具有气阱的热泵、用于运行具有气阱的热泵的方法和用于制造具有气阱的热泵的方法技术

一种热泵包括：用于冷凝压缩的工作蒸汽的冷凝器(306)；气阱，所述气阱通过异种气体输送装置(325)与所述冷凝器(306)耦联并且具有下述特征：壳体(330)，所述壳体具有异种气体输送入口(332)；在壳体(330)中的工作液体输入管路(338)；在壳体(330)中的工作液体导出管路(340)；和泵(342)，所述泵用于从壳体中泵出气体，其中壳体、工作液体输入管路和工作液体导出管路构成为，使得在运行时在壳体中发生从工作液体输入管路到工作液体导出管路的工作液体流，并且其中工作液体输入管路与热泵耦联，以便在热泵运行时引导如下工作液体，所述工作液体比在冷凝器中的工作液体更冷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有气阱的热泵、用于运行具有气阱的热泵的方法和用于制造具有气阱的热泵的方法
本专利技术涉及一种热泵，所述热泵用于加热、冷却或者用于热泵的其它应用。
技术介绍
图8A和图8B示出如在欧洲专利EP2016349中所描述的一种热泵。热泵首先包括用于蒸发作为工作液体的水的蒸发器10，以便在出口侧在工作蒸汽管路12中产生蒸汽。蒸发器包括蒸发室(在图8A中未示出)并且构成用于：在蒸发室中产生小于20hPa的蒸发压力，使得水在小于15℃的温度下在蒸发室中蒸发。水例如是：地下水，即在土壤中自由循环的或者在聚集器管中循环的盐水，即具有特定含盐量的水；河水、湖水或者海水。能够使用所有类型的水，即含钙的水、无钙的水、含盐的水或者无盐的水。这是因为，所有类型的水，即所有这些具有适宜的水特性的“氢”，其也作为“R718”已知的水，具有可用于热泵工艺的为6的焓差比，这对应于大于例如R134a的典型可用的焓差比的两倍。水蒸气通过抽吸管路12被输送给压缩机/液化器系统14，所述压缩机/液化器系统具有流体机械，即例如径流式压缩机，例如其呈涡轮压缩机形式，所述涡轮压缩机在图8A中用16来表示。流体机械构成用于：将工作蒸汽压缩到至少大于25hPa的蒸汽压力。25hPa与大约22℃的液化温度相对应，这至少在相对温暖的日子已经能够是地板加热装置的充足的加热-始流温度。为了产生更高的始流温度，能够借助于流体机械16产生大于30hPa的压力，其中30hPa的压力具有24℃的液化温度，60hPa的压力具有36℃的液化温度，并且100hPa的压力对应于45℃的液化温度。地板加热装置设计用于，即使在非常冷的日子也能够以45℃的始流温度充分地加热。流体机械与液化器18耦联，所述液化器构成用于液化压缩的工作蒸汽。通过该液化将包含在工作蒸汽中的能量输送给液化器18，以便随后经由始流部20a输送给加热系统。经由回流部20b，工作流体再次流回到液化器中。根据本专利技术优选的是，从富集能量的水蒸气中直接通过较冷的加热水提取热(量)，所述热由加热水吸收，使得该加热水被增温。在这种情况下从蒸汽中提取如此多的能量，使得该蒸汽被液化并且同样参与加热循环。借此，进行到液化器或加热系统中的材料加入，所述材料加入通过出流部22调控，使得液化器在其液化器室中具有如下水平，尽管持续地输送水蒸气从而持续地输送冷凝物，而所述水平总是保持低于最大液位。如已经说明的那样，优选的是，采用敞开式循环，即为热源的水在没有热交换的情况下直接蒸发。然而，替选地，待蒸发的水也能够首先经由换热器由外部的热源加热。经由此，为了也避免迄今为止必需存在于液化器侧上的第二换热器的损失，当考虑具有地板加热装置的房屋时，也能够在那里直接使用媒介，以便使源自蒸发器的水直接在地板加热装置中循环。然而，替选地，也能够在液化器侧上设置换热器，所述换热器借助于始流部20a进行馈送并且所述换热器具有回流部20b，其中该换热器冷却位于液化器中的水从而加热单独的地板加热液体，所述地板加热液体典型地是水。由于使用水作为工作媒介的事实，并且由于从地下水中仅将蒸发的份额馈入到流体机械中，水的纯度是不重要的。流体机械，正如液化器和可能直接耦联的地板加热装置，总是被供给蒸馏水，使得所述系统相对于现今的系统具有降低的维护耗费。换言之，所述系统是自清洁的，因为总是仅给所述系统输送蒸馏水从而所述水在出流部22中不受污染。除此之外应指出，流体机械具有如下特性：所述流体机械——类似于飞行器涡轮机——不使压缩的媒介与疑难物质、例如油形成连接。替代于此，水蒸气仅通过涡轮机或者涡轮压缩机压缩，然而不与油或者其它损害纯度的媒介形成连接从而被污染。因此，通过出流部导出的蒸馏水——如果不与任何惯常的规定相冲突——能够容易地再次输送给地下水。然而，替选地，例如也能够在花园中或者在空地中渗透，或者能够经由通道——只要这是法规所要求的——输送给污水处理设施。由于将作为工作介质的水与相对于R134a改进两倍的可用的焓差比相组合并且由于由此降低对所述系统完整性要求，并且由于使用如下流体机械，实现有效且环境中性的热泵工艺，其中通过所述流体机械有效地并且在不损害纯度的情况下实现所需要的压缩系数。图8B示出用于说明不同的压力和与这些压力相关联的蒸发温度的表格，由此得出：尤其针对作为工作媒介的水在蒸发器中选择相当低的压力。DE4431887A1公开了一种具有轻重量、大体积的高功率-离心式增压器的热泵设施。离开第二级的增压器的蒸汽具有饱和温度，所述饱和温度超过环境温度或可用的冷却水的饱和温度，由此实现散热。增压的蒸汽从第二级的增压器转移到冷凝单元中，所述冷凝单元由填料床构成，所述填料床在冷却水喷射装置的内部设置在上侧上，所述上侧通过水循环泵进行供给。增压的水蒸气在冷凝器中上升穿过填料床，在该处所述水蒸气与向下流动的冷却水直接对流接触。蒸汽冷凝并且通过冷却水所吸收的冷凝潜热经由共同从系统中移除的冷凝物和冷却水排出给大气。冷凝器借助于真空泵经由管式管路连续地用不可冷凝的气体冲洗。WO2014072239A1公开了一种液化器，所述液化器具有冷凝区以将要冷凝的蒸汽冷凝为工作液体。冷凝区构成为体积区并且在冷凝区的上端部和下端部之间具有侧向的限界部。此外，液化器包括蒸汽导入区，所述蒸汽导入区沿着冷凝区的侧向的端部延伸并且构成用于将要冷凝的蒸汽侧向地经由侧向的限界部输送到冷凝区中。借此，在不增大液化器体积的情况下，使实际的冷凝成为体积冷凝，因为要液化的蒸汽不仅正面地从一侧导入到冷凝体积或冷凝区中，而且侧向地并且优选从所有侧导入到冷凝体积或冷凝区中。接此不仅保证：在外部尺寸相同的情况下，可用的冷凝体积相对于直接的对流冷凝增大，而且同时也改进冷凝器的效率，因为待液化的蒸汽在冷凝区中具有横向于冷凝液体的流方向的通流方向。尤其当热泵以相对低的压力运行时，即例如以小于或者明显小于大气压的压力运行时，存在如下必要性：将热泵抽真空，以便在蒸发器中实现如此低的压力，使得所使用的、例如能够是水的工作介质，在可用的温度中开始蒸发。然而这同时表示，在热泵运行时也必须维持这种低的压力。另一方面，尤其在以可接受的成本进行构建时潜在可能的是：在热泵中存在泄漏。同时，异种气体也能够从液态的或者气态的媒介中脱离，所述异种气体在冷凝器中不再冷凝从而引起热泵中的压力升高。已经指出，热泵中的异种气体的份额增加导致效率越来越低。尽管事实是存在异种气体，但是通常必须以如下为出发点：在气体室中主要存在期望的工作蒸汽。也就是说，出现工作蒸汽和异种气体之间的混合，所述混合使得主要包含工作蒸汽并且仅相对小份额的是异种气体。如果连续地抽真空，那么这会导致：虽然异种气体被移除。然而同时工作蒸汽也连续地从热泵中提取。尤其当在冷凝器侧上抽真空时，该被提取的工作蒸汽已经增温。然而，压缩或增温的工作蒸汽的提取在两种方面是不利的。一方面，能量未被利用地从系统中取出并且典型地输出给周围环境。另一方面，连续地对工作蒸汽进行增温导致：尤其在闭合系统中工作液体液位下降。也就是说，必须再填充工作液体。除此之外，真空泵需要显著量的能量，这尤其在如下方面是成问题的：能量被应用于提取原本在热泵中期望的工作蒸汽，因为热泵中的异种气体浓度相对低，然而在浓度低时就已经导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热泵，所述热泵具有下述特征：冷凝器(306)，所述冷凝器用于冷凝压缩的工作蒸汽；气阱，所述气阱通过异种气体输送装置(325)与所述冷凝器(306)耦联并且具有下述特征：壳体(330)，所述壳体具有异种气体输送入口(332)；在所述壳体(330)中的工作液体输入管路(338)；和在所述壳体(330)中的工作液体导出管路(340)；和泵(342)，所述泵用于从所述壳体(330)中泵出气体，其中所述壳体(330)、所述工作液体输入管路(338)和所述工作液体导出管路(340)构成为，使得在运行时在所述壳体(330)中发生从所述工作液体输入管路(338)到所述工作液体导出管路(340)的工作液体流(344)，其中所述工作液体输入管路(338)与所述热泵耦联，以便在所述热泵运行时引导如下工作液体，所述工作液体比在所述冷凝器(306)中要冷凝的工作蒸汽更冷，其中所述壳体垂直地或者倾斜地沿着运行方向设置，其中所述工作液体输入管路(338)设置在所述工作液体导出管路(340)上方，以及其中所述异种气体输送装置(332)设置在所述工作液体输入管路下方并且设置在所述工作液体导出管路(340)上方。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.02 DE 102016203410.31.一种热泵，所述热泵具有下述特征：冷凝器(306)，所述冷凝器用于冷凝压缩的工作蒸汽；气阱，所述气阱通过异种气体输送装置(325)与所述冷凝器(306)耦联并且具有下述特征：壳体(330)，所述壳体具有异种气体输送入口(332)；在所述壳体(330)中的工作液体输入管路(338)；和在所述壳体(330)中的工作液体导出管路(340)；和泵(342)，所述泵用于从所述壳体(330)中泵出气体，其中所述壳体(330)、所述工作液体输入管路(338)和所述工作液体导出管路(340)构成为，使得在运行时在所述壳体(330)中发生从所述工作液体输入管路(338)到所述工作液体导出管路(340)的工作液体流(344)，其中所述工作液体输入管路(338)与所述热泵耦联，以便在所述热泵运行时引导如下工作液体，所述工作液体比在所述冷凝器(306)中要冷凝的工作蒸汽更冷，其中所述壳体垂直地或者倾斜地沿着运行方向设置，其中所述工作液体输入管路(338)设置在所述工作液体导出管路(340)上方，以及其中所述异种气体输送装置(332)设置在所述工作液体输入管路下方并且设置在所述工作液体导出管路(340)上方。2.根据权利要求1所述的热泵，所述热泵还具有下述特征：用于蒸发工作液体的蒸发器(300)，所述蒸发器具有用于要冷却的工作液体的入流部(310)和用于冷却过的工作液体的出流部(312)，其中所述工作液体输入管路(338)和所述工作液体导出管路(340)两者均与通向所述蒸发器的所述入流部(310)或与出自所述蒸发器的所述出流部(312)耦联，或者其中所述工作液体输入管路(338)与通向所述蒸发器的所述入流部(310)耦联，并且所述工作液体导出管路(340)与出自所述蒸发器(300)的所述出流部(312)耦联，或者相反。3.根据权利要求2所述的热泵，其中在通向所述蒸发器的所述入流部(310)中或者在出自所述蒸发器的所述出流部(312)中设置有泵(314)，其中所述工作液体输入管路(338)沿着流方向在所述泵(314)下游与所述蒸发器(300)的所述入流部(310)或所述出流部(312)耦联并且所述工作液体导出管路(340)沿着流方向在所述泵(340)上游与所述蒸发器(300)的所述入流部(310)或所述出流部(312)耦联。4.根据上述权利要求中任一项所述的热泵，其中设有蒸发器(300)，所述蒸发器与换热器(398)耦联，其中所述换热器具有进入要冷却的区中的入流部和出自所述要冷却的区的回流部，其中所述工作液体输入管路(338)和所述工作液体导出管路(340)这两者均与进入所述要冷却的区中的所述入流部或者与出自所述要冷却的区的所述回流部耦联，或者其中所述工作液体输入管路与进入所述要冷却的区中的所述入流部耦联并且所述工作液体导出管路与出自所述要冷却的区的所述回流部耦联，或者相反。5.根据权利要求4所述的热泵，其中在通向所述要冷却的区的所述入流部中或者在出自所述要冷却的区的所述出流部中设置有泵，并且其中所述工作液体输入管路沿着流方向设置在所述泵下游，并且所述工作液体导出管路沿着流方向设置在所述泵上游。6.根据上述权利要求中任一项所述的热泵，其中所述壳体(330)或者所述工作液体导出管路(340)构成用于，在所述热泵运行时将所述壳体中的液态的工作液体的液位(391)保持在所述工作液体导出管路(340)之上，使得在运行时在所述异种气体输送入口(332)和所述工作液体导出管路(340)之间设置液态的工作液体的区域。7.根据上述权利要求中任一项所述的热泵，其中所述壳体(330)沿着运行方向垂直地或者倾斜地设置，其中所述工作液体输入管路(338)设置在所述工作液体导出管路(340)上方。8.根据上述权利要求中任一项所述的热泵，其中所述气阱具有异种气体富集室(358)，所述异种气体富集室设置在所述工作液体输入管路(338)上方，并且其中所述泵(342)与所述异种气体富集室(358)耦联，以便将气体从所述异种气体富集室(358)泵出。9.根据上述权利要求中任一项所述的热泵，其中所述气阱构成为，使得出自所述异种气体输送入口(332)的工作蒸汽能够直接借助所述工作液体流(344)冷凝。10.根据上述权利要求中任一项所述的热泵，其中所述气阱具有中介元件(390)，所述中介元件通过所述工作液体流冷却，其中所述中介元件(390)设置在所述壳体中，使得出自所述异种气体输送入口(332)的工作蒸汽能够在所述中介元件(390)的冷却过的表面处冷凝。11.根据权利要求10所述的热泵，其中所述中介元件(390)是管，所述工作液体输入管路(338)引入到所述管中，其中所述管(390)在其下端部处是敞开的并且沉入工作液体的液位(391)中，使得在所述管表面(390)处冷凝的工作液体流入工作液体的所述液位中。12.根据上述权利要求中任一项所述的热泵，其中所述壳体(330)长形地成形并且用填充体填充，以便在运行时获得湍流式的工作液体流。13.根据上述权利要求中任一项所述的热泵，其中所述壳体(330)和/或所述工作液体导出管路(340)构成用于，在所述热泵运行时将所述壳体中的液态的工作液体的液位(391)保持在所述工作液体导出管路(340)之上，其中在运行时在所述异种气体输送入口(332)和所述工作液体导出管路(340)之间设置液态的工作液体的区域，并且其中在运行时，所述工作液体流和冷凝的工作蒸汽流入到液态的工作液体的所述液位(391)中，所述冷凝的工作蒸汽由于由气体混合物所构成的工作液体流而冷凝，该气体混合物由工作液体蒸汽和异种气体构成并且能够经由所述异种气体输送入口输送。14.根据上述权利要求中任一项所述的热泵，所述热泵还具有下述特征：第一热泵级，所述第一热泵级包括所述冷凝器(306)；第二热泵级，所述第二热泵级包括另一冷凝器(506)，其中所述气阱的所述壳体(330)具有另一异种气体输送入口(334)，所述另一异种气体输送入口与所述第二热泵级的所述另一冷凝器(506)耦联。15.根据权利要求14所述的热泵，其中所述第一热泵级和所述第二热泵级与所述要冷却的区和所述要增温的区耦联，使得在运行时所述第二热泵级在所述冷凝器(506)中与在所述第一热泵级的冷凝器(306)...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗·克尼夫勒，霍尔格·塞德拉克，
申请(专利权)人：高效能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE