用于将热能引入水体中并从水体中提取热能的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于将热能输入水体（2）并从水体（2）中移除热能的漂浮装置（1），其中装置（1）具有水热交换器（4），其在装置（1）已放置在水体（2）中之后至少部分地浸入水体（2）中，其中水热交换器（4）具有用于传热液体的进口（5）和排出口（6），使得传热液体可以向水体（2）释放热能或从水体（2）移除热能。根据本发明专利技术，装置（1）还具有空气热交换器（7），其中空气热交换器（7）具有用于进入环境空气的空气入口（8）和用于排出先前通过空气入口（8）进入空气热交换器（7）的环境空气的空气出口（9），并且其中空气热交换器（7）还具有来自水体（2）的水（25）的入口（11）和通过入口（11）供应的水（25）的出口（12），使得来自水体（2）的水（25）能够流经空气热交换器（7）并且随后可以离开空气热交换器，其中热能可以在流经空气热交换器（7）的环境空气和流经空气热交换器（7）的水（25）之间传递。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将热能引入水体中并从水体中提取热能的方法和装置
本专利技术涉及一种用于将热能引入水体中并从水体中提取热能的装置，以及包括该装置的系统。此外，描述了一种借助相应装置加热和冷却结构的方法。
技术介绍
由于能源成本上涨以及生态方面的原因，利用诸如风能或太阳能等天然能源来最小化化石燃料的使用变得越来越重要。由于这类能源通常仅在特定时间段内提供必要的能量，因此(太阳能电池在夜间不提供能量；风力涡轮机在静止的空气中会停止)，由自然能源产生的能量在能量过剩时暂时存储，以便能够在晚些时候(例如在夜间)利用能量。例如，所谓的抽水蓄能电站已被证明特别适用于此目的。在这种情况下，例如借助风力涡轮机产生的动力，将水泵送至海拔较高的储水池中。如果需要能量，在将水释放到海拔较低的储水池期间，可以利用水的势能来驱动发电机，并因此产生电流。还有人提出将热能临时储存在水箱中，以便随后借助热交换器从水箱中提取热能并利用热能。毫无疑问，先前已知的方法相对于专门使用化石能源而言确实具有优势。然而，还有改进的余地。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种装置、一种系统和一种方法，通过其，可以特别有效地利用自然产生的能量。通过具有独立权利要求的特征的装置、系统和方法来解决该问题。原则上，根据本专利技术的装置用于将热量引入水体中并且用于从水体中提取热能，其中，水体可以是例如可操作地连接到一个或多个风力涡轮机的人工池塘、人工湖或抽水蓄能储水池。该装置通常包括主体，主体包括完全或部分封闭的内部中空空间，其中，中空空间的尺寸如此设计，使得装置在放置于水体中时漂浮。优选地，装置包括附接点，通过附接点可以将装置固定在水体中的适当位置。此外，装置包括水热交换器，水热交换器在装置放入水体之后至少部分地浸在水体中，因此流经热交换器的传热流体通过一个或多个热交换器壁与水体导热接触，以便能够在传热流体与水体的水之间交换热能。水热交换器包括传热流体的进口和传热流体的排出口，传热流体可以是例如乙二醇或其他已知的传热流体。如果在使用装置之前通过管道系统将装置连接到位于陆地上的热泵，则传热流体可以通过管道系统从热泵流向装置。在装置中，传热流体通过进口进入水热交换器，流经水热交换器，最后通过管道系统流回到热泵。如果水体的水的温度高于传热流体的温度，则传热流体在经过水热交换器时从水体中提取热能并且将热能传导至热泵，而热泵相应地从传热流体中提取热能(例如，用于加热建筑物)。根据传热流体的温度和水温，有可能(特别是在冬季)装置周围的水会改变其物理状态并冻结成冰，其中在这种情况下可以从水中提取特别大量的热能。在这种情况下，水体充当“冰蓄能器”。为了同时或延迟地向水体提供天然热能，并因此再次加热水体并融化已经形成的冰，所述装置还包括空气热交换器，通过空气热交换器可以将环境空气的热能引入水体中。为此，空气热交换器包括用于吸入环境空气的空气入口和用于排出预先已经通过空气入口进入空气热交换器的环境空气的空气出口，因此环境空气可以流经空气热交换器。为了推进上述流动，必要时，装置包括至少一个风机，通过风机可以将环境空气通过空气入口移动到空气热交换器中，然后通过空气热交换器。风机是通风机或鼓风机。空气热交换器还包括用于来自水体的水的入口和用于通过入口供给的水的出口，因此水体的水可以流经空气热交换器，然后离开空气热交换器。尽管上述水热交换器因此用于从水体中提取热能并将热能传导至位于陆地上的热泵，但空气热交换器的任务是从装置周围的环境空气中提取热能并将热能引入水体的水中。为此，空气热交换器包括一个或多个分隔件，通过分隔件，经过空气热交换器的水在空间上与同样经过空气热交换器的环境空气分离，其中通过一个或多个分隔件进行从环境空气到水中的热能传递。虽然在要加热连接到装置的结构(学校、体育馆、公寓楼、工业建筑等)的时候上述应用是有用的，但装置也可以用于冷却结构，优选在夏季。在这种情况下，当环境空气的温度低于装置周围水体的水的温度时，可以操作风机。因此，热能从水转移到环境空气，因此，水体冷却下来。如果从结构输送的且温度高于水体温度的传热流体现在泵送通过水热交换器(优选在白天)，则传热流体的热能释放到水体中。冷却的传热流体最终泵送回结构，因此可以供给到结构的冷却回路。有利的是，装置包括形成中空空间的主体。装置原则上设计为浮筒，并且优选地包括用于通风机的电源供应的电源连接器，并且包括用于连接管道系统的到进口和排出口的连接点，通过管道系统水热交换器可以供应传热流体。优选地，主体完全或至少大部分由混凝土制成，以提供低成本、稳定且耐用的设计。特别地，设计成管状的空气热交换器的热交换器部分优选在主体内延伸，特别是在上述中空空间内延伸，其中来自水体的水在装置的操作期间流经上述热交换器部分。为此目的，装置本身包括泵。可选地，装置也可以通过上述进口连接到相应的管线，通过管线可以用外部泵将水供应到水热交换器。有利的是，当装置按照预期使用时，水热交换器浸入装置主体下方的水体中。在这种情况下，水热交换器的浸入部分(当然是传热流体可以流经的部分)与装置下方的水直接接触，其中水和传热流体之间的热能传递通过水热交换器的浸入部分的相应的壁进行。由于浸入部分优选地仅位于装置或装置主体的下方，所以几乎完全排除由经过的小船/轮船造成的损坏。特别有利的是，水热交换器包括一个或多个管段，传热流体可以流经管段并且当装置按照预期使用时管段至少部分地浸入水体中并因此形成上述段。优选地，管段设计成蜿蜒形状、螺旋形状或蛇形，以便在尽可能小的空间上提供尽可能大的热交换器表面。管段可以由多个管形成，或者可以共同形成传热流体流经的一个管。在任何情况下，管段连接到水热交换器的进口和排出口，因此传热流体可以流入并离开管段。有利的是，装置包括浸入水体中并且横向保护浸入水体中的热交换器元件的保护壁。保护壁围裙样地从主体向下延伸到水体中，并且防止漂浮物横向冲击水热交换器突入水中的部分并损坏水热交换器。保护壁优选设置为与主体连接并且例如横向部分地或完全地包围主体的单独部件(作为碰撞防护)。特别有利的是，当装置按照预期使用时，装置包括从水体突出的部分。因此，装置特别地以这种方式设计，使得装置的一部分位于水体的水面之上，装置的一部分位于水体的水面之下。特别有利的是，风机(通常也可以存在多个风机)设置在从水体突出的部分的区域中，以便特别简单地维护风机。或者，风机也可以放置在装置内，当然，在这种情况下风机更难访问。还有利的是，风机布置在空气入口或空气出口的区域中。特别是在装置的操作期间，风机从上方可见，并且由例如栅格覆盖。此外，风机应该包括用于电能供应的连接器，特别是用于电力电缆的连接器，以便使风机能够连接到优选设置在陆地上的外部电源。特别有利的是，当装置按照预期使用时，装置包括从水体突出且至少分段地横向限定水体的表面部分的部分。因此，限定一定量的水，该一定量的水在或多或少极端的程度上向侧面封闭。存在于该区域中的水可以由太阳光特别集中地加热，并且最终可以将热能释放给位于其下方的装置(特别是空气热交换器)，因此流经空气热交换器的水可以额外的加热。在这种情况下，特别有利的是，装置的盖部在上述部分之间延伸，并且当装置按照预期使用时，盖部位于水体的水面之下并且至少部分地从上方可见。特别地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将热能引入水体（2）并从水体（2）中提取热能的装置（1），‑ 所述装置（1）包括中空空间（3），使得所述装置放置在水体（2）中时漂浮，‑ 所述装置（1）包括在将所述装置（1）放置在所述水体（2）中之后至少部分地浸入所述水体（2）中的水热交换器（4）‑ 所述水热交换器（4）包括传热流体进口（5）和传热流体排出口（6），使得所述传热流体流经所述水热交换器（4），并且这样做能够向所述水体（2）释放热能或从所述水体（2）中提取热能，其特征在于所述装置（1）还包括空气热交换器（7），‑ 其中所述空气热交换器（7）包括用于吸入环境空气的空气入口（8）和用于排出之前已经通过空气入口（8）进入空气热交换器（7）的环境空气的空气出口（9），‑ 其中所述装置（1）包括至少一个风机（10），通过所述风机（10），环境空气可以通过所述空气入口（8）移入所述空气热交换器（7）中，然后通过所述空气热交换器（7），‑ 其中所述空气热交换器（7）还包括来自所述水体（2）的水（25）的入口（11）和通过所述入口（11）加入的水（25）的出口（12），使得所述水体（2）的水（25）能够流经所述空气热交换器（7），然后离开所述空气热交换器（7），以及‑ 其中所述空气热交换器（7）包括至少一个分隔件（13），通过所述分隔件（13），流经所述空气热交换器（7）的水（25）与流经所述空气热交换器（7）的环境空气分离，并且通过所述分隔件（13），能够在流经所述空气热交换器（7）的环境空气和流经所述空气热交换器（7）的水（25）之间传递热能。