[发明专利]用于从工作流体向接收流体传输动能的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从工作流体向接收流体传输动能的装置，本发明还涉及一种热交换系统，所述系统包括这样一种装置用于从工作流体到接收流体交换热量。本发明特别适用于两种流体之间的热交换的领域。

背景技术

生活热水(DHW)的生产在一次能源消耗(primary energy consumption)中占有相当大的部分，例如，在法国约占5％。

在生活热水储水罐中，水的温度在60℃左右，以避免军团菌类型细菌的生长。

然而，储水罐出口处供用户(不论是个人还是家用设备)消耗的水储水罐都必须具有一般不超过45℃的温度，以避免烫伤。为此，在抽水点之前，以及因此而在生活热水储水罐出水阀和配件之前，对60℃储存的热水和冷水之间的混合则是必要的，从而使水温分布达到45℃左右。这种混合一般在恒温混合器层面上进行。然而，由于热水和冷水之间存在的重要温差，可以观察到显著的热能质量的降低。这种劣化会随着热水和冷水之间温度的差异而增加，导致设定流量和温度下的热水消耗量的增加。某些生活热水生产系统的能量性能对这种系统中所装水的温度非常敏感，例如，太阳能或热泵式系统。

为此，优选不要将冷水与储水罐内所装热水进行混合，而是用储水罐内所装热水对冷水预加热，目的是限制混合器层面对热水的消耗。

图1示出了一种系统，在这种系统中，通过浸在装有60℃左右生活热水的储水箱3内的加热盘管2，由热交换器对冷水1(进入管网的水)进行预加热。盘管输出端处经预加热的水11在恒温阀5层面与储水箱出水端处的热水4进行混合。然后，在恒温阀出口处供抽取的水6可随时被用户抽取。盘管出口端的预加热水11的温度会随着水箱内所存水的能量状态和抽取流量的不同而变化。盘管热交换器的缺陷是传输高热功率等级的能力低。例如，将流量为10升/分钟的水从15℃预加热到35℃，需要14KW的热功率。对于这种等级的热功率，优选使用板式热交换器，诸如图2所示。

在图2所示装置中，冷水1通过板式换热器21来进行预加热，冷水1和来自储水箱3的热水4在其中循环。在热水4和冷水1之间的板式换热器21层面进行热量转换。为此，在板式换热器出口端，冷水1被预加热11。图2所示装置示出了第一恒温阀5和第二恒温阀51。第二恒温阀51可以增加系统的安全等级，这样，如果热回收系统效率很高时，就可以防止管路端的用户接收太热的水。实际上，如果热回收系统(即板式换热器)效能太大，会使得板式换热器出口端的预加热水11的温度高于第一恒温阀5层面处的温度设定值。然而，这种系统的一个缺点是其要求使用电循环器，以便在交换器内循环流动液体，这会引起额外耗电。此外，这种装置要求调节循环器。使其只能在需要传热时工作，也就是说，抽水时。由于抽水是断断续续的，为此，必须使用测量和相应的计量措施。

发明内容

本发明旨在解决全部或部分现有技术的上述缺陷，为此，特别提出了用于对在抽取生活热水前冷却用的冷水进行预加热的装置，，这些装置可以产生最小的能量消耗并且明显小于现有已经存在的设备。。

为此，本发明的一个方面涉及一种用于从工作流体向接收流体传输动能的装置，所述装置包括：

-循环器，其适于循环所述接收流体；

-水轮机，其适于被所述工作流体的循环来驱动；以及

-轴，其将所述水轮机与所述循环器相联接。

这种装置是被动的，因为接收流体由循环器使其运动，除了流过水轮机的工作流体传输的能量，没有任何外部能量消耗。

例如，工作流体可以是来自供水管网(water network)的流体。

当水轮机与供水管网的连接开启，工作流体流过水轮机而带动水轮机运动，工作流体的重力势能或动能被转换成机械势能，经由机械轴，通过与水轮机相联接的循环器使得接收流体运动。为此，避免了任何形式的能量电转换。循环器的流量自动适应工作流体的抽取流量。因此，这种装置不需要电气指令，简化了这种装置的控制设置。

优选地，水轮机包括第一旋转轴，循环器包括第二旋转轴，与第一旋转轴成共轴线关系，轴将第一旋转轴与第二旋转轴相联接。在生活热水生产领域，工作流体一般是4巴左右低压输送的供水管网的水。第一轴和第二轴之间的共线性关系可以将所有能量从水轮机传输到循环器以驱动接收流体循环，不使用U型接头来使两个旋转轴之间形成共线，如果两个旋转轴不成共线，则会引起水轮机和循环器之间出现能量损失。