高温热泵和在高温热泵内工质的使用方法技术

本发明专利技术涉及一种高温热泵，它具有流体循环（1），用于通过流体在耗用机械功的情况下从至少一个第一储存器（2）吸收热能，以及通过流体将热能供给至少一个第二储存器（3），以加热所述至少一个第二储存器（3）。此外，本发明专利技术还涉及一种在这种高温热泵内工质的使用方法，其中，工质是氢氟醚或氟化酮。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种高温热泵，它具有流体循环（1），用于通过流体在耗用机械功的情况下从至少一个第一储存器（2）吸收热能，以及通过流体将热能供给至少一个第二储存器（3），以加热所述至少一个第二储存器（3）。此外，本专利技术还涉及一种在这种高温热泵内工质的使用方法，其中，工质是氢氟醚或氟化酮。【专利说明】局温热栗和在局温热栗内工质的使用方法
本专利技术涉及一种高温热泵，它具有流体循环，用于通过流体在耗用机械功的情况下从至少一个第一储存器吸收热能，以及通过流体将热能供给至少一个第二储存器，以加热所述至少一个第二储存器。此外，本专利技术还涉及一种在这种高温热泵内工质的使用方法。
技术介绍
热泵是一种机械，它在耗用机械功的情况下从有较低温度的储存器吸收热能，并与驱动能一起作为有效热传给要加热的有较高温度的系统。温度较低的储存器可例如是来自周围环境的空气或在利用地热时的液体和土壤的岩石。但此外也可以利用工业过程中的废热源。用热泵可以加热建筑物或获取热量用于工业的技术过程。高温热泵将有效热供给要加热的处于高的温度水平的系统。高的温度水平或较高的温度，应理解为例如温度高于70°C。借助热泵能达到的用于加热的温度，主要取决于在热泵内所使用的工质。工质通常是一种流体，它在受压力压缩时液化并排出热能。在膨胀为气体时流体冷却，并能从第一储存器吸收热能。因此在循环时，热量能从较冷的储存器在耗用机械能的情况下连续或脉冲式传输给较热的储存器。在加热时可由热泵达到的温度除了依赖于使用的工质外还与冷凝器内的压力有关，冷凝器也称为液化器或凝汽器。在冷凝器内工质通过从冷的第一储存器吸收热能液化。对于高温热泵例如使用二氧化碳作为工质。二氧化碳在Ibar时的沸点例如为-57°C，以及在26bar时的液化温度例如为_26°C。出自于环境耐受性的原因，例如涉及“全球变暖趋势”和“臭氧孔洞趋势”，尽管二氧化碳是一种理想的工质，但是二氧化碳的临界温度仅为31 °C。高于此温度，即便使用最高的压力二氧化碳也不再能液化。因此按照过程控制的特点远离临界温度。所以在压缩后的热量输出不是如对冷凝的工质那样在特定的温度的情况下而是在大的温度范围上进行。由此使热量例如难以使用于产生蒸汽。此外，在热泵内使用二氧化碳作为工质，基于这种材料的性质，与非常高的压力相关联并因而设备昂贵。碳氢化合物，如丁烷或戊烷，基于它们的物理性质，更适用于在高的温度水平下制备热量。丁烷例如在Ibar时有沸点为-12°C，以及在26bar时的液化温度为114°C。当然由于其良好的可燃性，出于安全技术的原因导致它的使用存在疑难问题。
技术实现思路
因此本专利技术要解决的技术问题是，提供一种高温热泵和一种在高温热泵内工质的使用方法，它们适用于在例如高于70°C的高温中制备热量，它们是环境友好的，并且能简单、低成本和例如由于低的易燃性因而没有高风险地运行。要解决的有关高温热泵的技术问题通过权利要求1所述特征来解决，以及有关在高温热泵内工质的使用方法通过权利要求7所述特征来解决。由各自相关的从属权利要求，可知按本专利技术的高温热泵和按本专利技术在高温热泵内工质使用的方法的一些有利的设计。在这里，并列的独立权利要求的特征可以互相并与从属权利要求的特征组合，以及从属权利要求的特征可以互相组合。按本专利技术的高温热泵包括流体循环，用于通过流体在耗用机械功的情况下从至少一个第一储存器吸收热能，以及通过流体将热能供给至少一个第二储存器，以加热所述至少一个第二储存器。按本专利技术，流体循环充填氢氟醚或氟化酮作为流体或工质。也可以使用由氢氟醚和氟化酮组成的混合物。氢氟醚或氟化酮不能燃烧，并因而能安全地使用在例如高温的过程中。氢氟醚或氟化酮对环境友好，因为通过此类材料对全球变暖或臭氧孔洞的增大没有帮助。已知的氢氟醚或氟化酮有比例如二氧化碳高的临界温度。因此所吸收热量的大部分，压缩后在一个温度、尤其在冷凝温度重新排出。这使得例如在工业用汽制备时更容易利用热量。采用工质氢氟醚或氟化酮，高温热泵为了达到很高的温度可以在例如与二氧化碳作为工质时相比较低的压力下过渡临界地(transkritisch)运行。在本文中过渡临界的含意是，与次临界的过程控制相比，在所述次临界的过程控制时工质在恒定的温度下液化，在过渡临界的过程控制时，热量的输出在超临界的范围内浮动地、亦即在温度变化的情况下进行。按本专利技术的高温热泵可包括至少一个汽化器、至少一个压缩器、至少一个冷凝器和/或至少一个节流阀作为流体循环的组成部分。由现有技术，例如由DE102007010646A1已知这些部件。此外作为同义词，压缩器也可以使用压缩机，冷凝器也可以使用凝汽器或液化器，以及节流阀也可使用膨胀阀，这取决于这些部件的各自功能。在流体循环内，流动的流体在压缩器内压缩，在冷凝器内冷却并给第二储存器输出热量，根据节流阀的孔以规定的速度或压力减小通过节流阀流入汽化器，在那里膨胀并且从第一储存器提取热量。作为压缩器可使用多级压缩器，尤其两级压缩器。采用多级压缩器提升高温换热器的性能指数。节省器可以是流体循环的组成部分。节省器是流体循环内附加的中间换热器。它将向第二储存器输出热量后在液态工质中存在的热量的一部分，在压缩器前传输给过热的气态工质。由此可达到作为吸入气体的工质的例如剧烈过热，从而可以保证在工质的湿蒸汽区内压缩。节省器导致提高高温换热器的效率或效用。流体循环可以是封闭或闭合的。正是为了避免损失工质，可以选择闭合的流体循环。氢氟醚是一种化学式为CxFy-O-CmHn的氢氟醚，其中χ等于3，y等于7，m等于I并且η等于3,或χ等于4, y等于9, m等于I并且η等于3,或χ等于4, y等于9, m等于2并且η等于5，或χ等于6，y等于13，m等于I并且η等于3。氢氟醚也可以是一种化学式为C3F7CF (OC2H5)CF (CF3)2的氢氟醚。此外，氢氟醚也可是一种化学式为CH3CHO (CF2CFH CF3)2的氢氟醚。作为流体也可以使用一种化学式为CF3CF2C (O)CF (CF3)2的氟化酮。在按本专利技术的高温换热器中，作为工质也可以使用其他具有良好热学特性的氢氟醚或氟化酮，以及由不同氢氟醚或氟化酮组成的混合物。按本专利技术在所述高温热泵内、尤其在前面说明的高温热泵内工质的使用方法，包括，工质在流体循环中流动时在耗用机械功的情况下从至少一个第一储存器吸收热能，并且将热能供给至少一个第二储存器，以加热所述至少一个第二储存器。其中使用氢氟醚或氟化酮作为工质。在工质冷凝温度的情况下或在工质冷凝温度的范围内压缩工质后，将热能输送给所述至少一个第二储存器。热能可以利用于制备工业用汽。所述至少一个给它供给热能的第二储存器，可以具有高于70°C的温度。为了在低压下达到高的温度，高温热泵可以过渡临界地(transkritisch)运行。工质的压缩可以多级地、尤其两级地进行。气态工质可以剧烈过热，因此压缩总是在高温换热器的湿蒸汽区前完全结束。过热可以通过节省器实现，尤其通过将高压传热器或冷凝器端部的热量传给汽化器的工质出口实现。与所述在高温热泵内工质的使用方法相关联的优点，与前面已针对高温热泵说明的优点相似。【专利附图】【附图说明】下面借助附图详细说明本专利技术优选的实施方式和按照从属权利要求的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温热泵，它具有流体循环（1），用于通过流体在耗用机械功的情况下从至少一个第一储存器（2）吸收热能，以及通过流体将热能供给至少一个第二储存器（3），以加热所述至少一个第二储存器（3），其特征为：所述流体循环（1）充填流体氢氟醚或氟化酮作为工质。

【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：B格罗莫尔，J谢弗，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE