110的燃料源。分配模块134可以监测和调节发动机110和/或发电机112的输出(例如，通过控制发动机110的运行速度)来提供期望的输出。
图5是包括在系统100中的排气清洁系统500以清洁和/或减少来自发动机110排放的空气排放物的实施例的示意图。在图5所示的实施例中，系统500包括清洁塔502，其具有位于塔502的下端506的入口504，用于接收来自发动机110的废气排放能源508。在一些实施例中，入口504在塔502内向上延伸并且包括用于减少噪音的面朝向下方的出口510。塔502的下端506包含流体512，用于捕获来自排气508的排放颗粒。塔502的上端514包括用于将排气排放到环境的出口516。在靠近上端514的塔502内的是冷却的流体回路520，用于降低通过出口510排出的排气的温度和/或使塔502内的流体蒸气冷凝(例如，流体512)以进一步减少来自出口516的排放的颗粒。冷却流体回路520可包括由系统100产生的如图3所示的冷却温度流体流(例如，流体流330)。系统500还包括位于塔502的中间区域内的液体雾化器/雾化器阵列530以雾化和/或以其他方式产生流体颗粒的细微喷射以去除排气流中的污染物。位于塔502的下端506处的流体512可以通过清洁单元534(例如，离心机)循环以去除其中的微粒物质，并随后被提供给喷雾器530。额外的流体可以提供给喷雾器530(以及给塔502的下端506)以根据需要适应流体损失。因此，在操作中，来自发动机110的排气508进入入口504并通过出口510排出。当排气向上行进通过塔502时，喷雾器530发射雾化流体雾，以使颗粒物质捕获在其中并向下收集在位于塔502的下端506的流体512中。随着排气在塔502内继续向上移动，冷却流体回路520在排气通过出口516排出之前，降低排气的温度和/或进一步冷凝流体蒸气。
图6是包括在系统100的实施例中的废热回收系统600的实施例的示意图。在图6所示的实施例中，系统600包括废热回收系统602，其耦合到和/或紧邻设施104的加热单元154。热回收系统602可以包括热交换器或其他类型的设备，用于捕获由设施104的一个或多个发热设备产生的废热能，例如但不限于，烹饪单元166和加温单元164。在图6所示的实施例中，流体通过和/或靠近加热单元154循环以通过热回收系统602捕获废热能然后传送到冷却器320。冷却器320可以连接到冷却塔(例如，诸如冷却塔322)以将热能释放到大气中。此外，冷却器320利用从单元602接收的热能来产生冷却流体回路(例如，诸如冷却流体回路330)。在一些实施例中，如果提供给冷却器320的流体的温度水平不足以产生期望的低温流330，提供给冷却器320的流体的温度可以通过加热单元或其他类型的装置来增加。
图7是可以包括在系统100的实施例中的辅助燃料系统700的实施例的示意图。在图7所示的实施例中，系统700包括可联接到发动机110的辅助燃料储存器702。在一些实施例中，控制系统114配置至阀门704和706的控制驱动，以控制将废弃植物油120或包含在容器702中的辅助燃料输送至发动机。例如，可以使用辅助燃料来执行发动机110的清洁，以去除可能从燃烧废弃植物油120中所积聚的沉积物。
图8是用于产生设施104可用的低温或冷却流体流的系统100的实施例的示意图。在图8所示的实施例中，系统100包括由发动机110驱动的压缩机802。系统100还包括联接到压缩机802的热交换器804和806。热交换器804联接到冷却塔322，并且热交换器806联接到可以利用低温流体的设施104的设备，例如但不限于，冷却单元152。系统100包括低温流体循环回路810和排热流体循环回路812。在操作中，流体从压缩机802循环到热交换器804，在那里热量从循环流体经由流体回路814利用冷却塔322消散。从热交换器804接收流体并经由压缩机802引导至热交换器806，其中热交换器806吸收从流体循环回路810接收到的热能。流体循环回路810使流体通过热交换器806循环，以产生流向设施104的冷却单元152的低温流体流820。因此，在操作中，热交换器806用作蒸发器以收集热能并产生低温流体流820，并且热交换器804用作冷凝器以散发从设施104的冷却单元152获得的热能。
图9是用于进一步降低设施104可用的流体的温度的系统100的实施例的示意图。在图9所示的实施例中，系统100包括由发动机110驱动的压缩机802、热交换器804和806、冷却塔322和冷却器902。冷却器902用于降低循环的流体的温度，通过和/或到达设施104的冷却单元152，在输送到热交换器806之前，以使得热交换器806输出设施104可用的亚冷流体温度流904，诸如通过冷冻单元162。
图10是废热回收系统602的实施例的示意图。在图10所示的实施例中，系统602位于上方并且通常非常靠近设备104的发热设备，例如加热单元154。在该实施例中，系统602包括废热收集阵列1004，用于捕获从加热单元154向上行进的废热能。在所示实施例中，废热收集阵列1004通过安装组件1008可移动地联接到通风罩1006，以促进阵列1004相对于罩1006的向上/向下移动，从而使得阵列1004能够容易地移除以用于清洁或其他目的。然而，应该理解的是，除此之外，阵列1004可以相对于加热单元154定位和/或固定。安装组件1008可以包括滑动支架组件、剪式铰接臂组件或其他类型的装置用于使得阵列1004能够向上/向下运动。还应该理解的是，阵列1004可以位于加热单元154上方而没有向上/向下运动能力(例如，安装在固定位置)。
在图10所示的实施例中，流体通过阵列1004循环以收集由加热单元154产生的废热能。在图10中，阵列1004包括入口1010和出口1012，以适应流体输送管1014和1016连接到阵列1004。
图11是阵列1004的热管组件1100的实施例的示意图。在图11所示的实施例中，组件1100包括基座构件1102、联接到基座构件1102的手柄1104、以及耦合到基座构件1102的热管1110。在该实施例中，示出三个热管1110；然而，应该理解，可以使用更多或更少数量的热管1110。每个热管包括细长部分1120和扩大的、球形容器1122。每个热管1110包含用于收集热能的流体介质。在图11中，使用间隔元件1126在热管1110之间保持均匀间隔。
图12是阵列1004的收集组件1200的实施例的示意图。在该实施例中，组件1200包括接收器组件1202，其包括一个或多个接收器元件1204用于在其中容纳热量收集流体并且在其上形成一个或多个外部表面空腔1206，用于在其中接收储存器1122(图11)的放置。例如，在一些实施例中，空腔1206形成和/或以其他方式成形以接收热管110的储存器1122插入其中，从而能够插入和移除热管组件110。空腔1206形成为优选最大化在储存器1122的外表面区域和空腔1206的内表面区域之间的表面区域接触，从而便于热能从储存器1122转移到容纳在元件1204中的流体。元件1204可以包括细长元件1210和方向元件1212以适应组件1200的方向改变和/或便于改变长度或位置的改变。例如，在图12所示的实施例中，组件1200构造成接收每六个热管组件1100中具有三个热管1110，其中热管组件1100定位在两个垂直行中，每行具有三个热管组件1100。在图12中，元件1204布置和/或定位成在对应的热管组件1100之间形成垂直间隔开的关系。然而，应当理解，接收器组件1202可以以其他方式形成和/或配置。
图13是使用两个接收器组件1202的系统602的收集阵列1004的实施例的示意图。在所示的实施例中，接收器组件1200相互之间以间隔开的关系定位并位于加热单元154的对侧。热管组件1100定位成使得储存器1122相对于相应的基部构件1102的升高的位置处，以便于热能朝向储存器1122向上传递。优选地，热管组件1100相互之间横向偏置以使热管组件1100的暴露最大化以使热能从加热单元154向上辐射。因此，在操作中，从加热单元154向上辐射的废热能被热管组件1100捕获并转移到收集组件1200，其中在收集组件1200内循环的流体移除废热能并传送废热能用于另一用途，例如但不限于为设施104的另一个设备如冷却器或加热单元提供高温流体流。
应该理解的是，多个热量收集阵列1004可以串联和/或并联在一起。例如，在一些实施例中，多个热量收集阵列1004可以从设施104的一个加热单元154串联连接到设施104的另一个加热单元154。在一些实施例中，通过热量收集阵列1004循环的废热能收集流体沿着从较低温度的热源到较高温度的热源的方向流动。在一些实施例中，升温装置可以放置在循环流体的路径中，以在必要时进一步升高循环流体的温度以获得期望的流体温度水平。如上所述，控制系统114可以监视和/或记录与热回收单元602相关的各种操作参数，例如但不限于，各个位置处的温度水平和流体流量。
