DE102018100263A1 - Energy conversion system and energy conversion process - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (2) und ein Verfahren zur Energieumwandlung, umfassend einen mehrere Teilförderwege umfassenden Hauptförderweg für einen Luftmassenstrom mit einem Eingang (11) für Umgebungsluft und einem Ausgang (71) für Abluft, eine Luftmassenfördereinrichtung (25), wenigstens eine primäre Wärmequelle (4), wenigstens eine Erhitzungseinheit (31, 32) und eine Expansionseinheit (51).Dabei ist die wenigstens eine primäre Wärmequelle (4) ausgebildet und angeordnet, die Erhitzungseinheit (31, 32) mit Wärmeenergie zu versorgen, wobei die Luftmassenfördereinrichtung (25) den Luftmassenstrom durch den Hauptförderweg transportiert und der Erhitzungseinheit (31, 32) den Luftmassenstrom so zu- und abführt, dass der Luftmassenstrom im Wesentlichen isochor erhitzt wird. Aus der Expansionseinheit (51) austretende Abluft wird zur zusätzlichenThe invention relates to a system (2) and a method for energy conversion, comprising a main mass air flow conveying path having an inlet (11) for ambient air and an outlet (71) for exhaust air, an air mass conveyor (25), at least one primary heat source (4), at least one heating unit (31, 32) and an expansion unit (51). The at least one primary heat source (4) is designed and arranged to supply thermal energy to the heating unit (31, 32), the air mass conveyor (25 ) transports the air mass flow through the main conveying path and the heating unit (31, 32) the air mass flow and so forth that the air mass flow is heated substantially isochoric. From the expansion unit (51) exiting exhaust air is added

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Energieumwandlung, umfassend einen mehrere Teilwege umfassenden Hauptförderweg für einen Luftmassenstrom mit einem Eingang für Umgebungsluft und einen Ausgang für Abluft, eine Luftmassenfördereinrichtung, wenigstens eine primäre Wärmequelle, wenigstens eine Erhitzungseinheit und eine Expansionseinheit sowie ein Verfahren zum Energieumwandeln, wobei ein Luftstrom durch einen Hauptförderweg, der mehrere Teilförderwege umfasst, von einem Eingang für Umgebungsluft zu einem Ausgang für Abluft gefördert wird.The invention relates to a system for energy conversion, comprising a main path for a mass air flow comprising several partial paths with an input for ambient air and an outlet for exhaust air, an air mass conveyor, at least one primary heat source, at least one heating unit and an expansion unit and a method for energy conversion, wherein Air flow through a main conveying path, which comprises a plurality of partial conveying paths, is conveyed from an input for ambient air to an outlet for exhaust air.

Derartige Systeme zur Energieumwandlung haben eine Vielzahl von Anwendungsbereichen. Ein typisches Beispiel ist die Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie mittels einer Turbine und einem Generator. Dazu wird ein flüssiges oder gasförmiges Medium durch die Wärmeenergie erhitzt. Durch anschließende Expansion des erhitzten Mediums in der Turbine wird die Wärmeenergie in kinetische Energie umgewandelt. Schließlich wird mit der kinetischen Energie der Generator angetrieben, der die kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt.Such energy conversion systems have a variety of applications. A typical example is the conversion of thermal energy into electrical energy by means of a turbine and a generator. For this purpose, a liquid or gaseous medium is heated by the heat energy. Subsequent expansion of the heated medium in the turbine converts the thermal energy into kinetic energy. Finally, with the kinetic energy of the generator is driven, which converts the kinetic energy into electrical energy.

Bei derartigen Energieumwandlungsprozessen wird die Wärmeenergie nicht vollständig in kinetische oder elektrische Energie umgewandelt, ein Anteil der eingesetzten Wärmeenergie geht an die Umgebung verloren. Der Anteil der in kinetische Energie oder elektrische Energie umgewandelten Wärmeenergie wird durch den Wirkungsgrad angegeben.In such energy conversion processes, the heat energy is not completely converted into kinetic or electrical energy, a portion of the thermal energy used is lost to the environment. The proportion of thermal energy converted into kinetic energy or electrical energy is indicated by the efficiency.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zur Energieumwandlung anzugeben, bei dem die Wärmeenergie einer primären Wärmequelle unter einem hohen Wirkungsgrad umgewandelt wird.The invention has for its object to provide a system and a method for energy conversion, in which the heat energy of a primary heat source is converted under a high efficiency.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System zur Energieumwandlung, umfassend einen mehrere Teilförderwege umfassenden Hauptförderweg für einen Luftmassenstrom mit einem Eingang für Umgebungsluft und einem Ausgang für Abluft, eine Luftmassenfördereinrichtung, wenigstens eine primäre Wärmequelle, wenigstens eine Erhitzungseinheit und eine Expansionseinheit, wobei

  • - ein erster Teilförderweg vom Eingang des Hauptförderwegs zu einem ersten Eingang der Luftmassenfördereinrichtung führt,
  • - ein zweiter Teilförderweg durch einen ersten Teil der Luftmassenfördereinrichtung vom ersten Eingang der Luftmassenfördereinrichtung zu einem ersten Ausgang der Luftmassenfördereinrichtung führt,
  • - ein dritter Teilförderweg vom ersten Ausgang der Luftmassenfördereinrichtung durch die wenigstens eine Erhitzungseinheit zu einem zweiten Eingang der Luftmassenfördereinrichtung führt, wobei die Erhitzungseinheit dazu ausgebildet ist, den Luftmassenstrom zu erwärmen,
  • - ein vierter Teilförderweg durch einen zweiten Teil der Luftmassenfördereinrichtung vom zweiten Eingang der Luftmassenfördereinrichtung zu einem zweiten Ausgang der Luftmassenfördereinrichtung führt,
  • - ein fünfter Teilförderweg vom zweiten Ausgang der Luftmassenfördereinrichtung durch die Expansionseinheit führt, wobei die Expansionseinheit dazu eingerichtet ist, Energie, die durch Expansion des erwärmten Luftmassenstroms frei wird, in kinetische Energie umzuwandeln und einem Verbraucher zuzuführen,
  • - ein sechster Teilförderweg von einem Ausgang der Expansionseinheit zur wenigstens einen Erhitzungseinheit führt, und
  • - ein siebter Teilförderweg in oder an der Erhitzungseinheit mit dem dritten Teilförderweg zum Ausgang für Abluft führt, wobei der siebte Teilförderweg so an den dritten Teilförderweg angenähert ist, dass restliche Wärme des im siebten Teilförderweg geführten Luftmassenstroms wenigstens teilweise an den im dritten Teilförderweg geführten Luftmassenstrom abgegeben wird,
wobei die wenigstens eine primäre Wärmequelle ausgebildet und angeordnet ist, die Erhitzungseinheit mit Wärmeenergie zu versorgen, wobei die Luftmassenfördereinrichtung wenigstens zwei den Luftmassenstrom fördernde bewegliche Trennmittel aufweist, die den zweiten Teilförderweg und den vierten Teilförderweg durchlaufen und ein Teilvolumen des Luftmassenstroms im zweiten, dritten und vierten Teilförderweg zwischen sich einschließen, so dass das Teilvolumen im Wesentlichen konstant bleibt.This object is achieved by a system for energy conversion, comprising a main conveying path for a mass air flow comprising a plurality of partial conveying paths with an input for ambient air and an outlet for exhaust air, an air mass conveyor, at least one primary heat source, at least one heating unit and an expansion unit
  • a first partial conveying path leads from the entrance of the main conveying path to a first inlet of the air mass conveying device,
  • a second partial conveying path through a first part of the air mass conveying device leads from the first inlet of the air mass conveying device to a first outlet of the air mass conveying device,
  • a third partial conveying path leads from the first outlet of the air mass conveying device through the at least one heating unit to a second inlet of the air mass conveying device, wherein the heating unit is designed to heat the air mass flow,
  • a fourth partial conveying path through a second part of the air mass conveying device leads from the second inlet of the air mass conveying device to a second outlet of the air mass conveying device,
  • a fifth partial conveying path leads from the second outlet of the air mass conveying device through the expansion unit, wherein the expansion unit is set up to convert energy, which is released by expansion of the heated air mass flow, into kinetic energy and feed it to a consumer,
  • a sixth partial conveying path leads from an exit of the expansion unit to the at least one heating unit, and
  • - A seventh Teilförderweg in or on the heating unit with the third Teilförderweg leads to the exit for exhaust air, wherein the seventh Teilförderweg is approximated to the third Teilförderweg that residual heat of the guided in the seventh Teilförderweg air mass flow at least partially delivered to the guided in the third Teilförderweg air mass flow becomes,
wherein the at least one primary heat source is arranged and arranged to supply the heating unit with thermal energy, wherein the air mass conveying means comprises at least two air mass flow conveying movable separating means passing through the second part conveying path and the fourth part conveying path and a partial volume of the air mass flow in the second, third and fourth Include partial conveying path between them, so that the partial volume remains substantially constant.

