[发明专利]用于供应电功率和/或机械功率、加热功率和/或冷却功率的设备和方法

摘要

本发明的目的是通过利用由任何类型的热源(传统类型，例如，天然气、石油产品、煤，或者可再生类型，例如，生物质能、太阳能，地热)传递的加热功率来向最终用户同时供应电功率和/或机械功率、加热功率和冷却功率(设备的“加热‑冷却”操作模式)或同时供应电功率和/或机械功率和仅加热功率(设备的“加热”操作模式)或同时供应电功率和/或机械功率和仅冷却功率(设备的“冷却”操作模式)的设备和相关方法。由于数个开关阀和流量调节阀的调节而获得根据所述三种操作模式中的每种的操作设备。

主权项

1.一种用于通过利用适于吸收由热源传递的加热功率的单工作流体来向最终用户供应电功率和/或机械功率以及同时提供加热功率和/或冷却功率的设备，所述设备包括：i)等焓流量调节部件(S)，适于将在所述设备中循环的所述工作流体的总流量划分为工作流体的第一部分和第二部分；ii)所述等焓调节部件(S)的下游的第一电路(C1)，用于在供应电功率和/或机械功率以及加热功率和冷却功率或仅供应冷却功率的设备操作模式下，循环工作流体的所述第一部分、或者在供应电功率和/或机械功率以及仅供应加热功率的设备操作模式下，循环所述工作流体的整个流量，所述第一电路包括：‑第一绝热两相压缩部件(CP1,N)，适于增加所述工作流体的压力并因此增加所述工作流体的温度，所述第一绝热两相压缩部件(CP1,N)由所述设备生成的总电功率和/或机械功率的小部分供电；‑等压蒸汽生成部件(GV)，用于生成通过由所述热源传递的所述加热功率热激活的所述工作流体的蒸汽；‑第一绝热膨胀部件(EP1，N+1)，适于由于所述工作流体的膨胀而生成所述电功率和/或机械功率；‑等压冷凝部件(CNDK)，适于冷凝所述工作流体，从而向所述最终用户供应加热功率；‑等压热再生部件(RN‑1)，与所述第一绝热两相压缩部件(CP1，N)和所述第一绝热膨胀部件(EP1，N+1)功能上相关联，适于促进加热功率从所述第一绝热膨胀部件(EP1，N+1)的至少一级的下游循环的所述工作流体到所述第一绝热两相压缩部件(CP1，N)的至少一级的下游循环的相同工作流体的传递；iii)所述流量调节部件(S)的下游的第二电路(C2)，用于在供应电功率和/或机械功率以及加热功率和冷却功率或仅供应冷却功率的设备操作模式下，循环工作流体的所述第二部分，所述第二电路包括：‑第一等压散热部件(D1)，适于促进从所述工作流体到所述设备的外部环境的热传递；‑第二绝热两相膨胀部件(EP2，M)，适于由于所述工作流体的膨胀而生成所述电功率和/或机械功率；‑等压蒸发部件(EVAM)，适于蒸发所述工作流体，从而导致向所述最终用户供应冷却功率；‑第二绝热两相压缩部件(CP2，EIT)，适于增加所述工作流体的压力并因此增加所述工作流体的温度；其中所述第一和第二电路彼此连通，以适于将所述第一绝热膨胀部件(EP1，N+1)下游的所述第一电路的工作流体的所述第一部分与所述第二绝热两相压缩部件(CP2，EIT)中或其下游的所述第二电路的所述工作流体的所述第二部分组合，iv)所述第二绝热两相压缩部件(CP2，EIT)下游的第三电路(C3)，用于使所述工作流体的总流量朝所述调节部件(S)循环，还包括，在所述调节部件的上游的第二散热部件(D2)，所述第二散热部件(D2)适于促进从所述工作流体向所述设备的外部环境的热能传递；以及v)旁路部件，包括：‑第一偏离部件(RD1，K)，适于使所述第一电路中的所述工作流体偏离，从而旁路相应的冷凝部件(CNDK)；以及‑第二偏离部件(RD2)，适于使所述第一绝热膨胀部件(EP1，N+1)下游的所述第一电路(C1)与所述第二散热部件(D2)上游的所述第三电路(C3)之间的所述工作流体偏离，从而旁路所述第二回路(C2)；vi)控制部件，适于在所述电路和所述旁路部件之间分配工作流体；因此，所述设备可配置用于以下替代功能：‑在用于向所述最终用户供应电功率和/或机械功率、以及同时供应加热功率和冷却功率的设备操作模式下，通过所述冷凝部件(CNDK)和所述第一绝热膨胀部件(EP1，N+1)向所述第二电路中的所述第二绝热两相压缩部件(CP2，EIT)馈送所述第一电路中的工作流体的所述第一部分；‑在用于向所述最终用户供应电功率和/或机械功率、以及同时仅供应冷却功率的设备操作模式下，使所述第一电路中的工作流体的所述第一部分通过所述第一偏离部件(RD1，K)和所述第一绝热膨胀部件(EP1，N+1)朝所述第二绝热两相压缩部件(CP2，EIT)偏离；‑在用于向所述最终用户供应电功率和/或机械功率、以及同时仅供应加热功率的设备操作模式下，通过所述冷凝部件(CNDK)和所述第一绝热膨胀部件(EP1，N+1)并且然后通过所述第二偏离部件(RD2)朝所述第三电路馈送所述第一回路中的工作流体的总流量。