图14是可包括在系统100中的热回收系统1400的实施例的示意图。在图14所示的实施例中，系统1400包括废热回收系统1402和1404、热源1406、发动机110和工作单元1410。废热回收系统1402和1404可以包括用于从设施104的一个或多个发热设备中捕获废热能的任何设备。例如，废热回收系统1402和1404可以包括设备或系统，如废热回收系统602(图10)。在图14中，显示了两个废热回收系统1402和1404；然而，应该理解，可以使用更多或更少数量的废热回收系统。
热源1406可以包括用于增加通过系统1400循环的流体回路1420的温度的任何类型的装置。例如，在一些实施例中，热源1406可以包括用于捕获太阳能并将所产生的热能传送到流体回路1420的太阳能装置；然而，应当理解的是，可以使用其他类型的装置增加流体回路1420的温度。工作单元1410可以包括利用由流体回路1420供应的热能并利用该热能来产生期望的结果的任何装置，例如用于产生可被设施104的空调单元利用的低温流体流的冷却器320(图3)。在所示实施例中，流体回路1420还连接到和/或以其他方式捕获由发动机110产生的热能(例如，经由热交换器，例如其他类型的装置的热交换器302(图3))。
在操作中，包含在流体回路1420中的流体收集介质配置成随着流体回路1420收集介质到达工作单元1410而升高温度。例如，在一些实施例中，废热回收系统1402可以与设施104(例如，加温单元164)的最低温度热源相关联，而废热回收系统1404可以与设施104(例如，烹饪单元166)的较高温度热源相关联。因此，随着流体回路1420收集介质从设施104的较低温度热源流向设施104的较高温度热源，流体回路1420收集介质的温度升高。
如果从设施104接收到的流体回路1420收集介质的温度不足以执行期望的工作(例如，足够大的温差)，那么可以使用热源1406和/或发动机110来进一步增加流体回路1420收集介质的温度以获得与工作单元1410相关的所期望的温度差。因此，在一些实施例中，控制系统114(例如，分配模块134)监视沿着流体回路1420的各个阶段或点处的温度，并且可以根据需要控制热源1406的利用和/或可以根据需要(例如，经由旁路阀的控制)使得流体回路1420收集介质从发动机110捕获热能。进一步地，控制系统114(例如，分配模块134)可以监测和控制流体回路1420收集介质的流量，以增加热量收集的效率(例如，增加或减少流量以增加基于各种供热资源的温度的热量收集的效率)。因此，系统1400可以配置为增强来自设施104的发热设备的热回收和利用以产生期望的能源输出118。
图15是根据本发明的可包括在系统100中的排气清洁系统1500的实施例的示意图。在图15所示的实施例中，系统1500包括清洁组件1502，其包括具有外壁1512的壳体1510、用于接收发动机110的排气的入口1514、以及用于将清洁的排气排放到另一单元的出口1516，诸如热交换器302(图3)。在一些实施例中，外壁1512构造为具有双壁的结构以减少声音的消散；然而，应该理解，壳体1510可以使用各种不同的技术来构造。在所示的实施例中，组件1502包括位于壳体1510的内部区域1522内的多个网状或透气性容器1520。容器1520的数量可以根据壳体1510的尺寸和/或形状而变化。容器1520包括设置在其中的清洁介质1530，用于当排气通过壳体1510从入口1514行进到出口1516时，从发动机110的排气中吸收和/或捕获排放颗粒。在一些实施例中，熔岩或其他类型的多孔材料可以用作清洁介质1530；然而，应该理解，在容器1520中可以使用其他类型的清洁介质类型。
容器1520构造成向内延伸到内部区域1522中足够的距离以使得来自发动机110的大部分排气通过清洁介质1530而不妨碍发动机110的性能。在图15所示的实施例中，容器1520彼此间隔开并且以相对于彼此交替偏移位置布置，以使得来自发动机110的大部分排气通过容纳在每个容器1520中的清洁介质1530。在一些实施例中，壳体1510构造成在壁1512中具有开口以便于容器1520相对于壳体1510的插入和移除以能够更换清洁介质1530。
图16是根据本发明的能源分配系统2000的另一个实施例的示意图。图17是根据本发明的图16的系统2000的混合模块2120的实施例的示意图。图18是根据本发明的图16和17的能源分配系统2000的通信的实施例的示意图。图19是根据本发明的图16-18的能源分配系统2000的编程功能的示意图。图20是根据本发明的采用图16-19的能源分配系统2000的功能单元2500的实施例的示意图。