Bei der Expansionseinheit handelt es sich beispielsweise um eine Turbine und bei dem Verbraucher beispielsweise um einen Generator. Die Erhitzungseinheit, in oder an der der siebte Teilförderweg an den dritten Teilförderweg angenähert ist, ist als Wärmetauscher ausgebildet.The expansion unit is, for example, a turbine and the consumer, for example, a generator. The heating unit, in or at which the seventh Teilförderweg is approximated to the third Teilförderweg is formed as a heat exchanger.

Die Luftmassenfördereinrichtung ist von einem Motor angetrieben und fördert den Luftmassenstrom vom ersten Teilförderweg durch den zweiten Teilförderweg in den dritten Teilförderweg und vom dritten Teilförderweg durch den vierten Teilförderweg zum fünften Teilförderweg. Der zweite Teilförderweg ist dabei in dem ersten Teil der Luftmassenfördereinrichtung und der vierte Teilförderweg in dem zweiten Teil der Luftmassenfördereinrichtung angeordnet. Bei geeigneter Konfiguration eines Verbrauchers an der Expansionseinheit, beispielsweise eines elektrischen Generators, und Verwendung eines Elektromotors zum Antrieb der Luftmassenfördereinrichtung kann ein Teil des mit dem Generator erzeugten Stroms zur Bestromung des Motors verwendet werden.The air mass conveying device is driven by a motor and conveys the air mass flow from the first Teilförderweg through the second Teilförderweg in the third Teilförderweg and the third Teilförderweg through the fourth Teilförderweg to the fifth Teilförderweg. The second partial conveying path is in the first part of the air mass conveying device and the fourth partial conveying path in the second part of the air mass conveying device arranged. With a suitable configuration of a consumer on the expansion unit, for example an electric generator, and use of an electric motor for driving the air mass conveyor, a part of the current generated by the generator can be used to energize the motor.

Zwischen den Trennmitteln der Luftmassenfördereinrichtung sind Kammern umfasst, in denen der geförderte Luftmassenstrom transportiert wird. Die Trennmittel bewegen sich zyklisch durch den ersten Teil und den zweiten Teil der Luftmassenfördereinrichtung und fördern so die Luft vom ersten Eingang zum ersten Ausgang und vom zweiten Eingang zum zweiten Ausgang. Durch die Trennmittel und die zwischen den Trennmitteln eingeschlossenen Kammern wird der Luftmassenstrom dem dritten Teilförderweg portioniert zu- und abgeführt.Between the separating means of the air mass conveyor chambers are included, in which the conveyed air mass flow is transported. The separating means move cyclically through the first part and the second part of the air mass conveying device and thus promote the air from the first input to the first output and from the second input to the second output. By means of the separating means and the chambers enclosed between the separating means, the air mass flow is added in portions to the third partial conveying path.

Das Teilvolumen, welches die Luft im dritten Teilförderweg sowie die Luft in den an den dritten Teilförderweg über den ersten Ausgang und den zweiten Eingang verbundenen Kammern umfasst, bleibt im Wesentlichen konstant. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, dass das dem dritten Teilförderweg portioniert zu- und abgeführte Luftvolumen deutlich kleiner als das Luftvolumen im dritten Teilförderweg ist. Somit findet die Erwärmung der Luft in der Erhitzungseinheit oder den Erhitzungseinheiten im dritten Teilförderweg im Wesentlichen isochor statt. Unter dem Ausdruck „im Wesentlichen isochor“ wird im Rahmen dieser Patentanmeldung verstanden, dass sich das erhitzte Luftvolumen während des Erhitzungsprozesses nur unwesentlich verändert und mit der Erwärmung der Luft hauptsächlich der Luftdruck ansteigt. Das veränderliche Volumen ist das Volumen des Einlasses und Auslasses im zweiten und vierten Teilförderweg, während das Volumen im dritten Teilförderweg als Bauvolumen konstant ist. Diese zyklische Volumenschwankung, die auch als isochores Leveling bezeichnet wird, hängt von dem Verhältnis des veränderlichen Volumens des Ein- und Auslasses zum konstanten Bauvolumen ab. Typische Werte für dieses Verhältnis sind vorzugsweise 1:10 oder weniger, vorzugsweise 1:20 oder weniger.The sub-volume, which includes the air in the third Teilförderweg and the air in the connected to the third Teilförderweg via the first output and the second input chambers, remains substantially constant. This is achieved, inter alia, by the fact that the portion of air supplied and discharged in portions to the third partial conveying path is significantly smaller than the volume of air in the third partial conveying path. Thus, the heating of the air in the heating unit or units in the third partial conveying path is substantially isochoric. For the purposes of this patent application, the term "substantially isochoric" is understood to mean that the heated air volume changes only insignificantly during the heating process, and that the air pressure rises primarily as the air is heated. The variable volume is the volume of the inlet and outlet in the second and fourth Teilförderweg, while the volume in the third Teilförderweg is constant as a volume of construction. This cyclic volume fluctuation, also referred to as isochronous leveling, depends on the ratio of the variable volume of the inlet and outlet to the constant volume of construction. Typical values for this ratio are preferably 1:10 or less, preferably 1:20 or less.

Vorteilhaft wird durch die isochore bzw. im Wesentlichen isochore Erhitzung der Luft ein höherer Wirkungsgrad erreicht, als wenn das Luftvolumen während der Erhitzung nicht begrenzt wird und sich daher unbeschränkt ausdehnen kann. Letzteres ist beispielsweise bei einem System der Fall, bei dem die Luft ohne erfindungsgemäße Luftmassenfördereinrichtung durch eine Erhitzungseinheit geleitet wird.Advantageously, higher is achieved by the isochoric or substantially isochoric heating of the air, as if the volume of air is not limited during heating and therefore can expand indefinitely. The latter is the case for example in a system in which the air without inventive air mass conveyor is passed through a heating unit.

Zudem wird bei dem erfindungsgemäßen System vorteilhaft die Restwärme der Abluft genutzt, um die Luft in der Erhitzungseinheit zu erwärmen. Unter Abluft wird im Rahmen der Erfindung der Luftmassenstrom verstanden, der aus der Expansionseinheit austritt, durch den sechsten und siebten Teilförderweg geleitet wird und schließlich aus dem Ausgang für Abluft austritt. Zur Erwärmung des Luftmassenstroms im dritten Teilförderweg wird also sowohl die Wärmeenergie der primären Wärmequelle als auch die Restwärme der Abluft verwendet. Auf diese Weise wird ein erhöhter Wirkungsgrad des Systems zur Energieumwandlung erzielt.In addition, in the system according to the invention advantageously the residual heat of the exhaust air is used to heat the air in the heating unit. In the context of the invention, exhaust air is understood as meaning the air mass flow which exits from the expansion unit, is passed through the sixth and seventh partial conveying paths and finally exits the outlet for exhaust air. To heat the air mass flow in the third part of the delivery path so both the heat energy of the primary heat source and the residual heat of the exhaust air is used. In this way, an increased efficiency of the system for energy conversion is achieved.

Nachdem die Abluft im siebten Teilförderweg ihre Restwärme zumindest teilweise an den Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg abgegeben hat, wird sie im siebten Teilförderweg zum Ausgang für Abluft geleitet.After the exhaust air has given off its residual heat in the seventh Teilförderweg at least partially to the air mass flow in the third Teilförderweg, it is passed in the seventh Teilförderweg to the exit for exhaust air.

Vorteilhaft wird in dem System ausschließlich Luft als energietragendes Medium verwendet. Die Zugabe eines Treibstoffs ist nicht erforderlich. Es genügt, wenn außer der Umgebungsluft die Wärmeenergie der primären Wärmequelle sowie kinetische Energie zum Antrieb der beweglichen Trennmittel durch einen Motor zur Verfügung gestellt wird, wobei für den Antrieb der beweglichen Trennmittel auch ein Teil der aus der Expansionseinheit oder dem Verbraucher erzeugten Energie verwendet werden kann. Weiterhin vorteilhaft werden durch das System zur Energieumwandlung keine schädigenden Verbrennungsprodukte freigesetzt, da nur die Abluft als Endprodukt an die Umgebung abgegeben wird.Advantageously, only air is used as the energy-carrying medium in the system. The addition of a fuel is not required. It is sufficient if, in addition to the ambient air, the heat energy of the primary heat source and kinetic energy to drive the movable separating agent is provided by a motor, wherein for driving the movable separating means and a part of the energy generated from the expansion unit or the consumer can be used , Further advantageous no harmful combustion products are released by the system for energy conversion, since only the exhaust air is discharged as an end product to the environment.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Luftmassenfördereinrichtung wenigstens drei den Luftmassenstrom fördernde bewegliche Trennmittel, wobei die Trennmittel um eine zentrale Drehachse rotierbar sind.In accordance with a preferred embodiment, the air mass conveying device comprises at least three movable separating means which promote the air mass flow, wherein the separating means are rotatable about a central axis of rotation.

In dieser Ausführungsform sind die Trennmittel bevorzugt zwischen einem inneren und einem äußeren zylindrischen Körper angeordnet und rotieren um eine gemeinsame Drehachse. Zwischen den Trennmitteln sind die Kammern der Luftmassenfördereinrichtung eingeschlossen.In this embodiment, the separating means are preferably arranged between an inner and an outer cylindrical body and rotate about a common axis of rotation. Between the separating means, the chambers of the air mass conveyor are included.

In dem ersten Teil der Luftmassenfördereinrichtung ist der erste Eingang und der erste Ausgang und in dem zweiten Teil der zweite Eingang und der zweite Ausgang angeordnet. Die Eingänge und Ausgänge sind jeweils bevorzugt als Aussparungen in dem äußeren zylindrischen Körper ausgebildet. Durch die Rotation der Trennmittel wird die Luft in den Kammern von dem ersten Eingang zum ersten Ausgang und vom zweiten Eingang zum zweiten Ausgang transportiert.In the first part of the air mass conveying device, the first input and the first output and in the second part of the second input and the second output is arranged. The inputs and outputs are each preferably formed as recesses in the outer cylindrical body. Due to the rotation of the separating means, the air in the chambers is transported from the first input to the first output and from the second input to the second output.

Vorteilhaft wird durch die Verwendung von wenigstens drei Trennmitteln, die um eine gemeinsame Drehachse rotieren, erreicht, dass der Luftmassenstrom durch den Hauptförderweg gefördert und gleichzeitig das zusammenhängende Teilvolumen im zweiten, dritten und vierten Teilförderweg im Wesentlichen konstant gehalten wird.Advantageously, by using at least three separating means, which rotate about a common axis of rotation, it is achieved that the air mass flow is conveyed through the main conveying path and At the same time, the contiguous partial volume in the second, third and fourth partial conveying paths is kept substantially constant.

Bevorzugt ist in der Luftmassenfördereinrichtung der zweite Teilförderweg von dem vierten Teilförderweg durch einen ersten Separator und einen zweiten Separator getrennt, wobei der erste Separator und der zweite Separator dazu eingerichtet sind, sich bei einem Durchgang der beweglichen Trennmittel zu öffnen.Preferably, in the air mass conveying device, the second part conveying path is separated from the fourth part conveying path by a first separator and a second separator, wherein the first separator and the second separator are configured to open upon passage of the movable separating means.

Der erste Teil der Luftmassenfördereinrichtung wird somit vom zweiten Teil durch die Separatoren getrennt. Der erste Separator ist dabei zwischen dem ersten Ausgang und dem zweiten Eingang und der zweite Separator zwischen dem zweiten Ausgang und dem ersten Eingang angeordnet.The first part of the air mass conveyor is thus separated from the second part by the separators. The first separator is arranged between the first output and the second input and the second separator between the second output and the first input.

Durch die Separatoren wird verhindert, dass der Luftmassenstrom von dem zweiten Teilförderweg in den vierten Teilförderweg oder umgekehrt gefördert wird, also direkt vom ersten Ausgang zum zweiten Eingang oder direkt vom zweiten Ausgang zum ersten Eingang. Mit anderen Worten verhindern die Separatoren eine Durchmischung der Umgebungsluft im zweiten Teilförderweg mit dem erwärmten Luftmassenstrom im vierten Teilförderweg.The separators prevent the air mass flow from being conveyed from the second partial conveying path into the fourth partial conveying path or vice versa, ie directly from the first outlet to the second inlet or directly from the second outlet to the first inlet. In other words, the separators prevent a mixing of the ambient air in the second Teilförderweg with the heated air mass flow in the fourth Teilförderweg.

Damit die Separatoren nicht mit den beweglichen Trennmitteln kollidieren, sind die Separatoren dazu eingerichtet, sich kurz vor dem Durchgang der Trennmittel zu öffnen und sich nach dem Durchgang wieder zu schließen. Es entsteht durch die kurzzeitige Öffnung nur ein geringfügiger Verlust an Wirkungsgrad, der durch geeignete schnelle Steuerung und Bewegung der Separatoren begrenzt werden kann.So that the separators do not collide with the movable separating means, the separators are arranged to open just before the passage of the release agent and to close again after the passage. Due to the short-term opening, only a slight loss of efficiency arises, which can be limited by suitable rapid control and movement of the separators.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der erste Separator und der zweite Separator dazu eingerichtet sind, bezüglich der zentralen Drehachse der beweglichen Trennmittel radial nach außen oder innen verschoben zu werden, insbesondere mittels elektromagnetischer Krafteinwirkung.Furthermore, it is preferred if the first separator and the second separator are adapted to be displaced radially outwards or inwards with respect to the central axis of rotation of the movable separating means, in particular by means of electromagnetic force.

In dieser Ausführungsform bewegen sich die Trennmittel bevorzugt auf einer Kreisbahn, so dass durch eine Bewegung der Separatoren in radialer Richtung ein Durchgang für die Trennmittel geöffnet wird. Indem das Öffnen und Schließen der Separatoren mittels elektromagnetischer Krafteinwirkung geschieht, kann dieser Prozess schnell und präzise ausgeführt werden. Alternativ ist eine mechanische Krafteinwirkung hierzu vorgesehen, beispielsweise mittels einer Kulisse, in der ein oder mehrere Mitnehmer ablaufen, insbesondere abrollen.In this embodiment, the separating means preferably move on a circular path, so that a passage for the separating means is opened by a movement of the separators in the radial direction. By opening and closing the separators by means of electromagnetic force, this process can be performed quickly and accurately. Alternatively, a mechanical force is provided for this purpose, for example by means of a link in which run one or more drivers, in particular roll.

Gemäß einer Ausführungsform ist die primäre Wärmequelle als Solareinheit ausgebildet, die zur Umwandlung von Energie aus Sonneneinstrahlung in Wärmeenergie eingerichtet ist. Vorteilhaft wird auf diese Weise ein System zur Umwandlung von Wärmeenergie in kinetische oder elektrische Energie bereitgestellt, bei der zur Erwärmung des Luftmassenstroms eine erneuerbare Energiequelle eingesetzt wird. Gemäß alternativen Ausführungsformen handelt es sich bei der primären Wärmequelle um andere Wärmeenergiequellen, wie beispielsweise Verbrennungsprozesse.According to one embodiment, the primary heat source is designed as a solar unit, which is set up to convert energy from solar radiation into thermal energy. Advantageously, a system for converting thermal energy into kinetic or electrical energy is provided in this way, in which a renewable energy source is used to heat the air mass flow. In alternative embodiments, the primary heat source is other sources of thermal energy, such as combustion processes.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verläuft der dritte Teilförderweg in Richtung des Luftmassenstroms zunächst durch eine erste Erhitzungseinheit und anschließend durch eine zweite Erhitzungseinheit, wobei in oder an der ersten Erhitzungseinheit die restliche Wärme des im siebten Teilförderweg geführten Luftmassenstroms wenigstens teilweise an den im dritten Teilförderweg geführten Luftmassenstrom abgegeben wird und wobei die zweite Erhitzungseinheit dazu eingerichtet ist, von der primären Wärmequelle mit Wärmeenergie versorgt zu werden.According to a preferred embodiment, the third partial conveying path in the direction of the air mass flow initially passes through a first heating unit and then through a second heating unit, wherein in or on the first heating unit, the residual heat of the air mass flow carried in the seventh Teilförderweg at least partially delivered to the guided in the third Teilförderweg air mass flow and wherein the second heating unit is adapted to be supplied with thermal energy from the primary heat source.

In dieser Ausführungsform wird der Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg zunächst durch die Restwärme der Abluft vorgewärmt und anschließend durch die Wärmeenergie der primären Wärmequelle weiter erhitzt. Es wird dabei die Tatsache genutzt, dass durch die Restwärme der Abluft der Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg nicht ohne weiteres über die Temperatur der Abluft hinaus erhitzbar ist. Mit der Restwärme der Abluft wird also bevorzugt die noch kalte Umgebungsluft vorgewärmt. So muss für die Erhitzung der vorgewärmten Luft in der zweiten Erhitzungseinheit weniger Wärmeenergie aufgewendet werden, als wenn die Umgebungsluft nicht vorgewärmt würde, und der Wirkungsgrad wird gesteigert.In this embodiment, the air mass flow in the third Teilförderweg is first preheated by the residual heat of the exhaust air and then further heated by the heat energy of the primary heat source. It is the fact that the residual heat of the exhaust air, the air mass flow in the third part of the delivery is not readily heated beyond the temperature of the exhaust air out. With the residual heat of the exhaust air so preferably the still cold ambient air is preheated. Thus, for the heating of the preheated air in the second heating unit, less heat energy must be expended than if the ambient air were not preheated, and the efficiency is increased.

In einer alternativen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform ist in dem sechsten Teilförderweg ein Ablufterhitzer umfasst, der dazu eingerichtet ist, den Luftmassenstrom im sechsten Teilförderweg durch Zufuhr von Wärmeenergie der primären Wärmequelle und/oder einer sekundären Wärmequelle zu erhitzen.In an alternative, likewise preferred embodiment, the sixth part-conveying path comprises an exhaust-air heater which is set up to heat the air mass flow in the sixth part-conveying path by supplying heat energy from the primary heat source and / or a secondary heat source.

Gemäß dieser Ausführungsform wird die Wärmeenergie der Wärmequelle nicht direkt dem Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg zugeführt, sondern zur Erhitzung der Abluft verwendet. Bevorzugt wird eine einzelne Erhitzungseinheit verwendet, die als Wärmetauscher ausgebildet ist. Da die Abluft nach dem Austritt aus der Expansionseinheit wärmer ist als die Umgebungsluft, muss weniger Energie aufgewendet werden, um die Abluft auf eine gewünschte Temperatur zu erhitzen, als dies bei der kalten Umgebungsluft der Fall wäre.According to this embodiment, the heat energy of the heat source is not supplied directly to the air mass flow in the third Teilförderweg, but used for heating the exhaust air. Preferably, a single heating unit is used, which is designed as a heat exchanger. Since the exhaust air after leaving the expansion unit is warmer than the ambient air, less energy must be expended to heat the exhaust air to a desired temperature, as would be the case in the cold ambient air.

Alternativ kann auch in der Ausführungsform mit zwei Erhitzungseinheiten die Abluft zusätzlich mittels Wärmeenergie der primären Energiequelle oder einer sekundären Energiequelle erhitzt werden.Alternatively, in the embodiment with two heating units, the exhaust air in addition be heated by thermal energy of the primary energy source or a secondary energy source.

Weiterhin bevorzugt ist zudem ein Umgebungslufterhitzer umfasst, der dazu eingerichtet ist, durch einen separaten Eingang zugeführte Umgebungsluft durch Zufuhr der Wärmeenergie der primären Wärmequelle oder der sekundären Wärmequelle zu erhitzen, wobei der Umgebungslufterhitzer durch eine Zuleitung mit dem sechsten Teilförderweg und/oder dem siebten Teilförderweg verbunden ist. Further preferably, an ambient air heater is provided, which is adapted to heat supplied by a separate input ambient air by supplying the heat energy of the primary heat source or the secondary heat source, the ambient air heater connected by a feed line to the sixth Teilförderweg and / or the seventh Teilförderweg is.

