Kraft-Wärme-Kopplungssystem |
|||||||
| 申请号 | EP15150270.5 | 申请日 | 2015-01-07 | 公开(公告)号 | EP2894322A1 | 公开(公告)日 | 2015-07-15 |
| 申请人 | Vaillant GmbH; | 发明人 | Pecka, Kai; | ||||
| 摘要 | Die Erfindung betrifft ein Kraft-Wärme-Kopplungssystem mit einem thermoakustischen Motor. Zum Antrieb wird thermische Energie an einer oder mehreren Stirnfläche von einem oder mehreren Regeneratoren eingebracht und an einer oder mehreren anderen Stirnfläche desselben Regenerators thermische Energie ausgebracht. | ||||||
| 权利要求 | |||||||
| 说明书全文 | Die Erfindung betrifft ein Kraft-Wärme-Kopplungssystem basierend auf dem Prinzip der Thermoakustik Stand der Technik sind Kraft-Wärme-Kopplungssysteme mit Otto-, Stirling-, Rankine-, Diesel-, Wankelmotor oder Brennstoffzelle oder Turbine. Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines alternativen Kraft-Wärme-Kopplungssystems mit hoher elektrische Effizienz sowie hoher Gesamteffizienz, keinen oder wenigen bewegten Teilen. Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die Lösung hat den Vorteil einer hohen elektrischen Effizienz sowie hohen Gesamteffizienz, keiner Bewegten Teile (bis auf mechanische Auskopplung), keiner Wartung, kompaktem Aufbau mit hoher Leistungsdichte und hoher Modulationsbandbreite. Die Erfindung wird nun anhand der Figur detailliert erläutert. Ein Kraft-Wärme-Kopplungssystem bestehend aus einem thermoakustischen Motor, welcher sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass zum Antrieb thermische Energie an einer oder mehreren Stirnfläche eines oder mehreren Regenerators(en) eingebracht und an einer oder mehreren anderen Stirnfläche desselben Regenerators thermische Energie ausgebracht wird, besteht aus Peripheriekomponenten zur Brennstoff und Luftversorgung, Komponenten zur Wärmeauskopplung und Wärmeeinkopplung, Komponenten zur Verbrennung von Brennstoff, Komponenten zum Medientransport, Komponenten zum Anschluss an vorhandene Medien, Rohre und Anschlüsse, Komponenten zur Regelungstechnik und Steuerungstechnik des Systems, Komponenten zur Verbindung, ein oder mehrere Gehäuse sowie Komponenten zur Wärmeisolierung. Der Thermoakustische Motor arbeitet nach dem Prinzip der Thermoakustik. Über den Termpaturgradienten innerhalb des Regenerators erfolgt die Erhöhung der Amplitude einer durch das System bedingten akustischen Welle in einem mit druckbeaufschlagten Mediums in einem geschlossenen Kreisprozess. Diese akustische Welle wird anschließend durch ein in Schwingung versetztes Bauteil zunächst in mechanische und anschließend in elektrische Energie transferiert. Dazu kann beispielsweise ein Lineargenerator, Piezokristalle oder ein Kurbelwellengenerator genutzt werden. Mit einem Brenner - dies kann beispielsweise ein Vormischbrenner oder Diffusionsbrenner mit oder ohne Rekuperation, mit oder ohne Vergaser - wird ein Brennstoff und Luft - dies kann auch ein Medium mit einem Sauerstoffanteil sein- verbrannt, wobei die entstehende Wärme in einem Wärmeübertrager auf die Stirnseite(n) eines oder mehrerer Regeneratoren übertragen wird. Das Abgas wird entweder zur Vorwärmung des Brennstoffs und / oder der Luft oder in einem nachgeschalteten Abgaswärmeübertrager weiter gekühlt. Der Wärmeaustrag erfolgt ebenfalls durch einen Wärmeübertrager an ein oder mehreren Stirnflächen des/der Regenerators(en), wobei ein Medium im Gleich- und/oder Gegen- und/oder Kreuzstrom entgegen zur akustischen Welle thermische Energie aufnimmt. Anschließend wird das Medium durch eine Einrichtung zur Medientransport weiter befördert und entweder in einem Wärmeübertrager auf die zu beheizenden Räume übertragen und/oder in einem Speicher bevorratet und/oder in weitere Wärmeübertrager desselben oder anderer Apparate geleitet. Dabei können Ventile und Einrichtung zur Verteilung und Zusammenführung unterschiedlicher Medienströme beinhaltet sein. Eine Regelung- und Steuerungseinrichtung regelt Brennerleistung, Generator, Medientransport zum Einstellen verschiedener Betriebseinstellungen. Durch Verringerung der Brennstoffbelastung wird die Amplitude der akustischen Welle verringert. Durch Erhöhung der Brennstoffbelastung wird die Amplitude der akustischen Welle verringert. Mit der Impendanz des Generators kann die Eigenschaft der akustischen Welle (Frequenz und Amplitude), sowie die elektrische Abgabe (Frequenz, Spannung und Stromstärke) verändert werden. In einem Wechselrichter oder Gleichrichter wird die elektrische Leistung zur Versorgung von Lasten auf ein vorgegebenes Spannungsniveau (zB. Wechselstrom für Haushalte in Deutschland 230V mit 50Hz) gebracht.
|
||||||