在图16中，系统2000包括电源电力系统2116(例如，诸如系统116)、DC能源装置2110(例如，一系列太阳能和/或光伏电池)、发电机2112、空调单元2114、和混合模块2120。在图16中，系统2116电耦合到DC能源装置2110、发电机2112、空调单元2114、和混合模块2120。混合模块2120进而电耦合到当地公用电网2118和当地电力系统2122(例如家庭或商业当地电力系统)。混合模块212还通信地耦合到DC能源装置2110、发电机2112和空调单元2114。因此，图16示出了混合功能空调系统的电连接和网络通信的互连。在所描述的实施例中，使用太阳能DC能源(例如，用于DC能源装置2110的太阳能电池)；然而，应该理解，可以使用其他类型的替代DC能源(例如，基于风的装置)。
在所示的实施例中，发电机2112可以使用丙烷、天然气、汽油、或其他类型的燃料来运行。发电机2112可以作为备用备份发电机运行，或者可以在需要时运行(例如，在非备用/备份应用中，例如当效率、电费或其他因素指示发电机2112优选使用而不是和/或额外到其他电源)。空调单元2114包括基于DC电压的压缩机和风扇(例如AC到DC高转矩变速压缩机驱动)。电力系统2116用于基于系统2000的各种运行参数和/或输入到系统2000的能源水平来控制通过系统2000输出的能源的类型和水平。例如，在一些实施例中，电力系统2116可以包括DC输入组合器和一个或多个逆变器(例如，类似于上文所述的系统116)。逆变器可以用于接收AC输入(例如，来自当地公用电网2118)并将AC输入转换成DC输出和/或将DC输入转换成AC输出。DC输入组合器可以组合来自多个源(例如，发电机2212、太阳能装置2110、和/或AC输入转换为DC输出)的DC输入。
图17示出了混合模块2120的实施例，并且图18示出了在混合模块2120的装置、家用电气面板2140(例如，当地电气系统2122的一部分)和当地公用电网2118之间的通信连接。类似于分配模块134，混合模块2120可以包括可由处理器单元(例如，诸如处理器单元2130)和嵌入式硬件进行访问和执行的计算机软件。然而，混合模块2120可以包括用于执行如本文所描述的各种功能的软件、逻辑和/或可执行代码(例如，在处理器单元上运行的软件和/或算法、在处理器中的硬件逻辑或其他类型的逻辑芯片、集中在单个集成电路中或分布在数据处理系统中的不同芯片上)。混合模块2120用于监视和/或控制系统2116的各种操作参数。例如，混合模块2120可以监视空调单元2114的压缩机的效率参数，并基于效率参数来调整压缩机的运行速度。在图17中，混合模块2120可以包括和/或耦合到电转换开关2200，包括各种通信开关设备2202和电压输出开关设备2204。混合模块2120还发送和/或接收各种传感器输入2206以控制/或者调节电能的产生、使用和分配。例如，如图16所示，混合模块可以与DC能源装置2110、发电机2112和/或空调系统/压缩机2214通信以发送/读取电压、电流和功率值。
具有VDC压缩机的空调系统与系统2000的风扇的混合功能实现了非绝热闭环系统中的变速输出。变速功能允许有限的BTU衰减从而降低能源的整体消耗，因此提高效率。具有内置发电机的系统2000与太阳能组合(例如，经由DC能源装置2110)连接到与当地公用电网2118一起工作的混合模块2120。系统2000及其过程配置为具有负载运行、负载平衡和负载卸载中的两种来消耗以及通过公用电网连接和通信来发电的功能，例如：
·需求响应：响应于市场供求关系所带来的基于时间的费率，在高峰期间降低电网2118使用量的能力；
·电网回售：具有为当地公用电网2118在线供电的功能和目的的发电能力；
·负荷卸载：具有提供空调和/或家庭用电需求的功能和目的的发电能力，从而减少来自当地公用电网2118的电力需求；
·打击价格：能够用于混合模块2120的分析、处理和执行设定参数的能力，意图为公用电网2118的使用产生电源，使得设定的货币参数能够将所产生的电源卖回公用电网2118；
·程序编码功能，将来自于系统2000的电源和其他存储的电源进行部分或全部卸载，或产生将混合模块2120连接至公用电网2118的实体；
·在公用电网2118和家庭用电之间的分体式发电机头；和
·根据传感器温度和连续性的编程功能来控制AC和DC电压波动，以增加或减少VAC和VDC。
