[发明专利]运行热泵装置的方法和热泵装置

说明书

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的运行热泵装置的方法。本发明还涉及一种按照权利要求8的前序部分的热泵装置。

这种热泵装置例如用于工业制热。热泵是一种机械，其在采用技术作业的情况下从具有较低温度的热源中吸收呈热量形式的热能，并且与压缩机的驱动能一起释放到具有较高温度的散热器上。在此，使用流体为了暂时存储热量或者为了传递热量，该流体在热泵内借助压缩机在循环过程中导引。循环过程也被称作热力蒸汽压缩循环。

由于缺少用于高温热泵(HTWP)的适合的流体和适合的压缩机，目前商用热泵的可利用热能局限在最大100℃的温度。

因此本发明所要解决的技术问题是，提供一种方法和热泵装置，借此可以提供具有特别高温度的可利用热能。

所述技术问题通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求8的特征的热泵装置解决。在从属权利要求中示出具有本发明的适宜的改进方式的有利的设计方案。

为了提供前述类型的方法，借此可提供具有特别高温度的可利用热能，按照本发明规定，在流体温度至少120℃时，从第二流体提取可利用热能，其中，当第一流体和第二流体的单位体积热功率是至少500kJ/m³时，第二流体的可利用热能被释放。单位体积热功率(VHC)是在热泵可实现的制热能效比(COP)方面起决定作用的。换句话说，单位体积热功率越高，则热泵工作的越有效率。单位体积热功率比所述的500kJ/m³越大，则相应的热泵的制热能效比越大。借助第二热泵可以实现特别高的流体温度。由此，根据从第一流体传递来的热量，可以从第二流体提取具有特别高温度的可利用热能。

被证明有利的是，在流体温度优选至少150℃、特别优选至少160℃时，从第二流体提取可利用热能。借助第二热泵可以实现特别高的流体温度。由此，可以从第二流体提取具有特别高温度的可利用热能，从而可以更为有效地为工业应用提供例如可利用热能。

在本发明的有利的设计方案中，至少一种氟化酮作为第一流体流过所述第一热泵。氟化酮尤其毫无疑问地可以应用于工业，因为可以省去在危险情况下的专门的防护措施。因为氟化酮可以无环境负担地使用，所以氟化酮可以特别具有前景地被应用。此外，氟化酮对地球温室效应具有特别低的影响，并且不可燃且无毒。由此尤其当借助热泵装置提供工业过程热量、尤其具有大于120℃的可利用热能时，氟化酮特别适用于作为热泵装置内的流体。

在本发明的另外有利的设计方案中，使用水或者至少一种氟化酮作为第二流体。因为它们既是环境友好的，无疑也是技术安全的，水和氟化酮特别适用于作为产生较高的流体温度的流体。因为它们不可燃且无毒。

特别有利的是，使用不同的流体作为第一流体和第二流体。各个热泵的制热能效比(COP)分别取决于升温量。热泵的升温量应理解为在热泵的相应冷凝器和热泵的相应蒸发器之间可实现的温差。根据能够实现的第一热泵的升温量，由此可以提供特别高温度的放热，并且借助热交换器向第二热泵的第二流体传导。借助第二热泵能实现的第二流体的最高温度由此直接取决于从第一流体传导的热量。特别高的制热能效比可以借助相应热泵的特别高的升温量实现，其中如以下实施例所阐述的，有利的是，使用具有不同成分的流体作为第一流体和第二流体。如果例如要借助第一热泵使流体温度达到最高140℃，则特别建议使用氟化酮NOVEC524。氟化酮NOVEC524在100℃至140℃的范围内具有特别高的单位体积热功率(VHC)。但是由于NOVEC524只适用于最高至所述的140℃的流体温度，在此建议，为了借助第二热泵实现例如140℃至200℃的升温，例如使用水作为第二流体，其也适用于高于140℃的流体温度。

特别有利的是，尽可能等温地实现从第一流体到第二流体的放热。通过等温放热，释放的热量的温度保持特别恒定，由此特别大程度地避免了温度波动，并且由此可以借助第二热泵实现特别恒定的升温量。为了借助热交换器实现等温的放热，第一流体必须以亚临界状态工作，也就是说，第一流体只能在其临界温度以下使用。换句话说，第一流体必须在这样的温度下运行，在此温度下能够存在液态和气态的集聚状态。