本发明专利技术涉及一种用于利用工作流体将热能从至少一个热源传输到至少一个吸热器的方法，该方法特别适用于区域供热网络，工作流体包括由至少一种具有第一沸点的第一组分和一种具有第二沸点的第二组分组成的混合物，第一沸点低于第二沸点。所述方法包括：通过供应来自热源的热使工作流体的第一组分至少部分地蒸发。利用传输装置将第一组分的已蒸发部分与通过蒸发消耗了第一组分的工作流体分离地从热源传输到吸热器。随后，由消耗后的工作流体吸收已蒸发的第一组分，同时将在蒸发时吸收的热散发到吸热器中。第一组分和消耗后的工作流体的温度当从热源传输到吸热器时与在传输装置的环境中主导的温度基本相当。本发明专利技术还涉及一种用于增加工作流体组分提取效率的提取设备并涉及一种用于传输热能的区域供热网络。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于将热能从至少一个热源传输到至少一个吸热器的 方法，该方法特别适用于区域供热网络。本专利技术进一步涉及相应的区域供热网络，以增加^/v多组分工作流体中^是取组分的效率。
技术介绍
在原材料价格高涨的当今，有效使用可利用资源的重要性增加。对此， 使能量从能量产生器至用户的传输损耗最小化具有重要作用。例如，在热电站的发电中产生大量废热，其通常未经使用即通过流动水 或冷却塔排放。这 一 方面导致用于冷却的水被加热和/或在冷却塔周围形成 雾，另一方面，废热未经使用而排放对于发电站的效率具有不利影响。换句 话说，所使用的原始能量的很大一部分被浪费。对原始能量经改进的利用通过所称的电热联结得以实现。具有电热联结 的发电站主要利用包含在燃料中的，生成用于驱动涡轮机以产生电能的蒸气 的能量。然而，在发电之后被冷却和膨胀的蒸气随后并不供应到冷却系统， 而是用来加热通过被称为区域供热网络的管道网络与例如民宅和/或商业企 业等不同需热用户连通的次级水回路。发电站的废热因而用于向位于发电站 周围的民宅和/或工业企业直接供热。所描述方案的限制因素之一在于，发电站与用户之间的传热效率有限。 由于发电站通常不建在高人口密度区域附近，因此，热载体，即次级回路的 热水，必须经过相当长的距离进行传输，即使在良好的管道隔热条件下也不 可避免较大的热损失。因此，电热联结的效率降低，不得不传输更多的热。 因此，许多发电站由于其与适合用户之间的长距离而并未连接到区域供热网络。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种用于传输热能的可靠方法，所述方法使 在传热过程中的热损失减少，同时在商业上具有竟争力。另外，还应提供一 种用于有效实现所述方法的设备和适合于所述传热方法的区域供热网络。上述目的通过具有权利要求1的特征的用于传输热能的方法以及通过 分别具有权利要求11和15特征的提取设备和区域供热网络而得以实现。根据本专利技术的用于将热能从至少 一 个热源传输到至少 一 个吸热器的方 法利用工作流体进行，所述工作流体包括由至少 一种具有第 一 沸点的第 一组 分和一种具有第二沸点的第二组分组成的混合物，所述第一沸点低于所述第二沸点。在第一步骤中，通过供应来自所述热源的热而使所述工作流体的第 一组分的至少一部分蒸发。随后，利用传输装置将所述第一组分的已蒸发部 分与通过蒸发消耗了所述第一组分的所述工作流体分离地从)斤述热源传输 到所述吸热器。所述第 一组分和消耗后的工作流体在从所述热源传输到所述 吸热器时的温度大致对应于在所述传输装置的环境中主导的温度。在传输之后，已蒸发的第一组分由消耗后的工作流体再次吸收，在蒸发 时吸收的热释放到所述吸热器中。此方法特别适用于区域供热网络。热源可例如为将热能转化为电能的常规热电站，其中热能能够例如通过 化石燃料的燃烧或通过核反应过程而被提供。天然热源可以是地热热能或太 阳辐射。作为热电站的替代，产生废热的工业过程也可认为是热源。可能的 吸热器是例如私人住所或商用房屋的供热系统。然而，传送的热也可用作工 业企业中的工业用热。在热源与吸热器之间的传热利用工作流体进行，该工作流体为具有不同 沸点的至少两种不同物质(即组分)的混合物。如果来自热源的热是发电站的废热，其例如供应到工作流体，则具有较低沸点的组分首先开始蒸发，使在混合物中第一组分的浓度降低。主要包含第一组分的气相形成，液相由消 耗了第 一组分后的工作流体形成。第 一组分和消耗后的工作介质相互分开地 从热源传输到吸热器，并仅在那里再次结合，其中，第一组分在传输过程中 也能够呈现液态形式。当在传输之后由消耗后的工作流体吸收第 一组分时， 在传输之前用于蒸发第一组分所需的热被再次释放，并可例如通过热交换器 用于家用供热系统。用于传输热能的方法因而基于具有至少两种组分物质的混合物作为工作流体的热力学回路，其特别包括由于选择性地蒸发工作流体的至少一种 组分而将工作流体分为具有不同聚集相的两部分流。先前的用于蒸发的热能 在相互独立传送的部分流再结合时再次释放。蒸发和吸收形成可逆过程的一 部分，使所吸收的蒸发热对应于所释放的吸收热。为了提高系统的效率，所述部分流大致以周围温度传送，使在部分流与 周围环境之间的热梯度尽可能小。实际上，由于温度下降小，因而不存在热 传递或仅有少量热从工作流体传至周围环境。这种不希望的热传递表现出了 采用传统方法的重大问题，并仅可通过加强隔热措施减少到合理并可接受的 量。换句话说，第 一组分和消耗后的工作流体在低于吸热器温度水平的温度 下被传送，至少在实现本方法的大多数情况下是这样。热能仅在现场就地再 次释放并供应到吸热器。根据本专利技术方法的进一 步的优点在于，在蒸发时吸收的热能可被储存在 例如箱中，使所述部分流相互分开地储存。所述部分流仅在需要时再结合。 热能的释放因而可按照时间进行控制。本专利技术的优选实施例在各从属权利要求、说明书和附图中进行描述。根据基于本专利技术方法的 一 实施例，第 一组分的已蒸发部分以气态聚集相 的形式从热源传输到吸热器，而消耗了第 一组分的工作流体以液态聚集相的 形式从热源传输到吸热器。所述部分流的分开传输通常可通过卡车或其他可移动运输工具进行。然而，优选工作流体通过两条分离的管道从热源传输到吸热器，其中，提供第 一管道用于传输第一组分，提供第二管道用于传输消耗了第一组分的工作流 体。在此实施例中，已经证实有利的是，在吸热器中再次"再循环"的所述 工作流体经由第三管道通过吸收第一组分而传输回热源。由此形成闭合且可 连续操作的回路。各管道可成束地在土地中铺设在一起。在此主导的周围环境的温度大约为10。C。因此，经第一管道和第二管道传送的部分流的温度优选在10。C左右的范围内。通过在土地中以相应深度铺设管道，此温度由于土地的热惰性 而几乎不会随季节波动。工作流体中第一组分的蒸发可在基本恒定的温度下进行，其中工作流体 的压力随着在工作流体中第一组分浓度的降低而逐步下降。工作流体的这种 压力逐步下降或者分阶段下降，简化了将第一组分从工作流体中的排出，并 因而有助于提高系统效率。根据基于本专利技术方法的另 一 实施例，工作流体中第 一 组分的蒸发至少部 分地在工作流体的第一压力范围内进行，该第一压力范围设置为高于第一组 分从热源传输到吸热器时的压力。工作流体中第 一组分蒸发的至少另外一部 分在工作流体的第二压力范围内进行，该第二压力范围设置为低于第一组分 从热源传输到吸热器时的压力。换句话说，在这一实施例中，第一组分的在第一压力范围内蒸发的部分 的压力低于传输压力。词语"压力范围"应表示，蒸发可以在高于传输压力 的一个压力水平上或多个不同压力水平上进行。这同样类似地适用于设置为 低于传输压力的第二压力范围。第一组分在第二压力范围的处于一个压力水 平上或多个不同压力水平上蒸发的部分被升高到用于传输的传输压力水平。第一组分在第一压力范围内蒸发时得到的部分可用于产生机械能，而第 一组分在第二压力范围内蒸发时得到的部分通过至少一个压缩机抽离。所产 生的机械能优选直接用于驱动该压缩机。然而，也可以安排将机械能转化为 电能。在吸热器侧由消耗后的工作流体吸收第 一组分在基本恒定的压力下进 行，所述吸收在随着工作流体中第一组分浓度的增加而本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于利用工作流体将热能从至少一个热源传输到至少一个吸热器的方法，所述方法特别适用于区域供热网络，所述工作流体包括由至少一种具有第一沸点的第一组分和一种具有第二沸点的第二组分组成的混合物，所述第一沸点低于所述第二沸点，所述方法包括步骤： 通过供应来自所述热源的热使所述工作流体的第一组分至少部分地蒸发； 利用传输装置将所述第一组分的已蒸发部分与通过蒸发消耗了所述第一组分的所述工作流体分离地从所述热源传输到所述吸热器； 由消耗后的工作流体吸收所述已蒸发的第一组分，同时将在所述蒸发时吸收的热散发到所述吸热器， 其中，所述第一组分和消耗后的工作流体的温度当从所述热源传输到所述吸热器时与在所述传输装置的环境中主导的温度基本相当。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：迪特尔韦斯，
申请(专利权)人：迪特尔韦斯，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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