具有热回收系统的吸附机 |
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| 申请号 | CN200680007579.8 | 申请日 | 2006-12-05 | 公开(公告)号 | CN101137874A | 公开(公告)日 | 2008-03-05 |
| 申请人 | 索尔泰克股份公司; | 发明人 | 泽伦·保卢森; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 吸附 机，其包括至少一个第一吸附器单元和第二吸附器单元，它们分别连接至进 流管 线(VL)和 回流管 线(RL)，以便将热量从载热介质输送至吸附器单元，该载热介质通过进流管线(VL)流入到吸附器单元中，或者将热量从吸附器单元排散至载热介质；每个吸附器单元交替地在 解吸 阶段作为解吸器工作，其中热量从载热介质排散至解吸器，并且在吸附阶段作为吸附器工作，其中热量从吸附器排散至载热介质；吸附机还包括至少两个载热介质回路，即一个具有用于加热载热介质的热源的加热回路，和一个具有用于冷却载热介质的冷却源的冷却回路。本发明的特征在于，设置有控制单元，该控制单元分别如此交替地使进流管线(VL)和回流管线(RL)接通到加热回路和冷却回路中，即回流管线(RL)总是以最高的 温度 将载热介质提供给加热回路。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种吸附机，包括 |
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| 说明书全文 | 技术领域背景技术基于用于加热和制冷目的的固体吸附的热驱动吸附机很久以 来就已公开了。在此，通常会使用的工质对(吸附材料和被吸附物)， 例如沸石和水。具有这种工质对的吸附机例如在DE19834696、 DE19961629、DE10038636、DE10159652或者DE10217443 中描述。 对吸附机提出了不同的技术要求。对高换热比、高功率密度和 简单的放热可调节性的要求是特别重要的。用于换热驱动的有效热 的换热比(这里和下面称为性能系数)基本上取决于在工作循环时 吸收热转换和感热转换的多个部分。吸收转换被认为是在吸附工作 气体时形成的吸附热量的释放或者用于需要解吸的吸附热量的吸 附，相反，感热转换描述了在加热或者冷却整个系统时的能量转换。 为了实现特别高的换热比，总是研发日臻完善的系统，其中特 别是通过布置多个吸附单元实现尽可能高的热量回收，这些载热介 质依次从这些吸附器单元流过并且在多个回路中转换。在此，热量 (吸收的热以及感热)回收可以认为是在吸附阶段中的热的每次回 收，其中，为了降低用于解吸的外部热源的能量消耗，所回收的热 可以用于解吸阶段。 具有两个吸附器单元的吸附机通常应用于制冷。在该制冷机 中，吸附器单元交替地作为吸附器和解吸器工作。通常的控制装置 在具有多个热量回收阶段的吸附阶段之间工作，这些热量回收阶段 将仍然热的吸附器单元的热能部分地传递到仍然冷的吸附器单元 中。通过这些热量回收阶段，在设备中存在的能量的某些部分被再 次应用，从而仅需从外部输送较少的能量。该热量回收的效能对于 整个吸附机的效能来说是决定性的。 通常的控制方案使载热介质在热量回收阶段平行或者连续地 通过两个吸附器。对此，在载热介质循环系统中需要额外的组件， 诸如转换阀或泵。此外，该热量回收回路与其它的回路分离地驱动。 这导致了，大多外部连接于吸附机的泵在热量回收时可以不泵送穿 过设备的体积流，并且该泵或者必须关掉或者必须在旁路中在设备 旁流过。该系统的缺点在于较大的技术复杂度、易受干扰性以及较 高的生产及维修费用。 发明内容本发明的目的在于，提供一种吸附机和用于在吸附机中回收热 量的方法，鉴于上述缺点对该吸附机进行改进。特别是相对于已知 的吸附机减少了部件的数量，而不降低热量回收的效果，而是在可 能的情况下改善热量回收。特别是热量回收应该可以在没有中断外 部供应体积流的情况下实施。 本发明的目的通过具有权利要求1的特征的吸附机和具有权利 要求12的特征的方法实现。从属权利要求描述了本发明有利且特 别实用的设计方案。 换句话说，根据本发明的吸附机包括至少一个第一吸附器单元 和一个第二吸附器单元、载热介质和至少两个具有温差ΔTx的载热 介质回路，其中一个载热介质回路是加热回路，且另一个载热介质 回路是冷却回路。每个吸附器单元在第一解吸阶段中作为解吸器工 作，并且在第二吸附阶段中作为吸附器工作，其中载热介质在回流 管线中从解吸器开始具有比在通向解吸器的进流管线中的载热介 质更低的温度，并且载热介质在回流管线中从吸附器开始具有比在 通向吸附器的进流管线中载热介质更高的温度。 进而，因为载热介质中的热量传递给吸附器单元，来自进流管 线的载热介质在作为解吸器的吸附器单元中冷却，并且因为因为热 载体中的热量在吸附器单元上传递，来自进流管线的载热介质在作 为吸附器工作的吸附器单元中被加热。 加热回路基本上用于，热量从接通到加热回路中的热源传递给 载热介质，进而该载热介质可以加热解吸器。冷却回路基本上用于， 借助于接通到冷却回路中的冷却源，热量从载热介质中排出，进而 该载热介质可以冷却该吸附器。 加热回路也可以称为高温回路(HT-Circle)，冷却回路也可以 称为中温回路(MT-Circle)。相应地，HT-Source理解为加热回路的 热源，MT-Sink理解为冷却回路中的冷却源(见图1)。 