[发明专利]热力循环和热源的功能协同效应

说明书

根据本发明的系统包括热源与用于排放来自热源的热的冷却装置，其中冷却装置包括：用于将热传送到周围介质的换热器/散热器，特别地其中散热器是空气冷却器并且周围介质是空气；以及热力循环装置，特别是ORC装置，其包括工作流体；蒸发器，其用于通过使来自热源的热传送到工作介质来蒸发工作介质；膨胀装置，其用于产生机械能；以及冷凝器，其用于冷凝在膨胀装置中膨胀的工作介质；其中冷却装置另外地包括冷凝器冷却剂回路，其用于经由换热器/散热器将热排放到热力循环装置的冷凝器的外部。根据本发明的方法适于利用冷却装置排放来自于热源的热。

技术领域

本发明涉及用于热利用的系统，包括热源与用于移除来自于热源的热的冷却装置，冷却装置包括散热器，该散热器用于将热传送到周围介质，特别地其中散热器是空气冷却器并且周围介质是空气；以及热力循环装置，特别是有机朗肯循环(ORC)装置，其具有工作介质、用于通过使热源的热传送到工作介质来蒸发工作介质的蒸发器、用于产生机械能的膨胀装置以及用于使在膨胀装置中膨胀的工作介质冷凝的冷凝器。此外，本发明涉及用于通过冷却装置来排放来自于热源的热的相应方法。

背景技术

用于以大的潜能增加内燃机的效率的经济解决方案(尤其是在卡车中)，是以热循环方式(例如，通过有机朗肯循环系统、ORC系统)来利用内燃机的废热。在这里一些要求或给定条件是低的附加成本、可获得的小的空间、对其他系统的小的干扰与影响。由此利用现有部件开发协同效应(synergy)是有用或必要的。

当发电过程(比如有机朗肯循环(ORC))被操作在内燃机的环境中时，仍然作为系统中的机械性能的产生的能量的直接集成(例如ORC系统的膨胀式发动机可以支撑燃烧机的驱动)，以及它们用于辅助设备的设置通常是有利的，因为机械能转换到电能会导致转换损失。此外，由于省去了用于驱动的马达或用于出口的发电机而节省了成本并且可以增加紧凑性，两者都是在所述环境中用于发电过程的集成的关键因素。此外，膨胀机还可以驱动发电机，其中由此产生的电能可以被用于在内燃机的环境中驱动一个或多个部件。在这个背景下，还应该提及混合，即在内燃机的传动系中产生的电能的直接或间接使用。例如，由产生的电能驱动的一个或多个电机可以设置在卡车中以驱动一个或多个驱动轴。

发明内容

本发明的目的是在来自热源的热的使用中提供协同效应。

通过根据权利要求1的系统实现了这个目的。

根据本发明的系统包括热源和用于排放来自于热源的热的冷却装置，冷却装置包括：散热器，其用于将热传送到周围介质，特别地其中散热器是空气冷却器并且周围介质是空气；以及热力循环装置，特别是ORC装置，其具有工作介质；蒸发器，其用于通过将来自于热源的热传送到工作介质来蒸发工作介质；用于产生机械能的膨胀装置；以及冷凝器，其用于冷凝在膨胀装置中膨胀的工作介质；其中冷却装置还包括冷凝器冷却剂回路，其用于经由散热器排放来自于热力循环装置的冷凝器的热。根据本发明的系统的这个实施方式允许共享现有的散热器以用于从热力循环装置的冷凝器的热排放(尤其是用于从ORC电容器的热排放)。冷却流体可以特别地是或者包括水，优选地具有一定比例的防冻剂。例如，热源可以是内燃机。

根据本发明的系统还可以进一步展开，其中冷却装置还包括热源冷却剂回路，其中热源冷却剂回路的第一支路引导通过蒸发器以将热传送到工作流体。通过这种方式，在热源的冷却回路中的热可以被引入到热力循环中。

另一个发展是热源冷却剂回路沿冷却流体的流动方向在蒸发器上游包括分叉到热源冷却剂回路的用于绕过蒸发器的第二支路的第一分叉和在蒸发器的下游第二支路与第一支路的汇合，其中第二支路包括优选地是控制阀的第一阀。在这个实施方式中，与根据现有技术的通常操作相比，冷却流体(尤其是发动机冷却水)的离开温度经由阀设置为更高的值。温度的增加导致热力循环的较高动力。