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.04 DE 102015121177.71.一种用于将热能引入水体（2）并从水体（2）中提取热能的装置（1），-所述装置（1）包括中空空间（3），使得所述装置放置在水体（2）中时漂浮，-所述装置（1）包括在将所述装置（1）放置在所述水体（2）中之后至少部分地浸入所述水体（2）中的水热交换器（4）-所述水热交换器（4）包括传热流体进口（5）和传热流体排出口（6），使得所述传热流体流经所述水热交换器（4），并且这样做能够向所述水体（2）释放热能或从所述水体（2）中提取热能，其特征在于所述装置（1）还包括空气热交换器（7），-其中所述空气热交换器（7）包括用于吸入环境空气的空气入口（8）和用于排出之前已经通过空气入口（8）进入空气热交换器（7）的环境空气的空气出口（9），-其中所述装置（1）包括至少一个风机（10），通过所述风机（10），环境空气可以通过所述空气入口（8）移入所述空气热交换器（7）中，然后通过所述空气热交换器（7），-其中所述空气热交换器（7）还包括来自所述水体（2）的水（25）的入口（11）和通过所述入口（11）加入的水（25）的出口（12），使得所述水体（2）的水（25）能够流经所述空气热交换器（7），然后离开所述空气热交换器（7），以及-其中所述空气热交换器（7）包括至少一个分隔件（13），通过所述分隔件（13），流经所述空气热交换器（7）的水（25）与流经所述空气热交换器（7）的环境空气分离，并且通过所述分隔件（13），能够在流经所述空气热交换器（7）的环境空气和流经所述空气热交换器（7）的水（25）之间传递热能。2.根据前述权利要求所述的装置（1），其特征在于，所述装置（1）包括形成所述中空空间（3）的基体（31），其优选至少大部分由混凝土制成。3.根据前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，在所述装置（1）按照预期使用时，所述水热交换器（4）浸入所述装置（1）的基体（31）下方的水体（2）中。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，在所述装置（1）按照预期使用时，所述水热交换器（4）包括一个或多个管段（29），所述传热流体流经所述管段（29），所述管段（29）至少部分地浸入在水体（2）中。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，所述装置（1）包括浸入水体（2）中并且横向保护浸入水体（2）中的所述热交换元件的保护壁（30）。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，在所述装置（1）按照预期使用时，所述装置（1）包括从水体（2）突出的部分（27），其中所述风机（10）优选地设置在一个所述部分（27）的区域中。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，所述风机（10）设置在所述空气入口（8）的区域中或所述空气出口（9）的区域中。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置（1），其特征在于，在所述装置（1）按照预期使用时，所述装置（1）包括从所述水体（2）突出的部分（27），并且所述部分（27）至少分段地横向地限定所述水体（2）的表面部分。9.根据权利要求8所述的装置（1），其特征在于，所述装置（1）的盖部（26）在所述部分（27）之间延伸，并且在所述装置（1）按照预期使用时位于所述水体（2）的水面下方，并且从上方至少部分可见。10.根据权利要求9所述的装置（1），其特征在于，所述空气热交换器（7）的出口（12）在所述盖部（26）的区域中延伸，使得通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·舍克纳，路易斯·德鲁，
申请(专利权)人：雷彻斯佩歇股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE