[发明专利]冷凝器、冷凝方法以及热泵

说明书

本发明涉及用于加热、冷却或用于热泵的任何其他用途的热泵，并且尤其涉及用于这类热泵的冷凝器。

图5A和图5B示出了在欧洲专利EP 2016349 B1中示出的热泵。图5A示出了热泵，该热泵首先包括水蒸发器10，该水蒸发器用于蒸发作为工作液体的水以生成在输出侧上的工作蒸气线12中的蒸气。蒸发器包括蒸发空间(图5A中未示出)并构造成在蒸发空间中产生小于20hPa(hPa，百帕)的蒸发压力，使得水在蒸发空间中在低于15℃的温度下蒸发。水优选地为地下水、以自由的方式在土壤中循环的水或在集液管中循环的盐水，即，具有一定含盐量的水、河水、湖水或海水。根据该发明，优选地，可使用所有类型的水，即，含石灰的水(limy water)、不含石灰的水、盐水或不含盐的水。这样做的原因是所有类型的水(即，所有这些“水物质”)展现出了水的良好特性，即，还被已知为“R 718”规范下的水，具有可在热泵过程中使用的焓差比(enthalpy difference ratio，热函差比)，该焓差比为6，该焓差比是例如R134a的通常有用的焓差比的两倍多。

水蒸气通过吸入管线12被供给至压缩机/冷凝器系统14，例如，该压缩机/冷凝器系统包括诸如离心式压缩机(示例性地为涡轮压缩机的形式)，该压缩机在图5A中由16表示。致流机(flow machine)构造成将工作蒸气压缩到至少高于25hPa的蒸气压力。25hPa对应于大约22℃的冷凝温度，该温度至少在相对温暖的天气里可以是用于地板下供暖(underfloor heating)的足够的供暖流动温度。为了产生更高的流动温度，可为致流机16产生高于30hPa的压力，30hPa的压力对应于24℃的冷凝温度，60hPa的压力对应于36℃的冷凝温度，并且100hPa的压力对应于45℃的冷凝温度。地板下供暖系统设计成即使在很冷的天气里也能通过使用45℃的流动温度提供足够的供暖度。

致流机耦接至冷凝器18，该冷凝器构造成对压缩的工作蒸气进行冷凝。借助于冷凝，在工作蒸气中的能量被供给至冷凝器18以便随后通过前进元件20a被供给至供暖系统。工作流体通过返回元件20b流回到冷凝器中。

根据该发明，优选地是通过冷却器从富集能量的水蒸气中回收热(能量)直接加热水，通过加热的水吸收热(能量)将使得加热的水升温。从蒸气中回收能量使得蒸气被冷凝并且也参与到加热循环中。

这就是说，材料被引入到冷凝器或加热系统中，通过出口22调节使得冷凝器在其冷凝空间中具有一水位，尽管不断地供给水蒸气并且因此进行冷凝，但是水位将一直保持在最高水平以下。

如已经解释过的，优选地是直接使用一种开放式循环(即，代表热源的蒸发水)而无需热转换器。可替代地，然而，待蒸发的水还可以首先通过使用热转换器的外部热源被加热。然而，这里必须注意的是，所述热转换器还引起损失或设备复杂性。

此外，为了避免到目前为止还必然存在于冷凝器侧的第二热转换器的损失，优选地是也在那里直接使用介质，即，当以具有地板下供暖的房屋为例子时，使来自蒸发器的水直接在地板下供暖中循环。

可替代地，热转换器可布置在冷凝器侧上，该冷凝器通过前进元件20a进行供给并包括返回元件20b，其中，所述热转换器将冷凝器中的水冷却并且因此对独立的地板下供暖液体(通常为水)进行加热。

由于水充当工作介质，并且由于仅部分蒸发的地下水被供给至致流机，所以水的纯净度并不重要。所述致流机(如冷凝器，并且可能是直接耦接地板下供暖)总被供应蒸馏水，使得该系统和现有系统相比减少了维护。换句话说，该系统是自清洁的，因为该系统总是仅被供应蒸馏水，这就是说出口22中的水没有受到污染。

此外，要指出的是，致流机具有不会使压缩介质与有问题的物质(例如，油)接触的特征。相反地，水蒸气仅由涡轮或涡轮压缩机压缩，但不会与油或其它影响纯度的介质接触并且因此而污染。

当没有其他限制规定时，通过出口排放的蒸馏水随后可轻易地再次被供给到地下水。可替代地，例如，还可渗透到花园或开放区域中，或者还可通过通道被供给到水处理厂，如果规定是这样要求的话。

通过将作为工作介质的具有有用焓差比的水(该焓差比与R134a相比要好两倍)与因此对封闭系统的需求减少(相反地，优选为开放系统)相结合，并且通过致流机(借助于致流机，有效地实现了所需的压缩系数而不影响纯度)，所实现的是有效的且环保的中性热泵工艺，当水蒸气直接在冷凝器中冷凝时，该热泵工艺变得更加有效，这是因为整个热泵工艺将不需要单个热转换器。