在高温回路和中温回路之间的温差表示为ΔTx，其中温度TH 对应于两个载热介质回路的温差ΔTx的上限。该温度TH是载热介 质在高温回路中应该调节到的温度。 温度TM对应于两个载热介质回路的温差ΔTx的下限并且对应 于应该在中温回路中应该调节到的那个温度。 通过根据本发明的设计方案可以实现一种吸附机，该吸附机的 热量回收至少与传统的吸附机同样大，并且该吸附机在没有额外的 部件集成到该机器中的情况下也能有效工作。 特别是，根据本发明吸附机的热力回收可以作为集成在整个过 程中的部分过程而实现，其中可以实现不中断体积流。该热量回收 可以只是利用在系统中的阀和特别是泵来实现，这些阀和泵对于吸 附阶段本来就是必要的。 特别是，在根据本发明的吸附机中，温差ΔTX至少为10℃， 尤其至少为20℃，特别优选至少为25℃。特别可以设计为，在 高温回路中的载热介质具有至少70℃的温度TH，最高90℃，特 别是由75℃至85℃。原则上，根据本发明的吸附机或者根据本 发明的方法适用于任何温差和温度水平。 在本发明的可选设计方案中，根据本发明的吸附机具有三个载 热介质回路，其中高温回路相对于第二中温回路具有温差ΔTx，相 对于第三低温回路具有温差ΔTY，且其中温差ΔTY大于温差ΔTx。 利用根据本发明的吸附机，每个吸附器单元没有像通常一样与 载热介质回路固定连接或者配属该载热介质回路，而是基于其在回 流中的温度配属于载热介质回路。这特别是由此实现，即在部件的 进流管线和回流管线中的阀在调节阶段未将二者置于同样的方向 (特别是通向相同的载热介质回路)，而是基于邻近的温度水平来 调节。在根据本发明的吸附机中，在热量回收阶段开始的时候，阀 在两个吸附器单元的进流管线中如此调节，即“新”解吸器由高温 回路中获得载热介质，进而被加热。然而，该“新”吸器的仍然 冷的回流管线继续通向中温回路，直到温度水平明显地升高，特别 是升高预定的大小，或者升高到等同于或高于“旧”解吸器的回流 管线温度，该“旧”解吸器为“新”吸附器。与此类似，“新”吸 附器的进流管线与中温回路接通，直至温度水平明显地下降，特别 是下降到预定的大小，或者下降到等同于或者低于“旧”吸附器的 回流管线温度，该“旧”吸附器为“新”解吸器。 附图说明 图1示出了根据本发明的吸附器的实施例的液力示意图。 具体实施方式在图1中看出，进流管线组(..-VL-..)的多个阀在热量回收时 与回流管线组(..-RL-..)的多个阀不一样地接通。吸附机的优点在 于，热量回收可以在不中断外部体积流的情况下实现。 因此在热量回收时，载热介质在任何时候以在系统回流管线中 的最高温度输送到高温回路中。因此，一方面使必须由外部引入到 系统中的能量最小化，另一方面通过吸附机的设计同样确保了，载 热介质在任何时候以最低的温度输送到冷却回路中，从而只要再冷 却尽可能少的能量。特别是，当根据本发明实施例精简泵(鉴于已 知的控制方案在说明书导言中描述)时，降低了电能需求。 特别是，根据本发明的吸附机包括两个吸附器单元。该吸附机 特别可以在二级的、循环的过程中制冷。为了产生持续的冷却流， 至少两个吸附器单元彼此相对错接，从而一个吸附器单元刚好被干 燥，而另一个吸附器单元被制冷。这个过程越有效地进行，越可以 尽早地使吸附材料干燥，这最好还是以较高的驱动温度实现。 相应地，本发明的目的还在于提出一种吸附式冷冻机。该吸附 式冷冻机包括至少两个吸附器单元、载热介质、至少两个具有温差 ΔTx的载热介质回路和一个控制单元，其中每个吸附器单元在第一 解吸阶段中作为解吸器工作且在第二吸附阶段中作为吸附器工作， 并且其中载热介质在回流管线中从解吸器开始具有比在通向解吸 器的进流管线中的载热介质更低的温度，并且其中载热介质在回流 管线中从吸附器开始具有比在通向吸附器的进流管线中的载热介 质更高的温度，并且其中载热介质以最高的温度在从第一或者每个 其他的吸附器单元开始的回流管线中与高温回路连接。 除了吸附机本身，本发明的目的还在于提出一种根据权利要求 12所述的用于在吸附机中热量回收的方法。在特别优选的方式中， 回流管线的温度相互比较，并且具有最高温度的回流管线配属于高 温回路。 根据本发明的吸附机的工作流程可以如下进行。首先，具有较 大内表面的矿物(特别是沸石或者硅胶)在解吸阶段时通过热传递 被干燥。如果该材料被充分干燥，热传递停止且通向水箱的阀被打 开。基于较大的内表面和特别的晶体结构，会发生很强地水蒸气吸 取作用或者使在第二容器中的水蒸发。如在每个蒸发过程时一样， 即刻在水中会发生很明显的温度下降，视运行状态而定直至变冷。 为了生成持续的冷却流，两个这种设备彼此相对错接，从而一 个吸附器单元刚好被干燥，而另一个制冷。可选地，该吸附机包括 三个或者至少三个吸附器单元。特别是由此设计为，一个吸附机包 括最高五个吸附器单元。原则上，通过简单地添加其他的吸附器单 元而可以持续地扩大吸附机的效率。 利用根据本发明的吸附机，特别是通过减少所需要的泵，而可 以明显地减少流量需求和噪音的产生。同时改善了电效率。例如吸 附机可以仅在外部载热介质回路中(这就是说在热源和/或冷却源和 吸附器单元之间)具有泵，例如每个外部回路具有唯一的泵(如在 图1中所示)。吸附器单元本身可以不具有泵。 来自于已存在的系统，例如像闭合式热电联产发电机、太阳能 设备或者过程废热的废热或余热可以作为热源使用。 |
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