图18是根据本发明的能源分配系统2000的通信的实施例的示意图。硬件和软件可以组合以通过有线或无线(IEEE802协议)与电力公司(例如，当地公用电网2118)进行通信以用于需求响应、电网回售、负载卸载和打击出售价格的目的，从而使得家庭/业主/居住者和电力公司能够远程操作和控制系统2000的部件。传感器输入数据2206可以提供给当地电力公司或电网2118以及处理器2130。处理器2130可以向当地电力公司或电网2118(例如，基于传感器输入数据2206或其他信息)以及给当地电气面板2140(例如，以控制转换开关2200的致动)提供数字输出2142。处理器2130可以是允许执行一系列操作的嵌入式或独立的微处理器、微控制器或基于PLC的单元。编程代码可以包括基于实时输入传感器的可执行逻辑指令、输出命令和算法，其反过来响应于但不限于传感器、通过实时和/或基于滞后的算法来允许输出过程的波动的环境变量。混合模块2120可以包括用于执行如本文所述的各种功能的软件、逻辑和/或可执行代码(例如，在处理器单元上运行的软件和/或算法、在处理器中的硬件逻辑或其他类型的逻辑芯片、集中在单个集成电路中或分布在数据处理系统中的不同芯片中)。
图19是能源分配系统2116的编程功能的示意图。这些功能可以包括开机操作2300，随后是引导顺序2302和I/O系统检查2304。然后，处理器2130可以输入本机操作模式2310(例如，使用来自当地公用电网2118的电力进行初始化)，加载各种编程代码2312，从各种传感器2314接收输入变量，并提供通信输出2316以输出与其他系统2000的装置相关联的物理终端。
因此，系统2000及其进程配置为具有一起及独立地产生空调和发电的基本功能。发电机2112在停电期间提供备用电力以及全天的补充电力。混合模块2120可将发电机头的负载同时分成AC和DC电源分配，监测快速DC电流波动并补偿太阳能和发电机头的电力的混合。系统2000产生与光伏或风力AC电源相结合的发电机2112的电力，以维持AC电源的持续运行以用于电网上和电网下的消耗。使用预测算法来为公用设施的实时市场价值进行备用KW定价。系统2000产生发电机和混合电源，用于在当地停电、重负荷或按时间定价期间的家庭/商业用电需求。系统2000为家庭/企业的实时需求产生发电机和光伏电力，同时将过量的发电机/光伏电力供应到公用电网2118。
为了产生有限的BTU(英国热单位)衰减，空调单元2114包括由预编程软件控制的多速冷凝器和风扇设置。该功能通过改变冷凝器和风扇的速度和频率来降低系统2000的整体功耗。空调系统混合功能通过连接到当地公用电网2118的混合模块2120进行连接。该配置使得发电机2112，连同太阳能或DC能源装置2110一起，向当地公用电网2118提供出售电力的能力。
编程代码包括基于输入传感器数据的指令、输出命令、算法，其反过来响应但不限于传感器，允许通过基于算法、逻辑、二进制、编译或预编译语言的实时和/或滞后的输出过程波动的环境变量。用于空调系统混合功能的通信协议通过有线或无线协议(IEEE 802协议)提供通信。
作为示例，在操作中，系统2000初始可以经由来自当地公用电网2118的AC电源来操作空调单元2114和/或其它家庭/商业电力设备。随着DC电源增加(例如，太阳能随着一天的进展而增加)，混合模块2120可以接收来自于太阳能装置2110的通信以及其供电能力，并且开始减少来自电网2118的AC电源的这种设备的运行，并且增加使用基于DC的电源(例如，来自太阳能装置2110)的操作。混合模块2120可以使得DC电压至空调单元2114并且将来自太阳能装置2210的DC输入转换成AC输出以对各种家庭/商业电力装置2122供电。因此，随着DC电源的可用性增加，混合模块2120可以减少来自电网2118的电力消耗。在当地公用电网2118停电或中断的情况下，可以启动转换开关2200，启动发电机2112，并且空调单元2114和/或当地电力系统2122可以由发电机2112供电(例如，直接馈送至转换开关2200的240V的AC和馈送到空调单元2114的VDC电源)。此外，由太阳能装置2110提供的DC电源可以馈送到空调单元2214以降低来自发电机2112和/或当地公用电网2118的电力依赖性，从而导致发电机2112的燃料消耗减少(例如，匹配发动机转速与电流消耗)。例如，来自DC电源装置2110的DC电源可以馈送到电力系统2116中，并且然后电力系统2116基于DC电源装置2110的DC电压和电流来降低或增加发电机2112的速度。当电网2118供电恢复，发电机2112可能关闭，并且电力使用/调节可能恢复到正常。
图20是根据本发明的采用能源分配系统2000的功能空调单元2500的实施例的示意图。功能单元2500配置为统一的、独立的空调装置，在一些实施例中，配置为用作和/或替换标准家庭/商业空调单元(例如，放置在家外的A/C单元)的功能。例如，在图示的实施例中，2500包括容纳空调扇2504的外壳2502、发电机2112、AC/DC交互式电网逆变器2508、DC/AC交互式电网逆变器2508、DC压缩机2510、天然气入口2512、制冷剂入口2514、制冷剂出口(吹扫)2516、和制冷剂盘管散热器2518。空调单元2500还可以包括与动力系统2116和/或混合模块2120相关联的各种组件/电路，以促进如本文所述的电力使用/传送、监视和调整过程。
在所示的实施例中，单元2500通过家庭/企业的现有电力线路消耗和提供电力。由于发电机2112位于外壳2502或单元2500的内部，现有的AC电源线路基础设施可以用于向单元2500供应AC电源。在所示的实施例中，单元2500包括车载的备用发电机2112，其可以利用天然气、丙烷或其他类型的燃料(例如经由天然气入口2512)供能。电力系统2116连接到转换开关2200以便于AC电源供应到当地电力系统2122(例如，在来自当地公用电网2118的AC电源中断或其他情况下)。
因此，本发明的实施例提供了一种空调单元，用于共同地及独立地产生空调和发电。发电机2112在停电期间提供备用电力以及全天的补充电力。混合模块2120可以将发电机头负载同时分成AC和DC电源分配，监测快速DC电流波动并补偿DC和发电机电源的混合。该系统可以产生与光伏、风力或其他直流电源相结合的发电机供电，以维持AC电源的连续运行以用于电网上和电网下的消耗。
本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不用于限制本发明的目的。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。进一步应该理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，
以下权利要求中的所有装置或步骤及功能元件的相应的结构、材料、动作和等同物旨在包括用于与特定权利要求所要求保护的其他元件相结合来执行功能的任何结构、材料或动作。已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的描述，但是并不意味着是穷尽的或者限制于所公开的形式的内容。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员是显而易见的。为了最好地解释本发明的原理和实际应用，选择并描述实施例，并且使本领域的其他普通技术人员能够理解具有各种修改的各种实施例的公开内容，适合于预期的特定用途。
附图中的框图说明了根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。就这一点而言，框图中的每个框可以代表模块、段或部分，包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应该注意的是，在一些替代的实施方式中，方框中提到的功能可以不按照附图或相应描述中指出的顺序发生。例如，顺序显示或描述的两个框实际上可以基本上同时执行，或者框/功能有时可以以相反的顺序执行，这取决于涉及的功能。还应注意到，框图图示的每个框、以及框图图示中的框的组合可以通过执行指定的功能或动作的基于硬件的系统的特定目的、或特定目的硬件和计算机指令的组合来实现。

Claims (20)

1.能源分配系统，包括：
空调单元，具有：
DC电压压缩机；
发电机；和
电压逆变器；和
由处理器执行的混合模块以：
将发电机产生的AC电源使用逆变器分成AC和DC电源分配；和
将至少一部分DC电源引导至压缩机。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述混合模块配置为将从外部DC能源装置产生的电力与通过由发电机发生的AC电源所产生的DC电源进行组合。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述空调单元还包括配置用于可变速度输出的风扇，并且其中所述混合模块配置为控制所述风扇的输出速度。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述混合模块配置为：
将从当地公用电网接收的AC电源转换为DC电源；和
将经由从当地公用电网接收的AC电源产生的DC电源与经由通过发电机发出的AC电源产生的DC电源进行组合。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述混合模块配置为：
使得从当地公用电网接收的AC电源转换为DC电源；和
将经由从当地公用电网接收的AC电源产生的DC电源、与经由通过发电机发出的AC电源产生的DC电源、和由外部DC能源装置产生的DC电源进行组合。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述混合模块配置为：
响应于来自当地公用电网的AC电源供应的中断：
将由发电机产生的AC电源的第一部分引导至当地电力系统；
使得由所述发电机产生的所述AC电源的第二部分转换以产生DC电源的第三部分；和
将DC电源的第三部分引导至压缩机。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述混合模块配置为将经由所述发电机产生的AC电源的至少一部分引导至当地公用电网。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述混合模块配置成将由所述发电机产生的AC电源的至少一部分引导至当地电力系统。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述混合模块配置为：
使得从当地公用电网接收的交流电转换为直流电；和
将由当地公用电网AC电源产生的DC电源引导至压缩机。
10.能源分配方法，包括：
提供空调单元，其具有：
直流电压压缩机；
发电机；和
电压逆变器；和
提供由处理器执行的混合模块以：
将由发电机产生的AC电源使用逆变器分成AC和DC电源分配；和
将DC电源的至少一部分引导至压缩机。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括提供所述混合模块，其配置为将从外部DC能源装置产生的电源、与经由通过所述发电机产生的AC电源产生的DC电源进行组合。
12.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括提供所述混合模块，配置为：
响应于来自当地公用电网的AC电源供应的中断：
将由所述发电机产生的AC电源的第一部分引导至当地电力系统；
使得由所述发电机产生的AC电源的第二部分转换以产生DC电源的第三部分；和
将DC电源的第三部分引导至压缩机。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括提供所述混合模块，配置为：
将从当地公用电网接收的AC电源，通过逆变器，使得转换成DC电源；和
将经由从当地公用电网接收的AC电源产生的DC电源、与由发电机发生的AC电源产生的DC电源、和由外部DC能源装置产生的DC电源进行组合。
14.能源分配系统，包括：
具有外壳壳体的空调单元：
DC-电压压缩机；
发电机；和
电压逆变器；和
其中，所述空调单元配置为从DC能源装置接收DC电源；和
由处理器执行的混合模块以：
使由发电机产生的AC电源利用逆变器分为AC和DC电源分配；和
使得从当地公用电网接收的AC电源转换为DC电源。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述混合模块配置为监测所述压缩机的效率参数，并且基于所述效率参数调整所述压缩机的运行速度。
16.根据权利要求14所述的系统，其中所述混合模块配置为，响应于来自所述当地公用电网的AC电源供应的中断：
将由发电机产生的AC电源的第一部分引导至当地电力系统；
使得由所述发电机产生的所述AC电源的第二部分转换以产生DC电源的第三部分；和
将DC电源的第三部分引导至压缩机。
17.根据权利要求14所述的系统，其中所述空调单元配置为从太阳能装置接收DC电源。
18.根据权利要求14所述的系统，其中所述空调单元还包括配置用于可变速度输出的风扇，并且其中所述混合模块配置为控制所述风扇的输出速度。
19.根据权利要求14所述的系统，其中，所述混合模块配置为将经由所述发电机产生的或从DC能源装置接收的电源的一部分引导至当地公用电网。
20.根据权利要求14所述的系统，其中，所述混合模块配置为响应于基于时间的电价的变化通过当地电力系统来调整由从所述当地公用电网接收到的电源的使用。
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