Gerade beim Anlaufen des Systems wird die Abluft vergleichsweise wenig Restwärme aufweisen. In diesem Fall ist es sinnvoll, zur Erwärmung des Luftmassenstroms im dritten Teilförderweg zunächst die Wärmeenergie von Heißluft zu verwenden, die in einem Umgebungslufterhitzer aufgeheizt wurde. Die Erwärmung von Umgebungsluft im Umgebungslufterhitzer geschieht dabei durch Wärmeenergie der primären oder der sekundären Wärmequelle. Die Heißluft wird dem sechsten Teilförderweg oder dem siebten Teilförderweg zugeleitet, um den Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg durch Wärmeaustausch zu erwärmen.Especially when starting the system, the exhaust air will have comparatively little residual heat. In this case, it makes sense to first use the heat energy of hot air that has been heated in an ambient air heater for heating the air mass flow in the third part of the delivery path. The heating of ambient air in the ambient air heater is done by thermal energy of the primary or secondary heat source. The hot air is supplied to the sixth Teilförderweg or the seventh Teilförderweg to heat the air mass flow in the third Teilförderweg by heat exchange.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind in dem sechsten Teilförderweg auf beiden Seiten des Ablufterhitzers und in der Zuleitung Sperrventile angeordnet. Durch die Sperrventile kann die Zufuhr von Heißluft und/oder geheizte Abluft in den siebten Teilförderweg gesperrt werden. Vorteilhaft werden die Sperrventile so geschaltet, dass dem System beim Anlaufen nur Heißluft und im späteren Betrieb nur geheizte Abluft zugeführt wird. Zudem wird durch die Sperrventile auf beiden Seiten des Ablufterhitzers sichergestellt, dass die Abluft auf eine gewünschte Temperatur aufheizbar ist, bevor sie dem siebten Teilförderweg zugeführt wird.In a preferred embodiment, check valves are arranged in the sixth partial conveying path on both sides of the exhaust air heater and in the supply line. By the check valves, the supply of hot air and / or heated exhaust air can be locked in the seventh Teilförderweg. Advantageously, the check valves are switched so that the system when starting only hot air and in later operation only heated exhaust air is supplied. In addition, it is ensured by the check valves on both sides of the exhaust air heater that the exhaust air can be heated to a desired temperature before it is fed to the seventh Teilförderweg.

Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Energieumwandeln, wobei ein Luftstrom durch einen Hauptförderweg, der mehrere Teilförderwege umfasst, von einem Eingang für Umgebungsluft zu einem Ausgang für Abluft gefördert wird, mit den folgenden Verfahrensschritten:

  • - Zuführen eines Luftmassenstroms zu einer Luftmassenfördereinrichtung in einem ersten Teilförderweg,
  • - Transportieren des Luftmassenstroms in einem zweiten Teilförderweg mittels der Luftmassenfördereinrichtung zu wenigstens einer Erhitzungseinheit,
  • - im Wesentlichen isochores Erhitzen des Luftmassenstroms in einem dritten Teilförderweg mittels der wenigstens einen Erhitzungseinheit durch Zuführen von Wärmeenergie einer primären Wärmequelle,
  • - Weiterleiten des Luftmassenstroms in einem vierten Teilförderweg mittels der Luftmassenfördereinrichtung zu einer Expansionseinheit,
  • - Expandieren des Luftmassenstrom in einem in der Expansionseinheit angeordneten fünften Teilförderweg, wobei frei werdende Energie einem Verbraucher zugeführt wird,
  • - Rückführen des aus der Expansionseinheit austretendem Luftmassenstroms zu der wenigstens einen Erhitzungseinheit in einem sechsten Teilförderweg und
  • - Annähern des rückgeführten Luftmassenstroms in einem in oder an der Erhitzungseinheit verlaufenden siebten Förderweg an den Luftmassenstrom im dritten Förderweg, wodurch die restliche Wärme des rückgeführten Luftmassenstroms wenigstens teilweise an den Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg abgegeben wird.
Furthermore, the object is achieved by a method for energy conversion, wherein an air flow through a main conveying path, which comprises a plurality of partial conveying paths, is conveyed from an input for ambient air to an outlet for exhaust air, with the following method steps:
  • Feeding an air mass flow to an air mass conveying device in a first part conveying path,
  • Transporting the air mass flow in a second partial conveying path by means of the air mass conveying device to at least one heating unit,
  • substantially isochoric heating of the air mass flow in a third partial conveying path by means of the at least one heating unit by supplying heat energy of a primary heat source,
  • - Forwarding the air mass flow in a fourth Teilförderweg means of the air mass conveyor to an expansion unit,
  • Expanding the air mass flow in a fifth part-conveying path arranged in the expansion unit, wherein released energy is supplied to a consumer,
  • - Returning the air mass flow exiting the expansion unit to the at least one heating unit in a sixth Teilförderweg and
  • - Approaching the recirculated air mass flow in a running in or on the heating unit seventh conveying path to the air mass flow in the third conveying path, whereby the residual heat of the recirculated air mass flow is at least partially released to the air mass flow in the third Teilförderweg.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird ein Teilvolumen des Luftmassenstroms im zweiten, dritten und vierten Teilförderweg durch Zuführung und Abführung von Luft mittels wenigstens drei beweglicher Trennmittel der Luftmassenfördereinrichtung im Wesentlichen konstant gehalten.In an advantageous development, a partial volume of the air mass flow in the second, third and fourth partial conveying paths is kept substantially constant by supplying and discharging air by means of at least three movable separating means of the air mass conveying device.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Luftmassenstrom in dem dritten Teilförderweg zunächst in einer ersten Erhitzungseinheit durch restliche Wärme des rückgeführten Luftmassenstroms im siebten Teilförderweg und anschließend in einer zweiten Erhitzungseinheit durch Zuführen der Wärmeenergie der primären Wärmequelle erhitzt.According to one embodiment of the method, the air mass flow in the third partial conveying path is first heated in a first heating unit by residual heat of the recirculated air mass flow in the seventh Teilförderweg and then in a second heating unit by supplying the heat energy of the primary heat source.

In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens wird der rückgeführte Luftmassenstrom in dem sechsten Teilförderweg durch Wärmeenergie der primären Wärmequelle und/oder einer sekundären Wärmequelle erhitzt. Bevorzugt erfolgt dabei das Erhitzen des Luftmassenstroms, insbesondere zeitweise, durch Wärmeaustausch mit Heißluft, die in den sechsten Teilförderweg oder den siebten Teilförderweg eingeleitet wird, wobei die Heißluft vor dem Einleiten durch Wärmeenergie der primären Wärmequelle oder der sekundären Wärmequelle erhitzt wird. Weiterhin bevorzugt erfolgt das Erhitzen des Luftmassenstroms in dem dritten Teilförderweg zu einem ersten Zeitpunkt ausschließlich durch Wärmeaustausch mit der Heißluft und zu einem zweiten Zeitpunkt anschließend ausschließlich durch Wärmeaustausch mit dem rückgeführten Luftmassenstrom, wobei insbesondere der erste Zeitpunkt vor dem zweiten Zeitpunkt liegt.In an alternative embodiment of the method, the recirculated air mass flow in the sixth part-conveying path is heated by heat energy of the primary heat source and / or a secondary heat source. Preference is given to heating the air mass flow, in particular temporarily, by heat exchange with hot air, which is introduced into the sixth Teilförderweg or the seventh Teilförderweg, wherein the hot air is heated before being introduced by thermal energy of the primary heat source or the secondary heat source. Further preferably, the heating of the air mass flow in the third Teilförderweg at a first time exclusively by heat exchange with the hot air and at a second time then exclusively by heat exchange with the recycled air mass flow, wherein in particular the first time is before the second time.

Das Verfahren weist die gleichen Vorteile, Merkmale und Eigenschaften auf wie das erfindungsgemäße System zur Energieumwandlung.The method has the same advantages, features and properties as the inventive system for energy conversion.

Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen. Further features of the invention will become apparent from the description of embodiments according to the invention together with the claims and the accompanying drawings. Embodiments of the invention may satisfy individual features or a combination of several features.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Energieumwandlung mit zwei Erhitzungseinheiten,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Systems zur Energieumwandlung mit einem Ablufterhitzer und einem Umgebungslufterhitzer,
  • 3 eine schematische Darstellung einer Luftmassenfördereinrichtung.
The invention will be described below without limiting the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings, reference being expressly made to the drawings with respect to all in the text unspecified details of the invention. Show it:
  • 1 a schematic representation of a system for energy conversion with two heating units,
  • 2 a schematic representation of a system for energy conversion with an exhaust air heater and an ambient air heater,
  • 3 a schematic representation of an air mass conveyor.

In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.In the drawings, the same or similar elements and / or parts are provided with the same reference numerals, so that apart from a new idea each.

1 zeigt schematisch eine Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 2 zur Energieumwandlung. Das System 2 umfasst eine erste Erhitzungseinheit 31 und eine zweite Erhitzungseinheit 32 zur Erwärmung von Umgebungsluft. In einer Expansionseinheit 51, bei der es sich beispielsweise um eine Turbine handelt, wird die erhitzte Luft expandiert und die Wärmeenergie der erhitzten Luft in kinetische Energie umgewandelt. Diese kinetische Energie wird einem Verbraucher 52, bei dem es sich beispielsweise um einen Generator handelt, zugeführt. Zur Zufuhr und Abfuhr von Luft umfasst das System eine Luftmassenfördereinrichtung 25. 1 schematically shows a representation of an embodiment of a system according to the invention 2 for energy conversion. The system 2 comprises a first heating unit 31 and a second heating unit 32 for heating ambient air. In an expansion unit 51 which is, for example, a turbine, the heated air is expanded and the heat energy of the heated air is converted into kinetic energy. This kinetic energy becomes a consumer 52 , which is for example a generator supplied. For the supply and removal of air, the system comprises an air mass conveyor 25 ,

Der Luftmassenstrom wird in dem System in einem Hauptförderweg geleitet, der mehrere Teilförderwege umfasst. Im ersten Teilförderweg 10 wird Luft durch einen Eingang 11 für Umgebungsluft zu einem zweiten Teilförderweg 20 geleitet, der durch einen ersten Teil der Luftmassenfördereinrichtung 25 verläuft. Die Luftmassenfördereinrichtung 25 fördert den Luftmassenstrom in Richtung des dritten Teilförderwegs 30, der durch die erste Erhitzungseinheit 31 und die zweite Erhitzungseinheit 32 verläuft.The air mass flow is directed in the system in a main conveyor path comprising a plurality of partial conveying paths. In the first partial funding path 10 Air gets through an entrance 11 for ambient air to a second Teilförderweg 20 passed through a first part of the air mass conveyor 25 runs. The air mass conveyor 25 promotes the air mass flow in the direction of the third partial conveying path 30 passing through the first heating unit 31 and the second heating unit 32 runs.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Erhitzungseinheit 31 als Wärmetauscher und die zweite Erhitzungseinheit 32 zur Nutzung der Wärmeenergie einer primären Energiequelle 4, in diesem Beispiel eine Solareinheit, ausgebildet. Der Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg wird zunächst in der ersten Erhitzungseinheit 31 durch Restwärme der Abluft vorgewärmt und anschließend durch die zweite Erhitzungseinheit 32 geleitet, in der eine weitere Erhitzung des Luftmassenstroms durch die Wärmeenergie der primären Energiequelle 4 stattfindet. In der Luftmassenfördereinrichtung 25 wird die dem dritten Teilförderweg 30 zugeführte und abgeführte Luft portioniert. Das Volumen der so portionierten Luft innerhalb der Luftmassenfördereinrichtung 25 ist deutlich kleiner als das Volumen im dritten Teilförderweg 30. Dadurch wird der Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg 30 im Wesentlichen isochor erhitzt, was zu einer Steigerung des Wirkungsgrads führt. Die Nutzbarmachung der Restwärme der Abluft erhöht den Wirkungsgrad weiter.In this embodiment, the first heating unit 31 as a heat exchanger and the second heating unit 32 to use the heat energy of a primary energy source 4 , in this example, a solar unit formed. The air mass flow in the third partial conveying path is first in the first heating unit 31 preheated by residual heat of the exhaust air and then through the second heating unit 32 in which a further heating of the air mass flow by the heat energy of the primary energy source 4 takes place. In the air mass conveyor 25 becomes the third partial funding route 30 supplied and discharged air portioned. The volume of the thus portioned air within the air mass conveyor 25 is significantly smaller than the volume in the third Teilförderweg 30 , As a result, the air mass flow in the third Teilförderweg 30 essentially isochoric heated, which leads to an increase in the efficiency. The utilization of the residual heat of the exhaust air further increases the efficiency.

Ausgehend von dem dritten Teilförderweg 30 wird der Luftmassenstrom mittels der Luftmassenfördereinrichtung 25 durch einen vierten Teilförderweg 40 gefördert, der in einem zweiten Teil der Luftmassenfördereinrichtung 25 verläuft. Von dort wird der Luftmassenstrom in einen fünften Teilförderweg 50 geleitet, der durch die Expansionseinheit 51 verläuft. In der Expansionseinheit 51 wird die erhitzte Luft expandiert und die dem Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg 30 zugeführte Wärmeenergie in kinetische Energie umgewandelt und dem Verbraucher 52 zugeführt. Der sechste Teilförderweg 60 erstreckt sich vom Ausgang der Expansionseinheit 51 zur ersten Erhitzungseinheit 31 und führt der ersten Erhitzungseinheit 31 die aus der Expansionseinheit 51 austretende Abluft zu.Starting from the third partial funding path 30 is the air mass flow by means of the air mass conveyor 25 through a fourth partial conveying route 40 promoted in a second part of the air mass conveyor 25 runs. From there, the air mass flow in a fifth Teilförderweg 50 passed through the expansion unit 51 runs. In the expansion unit 51 the heated air is expanded and the air mass flow in the third Teilförderweg 30 supplied heat energy converted into kinetic energy and the consumer 52 fed. The sixth partial funding route 60 extends from the exit of the expansion unit 51 to the first heating unit 31 and guides the first heating unit 31 from the expansion unit 51 exiting exhaust air too.

Der siebte Teilförderweg 70 verläuft in oder an der ersten Erhitzungseinheit 31 und mündet schließlich im Ausgang 71 für Abluft. In der Erhitzungseinheit 31 ist der siebte Teilförderweg 70 so an den dritten Teilförderweg 30 angenähert, dass die Restwärme der Abluft zumindest teilweise dem Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg 30 zugeführt wird, so dass eine Erwärmung des Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg 30 stattfindet, ohne dass ein Austausch von Luft zwischen dem dritten und siebten Teilförderweg stattfindet.The seventh partial funding route 70 runs in or on the first heating unit 31 and finally flows in the exit 71 for exhaust air. In the heating unit 31 is the seventh partial funding route 70 so the third part of the way 30 Approximated that the residual heat of the exhaust air at least partially the air mass flow in the third Teilförderweg 30 is supplied, so that heating of the air mass flow in the third Teilförderweg 30 takes place without an exchange of air between the third and seventh Teilförderweg takes place.

In 2 ist eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 2 schematisch dargestellt, die im Wesentlichen der in 1 gezeigten Ausführungsform entspricht, wobei jedoch nur eine einzelne Erhitzungseinheit 31 vorgesehen ist, die als Wärmetauscher ausgebildet ist. Zudem ist im sechsten Teilförderweg 60 ein Ablufterhitzer 61 angeordnet, der die Abluft im Teilförderweg 60 durch Wärmeenergie einer primären Wärmequelle 4, in diesem Beispiel ein Verbrennungsprozess, aufheizt. Auf beiden Seiten des Ablufterhitzers sind Sperrventile 63a, 63b angeordnet, durch die die Zufuhr von Abluft in den Ablufterhitzer 61 und die Zufuhr von erhitzter Abluft in die erste Erhitzungseinheit 31 gesteuert werden können.In 2 is an alternative embodiment of the system according to the invention 2 shown schematically, which is essentially the in 1 shown embodiment, but only a single heating unit 31 is provided, which is designed as a heat exchanger. In addition, is in the sixth Teilförderweg 60 an exhaust air heater 61 arranged, which the exhaust air in the Teilförderweg 60 by thermal energy of a primary heat source 4 , in this example a combustion process, heats up. On both sides of the exhaust air heater are check valves 63a . 63b arranged, through which the supply of exhaust air into the exhaust air heater 61 and the supply of heated Exhaust air in the first heating unit 31 can be controlled.

Wird das System gestartet, steht noch keine erhitzte Abluft zur Verfügung, um den Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg 30 zu erwärmen. Um dennoch eine ausreichende Erwärmung des Luftmassenstroms zu erreichen, umfasst das System 2 zusätzlich einen Umgebungslufterhitzer 62. Diesem wird durch einen Eingang 67 Umgebungsluft zugeführt und mittels der Wärmeenergie einer sekundären Energiequelle 5 erhitzt. Durch die Zuleitung 64 wird die auf diese Weise erhitzte Heißluft dem sechsten Teilförderweg 60 oder direkt dem siebten Teilförderweg 70 zugeführt. Durch das Sperrventil 63d wird die Zufuhr von Heißluft zur ersten Erhitzungseinheit 31 reguliert.When the system is started, there is still no heated exhaust air available to the air mass flow in the third Teilförderweg 30 to warm up. In order nevertheless to achieve a sufficient heating of the air mass flow, the system comprises 2 in addition an ambient air heater 62 , This is through an entrance 67 Supplied ambient air and by means of the heat energy of a secondary energy source 5 heated. Through the supply line 64 The hot air heated in this way becomes the sixth partial conveying path 60 or directly to the seventh partial funding route 70 fed. Through the check valve 63d becomes the supply of hot air to the first heating unit 31 regulated.

Bei dem Verfahren zur Energieumwandlung gemäß 2 wird zunächst Umgebungsluft in dem Umgebungslufterhitzer 62 erhitzt. Beim Start des Verfahrens wird Umgebungsluft durch den Eingang 11 in den Hauptförderweg eingeleitet. Gleichzeitig wird das Sperrventil 63d geöffnet, so dass die Heißluft in den siebten Teilförderweg 70 gelangt und dort den Luftmassenstrom in dem dritten Teilförderweg 30 erhitzen kann.In the method for energy conversion according to 2 is first ambient air in the ambient air heater 62 heated. At the start of the process, ambient air is introduced through the inlet 11 initiated into the main funding path. At the same time the check valve 63d open, allowing the hot air in the seventh part of the delivery 70 passes and there the air mass flow in the third Teilförderweg 30 can heat up.

Die Sperrventile 63a und 63b sind in diesem Zustand geschlossen und das Sperrventil 63c geöffnet, so dass die aus der Expansionseinheit 51 austretende Abluft aus dem Ausgang 68 abgeleitet wird. Um den Wirkungsgrad dieses Verfahrens zu erhöhen, wird das Sperrventil 63c geschlossen und das Sperrventil 63a geöffnet, so dass die Abluft in den Ablufterhitzer 61 eingeleitet wird. Nachdem die Abluft dort genügend erhitzt wurde, wird auch das Sperrventil 63b geöffnet und das Sperrventil 63d geschlossen. Der Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg 30 wird in diesem Zustand allein durch die erhitzte Abluft erwärmt. Der Umgebungslufterhitzer 62 kann in diesem Zustand ausgeschaltet werden.The check valves 63a and 63b are closed in this state and the check valve 63c open, leaving the expansion unit 51 escaping exhaust air from the outlet 68 is derived. To increase the efficiency of this process, the check valve 63c closed and the check valve 63a opened so that the exhaust air into the exhaust air heater 61 is initiated. After the exhaust air has been heated sufficiently there, also the check valve 63b opened and the check valve 63d closed. The air mass flow in the third partial conveying path 30 is heated in this state solely by the heated exhaust air. The ambient air heater 62 can be turned off in this state.

Wie bereits zuvor dargestellt, wird die im Wesentlichen isochore Erhitzung des Luftmassenstroms im dritten Teilförderweg dadurch erreicht, dass die Zufuhr und Abfuhr von Luft zyklisch durch die Luftmassenfördereinrichtung 25 in kleinen, portionierten Luftvolumina erfolgt. 3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine beispielshafte Luftmassenfördereinrichtung 25, welche im Wesentlichen aus zwei konzentrischen, zylindrischen Körpern aufgebaut ist, die zwischen sich ein Teilvolumen einschließen. In diesem Teilvolumen rotieren die Trennmittel 26a, 26b, 26c um eine gemeinsame Drehachse 29, getrieben von einem nicht dargestellten Motor. Zwischen den Trennmitteln sind die Kammern 27a, 27b, 27c eingeschlossen.As already stated above, the substantially isochronous heating of the air mass flow in the third partial conveying path is achieved in that the supply and discharge of air cyclically through the air mass conveyor 25 takes place in small, portioned air volumes. 3 schematically shows a cross section through an exemplary air mass conveyor 25 which is essentially composed of two concentric cylindrical bodies enclosing a partial volume between them. In this partial volume, the release agents rotate 26a . 26b . 26c around a common axis of rotation 29 , driven by a motor, not shown. Between the release agents are the chambers 27a . 27b . 27c locked in.

Die Luftmassenfördereinrichtung 25 weist im äußeren zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Körper einen ersten Eingang 21, in den der erste Teilförderweg 10 mündet, einen ersten Ausgang 22, der zum dritten Teilförderweg 30 führt, einen zweiten Eingang 41, in den der dritte Teilförderweg mündet, und einen zweiten Ausgang 42, der zum fünften Teilförderweg 50 führt, auf. Vom ersten Eingang 21 zum ersten Ausgang 22 erstreckt sich der als Pfeil dargestellte zweite Teilförderweg 20 und vom zweiten Eingang 41 zum zweiten Ausgang 42 der ebenfalls als Pfeil dargestellte vierte Teilförderweg 40. Der zweite Teilförderweg verläuft dabei durch einen ersten Teil 23 der Luftmassenfördereinrichtung 25 und der vierte Teilförderweg 40 verläuft durch einen zweiten Teil 24 der Luftmassenfördereinrichtung 25. Durch die Rotation der Trennmittel 26a, 26b, 26c wird die Luft in die durch die Pfeile dargestellte Richtung entlang des zweiten und vierten Teilförderweg 20, 40 gefördert.The air mass conveyor 25 has a first input in the outer cylindrical or hollow cylindrical body 21 , in the first partial funding route 10 opens, a first exit 22 , the third partial funding route 30 leads, a second entrance 41 , in which the third Teilförderweg opens, and a second exit 42 , the fifth part of the way 50 leads, on. From the first entrance 21 to the first exit 22 extends the second Teilförderweg shown as an arrow 20 and from the second entrance 41 to the second exit 42 the fourth Teilförderweg also shown as an arrow 40 , The second Teilförderweg runs through a first part 23 the air mass conveyor 25 and the fourth partial funding route 40 passes through a second part 24 the air mass conveyor 25 , By the rotation of the release agent 26a . 26b . 26c the air is in the direction shown by the arrows along the second and fourth Teilförderweg 20 . 40 promoted.

Um zu verhindern, dass Luft vom zweiten Teilförderweg 20 in den vierten Teilförderweg 40 gelangt und umgekehrt, sind zwei Separatoren 28a und 28b vorgesehen. Diese Separatoren 28a und 28b verhindern, dass sich die kalte Umgebungsluft im zweiten Teilförderweg 20 und die erwärmte Luft im vierten Teilförderweg 40 vermischen. Damit die Trennmittel 26a, 26b, 26c auf ihrem Umlauf nicht mit den Separatoren 28a und 28b kollidieren, werden die Separatoren 28a, 28b kurz vor dem Durchgang der Trennmittel 26a, 26b, 26c beispielsweise mittels elektromagnetischer Krafteinwirkung radial nach außen verschoben und kurz nach deren Durchgang wieder geschlossen. In 3 ist dies beispielhaft für den Separator 28b gezeigt, der sich kurz vor dem Durchgang des Trennmittels 26c öffnet. Das Öffnen und Schließen der Separatoren 28a und 28b geschieht dabei so schnell, dass eine Vermischung der Luft im zweiten Teilförderabschnitt 20 und dem vierten Teilförderabschnitt 40 weitestgehend vermieden wird.To prevent air from the second partial conveying path 20 in the fourth partial funding path 40 and vice versa, are two separators 28a and 28b intended. These separators 28a and 28b prevent the cold ambient air in the second Teilförderweg 20 and the heated air in the fourth Teilförderweg 40 mix. So the release agent 26a . 26b . 26c not on their circulation with the separators 28a and 28b collide, become the separators 28a . 28b just before the passage of the release agent 26a . 26b . 26c For example, moved by means of electromagnetic force radially outward and closed again shortly after the passage. In 3 this is exemplary for the separator 28b shown just before the passage of the release agent 26c opens. Opening and closing the separators 28a and 28b happens so fast that a mixing of the air in the second part conveyor section 20 and the fourth sub-conveying section 40 is largely avoided.

Wie in 3 wenigstens teilweise ersichtlich, entspricht in den meisten Zeitpunkten das Teilvolumen, das durch die Trennmittel 26a, 26b, 26c begrenzt wird, der Summe des Luftvolumens des dritten Teilförderwegs 30 und dem Volumen einer einzelnen Kammer 27a, 27b, 27c, in diesem Fall die Kammer 27b. Zu dem in 3 gezeigten Zeitpunkt ist die Kammer 27b durch den Separator 28a in zwei Teile unterteilt, so dass sie teilweise Umgebungsluft entlang des zweiten Teilförderwegs 20 und teilweise erwärmte Luft entlang des vierten Teilförderwegs 40 transportiert. Bewegen sich die Trennmittel 26a, 26b, 26c entlang der Pfeilrichtung weiter, so reduziert sich das Volumen der Kammer 27b im zweiten Teilförderweg 20 im gleichen Maße wie sich das Volumen der Kammer 27b im vierten Teilförderweg 40 erhöht. Das Teilvolumen bleibt dabei konstant. Dies ändert sich nur kurzzeitig, wenn sich ein Trennmittel 26a, 26b, 26c zwischen dem ersten Ausgang 22 und dem zweiten Eingang 41 befindet. Zu diesem Zeitpunkt ist das heizbare Teilvolumen kurzzeitig erhöht. Da dieser Zeitpunkt jedoch nur kurz und die Erhöhung des heizbaren Teilvolumens vergleichsweise klein ist, führt dies nur zu einer unwesentlichen Abnahme des Wirkungsgrads.As in 3 at least in part, corresponds at most times to the partial volume caused by the release agent 26a . 26b . 26c is limited, the sum of the air volume of the third Teilförderwegs 30 and the volume of a single chamber 27a . 27b . 27c , in this case the chamber 27b , To the in 3 shown time is the chamber 27b through the separator 28a divided into two parts, so that they partially ambient air along the second Teilförderwegs 20 and partially heated air along the fourth Teilförderwegs 40 transported. Move the release agent 26a . 26b . 26c along the direction of the arrow, the volume of the chamber is reduced 27b in the second partial funding path 20 to the same extent as the volume of the chamber 27b in the fourth partial funding path 40 elevated. The partial volume remains constant. This only changes momentarily when there is a release agent 26a . 26b . 26c between the first exit 22 and the second entrance 41 located. At this time, the heatable partial volume is briefly increased. However, since this point in time is only short and the increase in the heatable partial volume is comparatively small, this only leads to an insignificant decrease in the efficiency.

Durch die Luftmassenfördereinrichtung 25 wird somit erreicht, dass das heizbare Teilvolumen die meiste Zeit konstant bleibt und sich nur kurzzeitig und unwesentlich verändert. Dadurch findet die Erwärmung im dritten Teilförderweg 30 im Wesentlichen isochor statt.Through the air mass conveyor 25 Thus, it is achieved that the heatable part volume remains constant most of the time and changes only briefly and negligibly. As a result, the heating takes place in the third Teilförderweg 30 essentially isochoric.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.All mentioned features, including the drawings alone to be taken as well as individual features that are disclosed in combination with other features are considered alone and in combination as essential to the invention. Embodiments of the invention may be accomplished by individual features or a combination of several features. In the context of the invention, features which are identified by "particular" or "preferably" are to be understood as optional features.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Systemsystem
44
primäre Wärmequelleprimary heat source
55
sekundäre Wärmequellesecondary heat source
1010
erster Teilförderwegfirst partial funding route
1111
Eingangentrance
2020
zweiter Teilförderwegsecond partial funding route
2121
erster Eingangfirst entrance
2222
erster Ausgangfirst exit
2323
erster Ausgangfirst exit
2424
erster Ausgangfirst exit
2525
LuftmassenfördereinrichtungAir mass conveyor
26a, 26b, 26c26a, 26b, 26c
Trennmittelrelease agent
27a, 27b, 27c27a, 27b, 27c
Kammerchamber
28a28a
erster Separatorfirst separator
28b28b
zweiter Separatorsecond separator
2929
Drehachseaxis of rotation
3030
dritter Teilförderwegthird partial funding route
3131
erste Erhitzungseinheitfirst heating unit
3232
zweite Erhitzungseinheitsecond heating unit
4040
vierter Teilförderwegfourth partial funding route
4141
zweiter Eingangsecond entrance
4242
zweiter Ausgangsecond exit
5050
fünfter Teilförderwegfifth partial funding route
5151
Expansionseinheitexpansion unit
5252
Verbraucherconsumer
6060
sechster Teilförderwegsixth partial funding route
6161
Ablufterhitzerplume abatement
6262
UmgebungslufterhitzerUmgebungslufterhitzer
63a, 63b, 63c, 63d63a, 63b, 63c, 63d
Sperrventilcheck valve
6464
Zuleitungsupply
6767
Eingangentrance
6868
Ausgangexit
7070
siebter Teilförderwegseventh partial funding route
7171
Ausgangexit

Claims (15)

System (2) zur Energieumwandlung, umfassend einen mehrere Teilförderwege umfassenden Hauptförderweg für einen Luftmassenstrom mit einem Eingang (11) für Umgebungsluft und einem Ausgang (71) für Abluft, eine Luftmassenfördereinrichtung (25), wenigstens eine primäre Wärmequelle (4), wenigstens eine Erhitzungseinheit (31, 32) und eine Expansionseinheit (51), wobei - ein erster Teilförderweg (10) vom Eingang (11) des Hauptförderwegs zu einem ersten Eingang (21) der Luftmassenfördereinrichtung (25) führt, - ein zweiter Teilförderweg (25) durch einen ersten Teil (23) der Luftmassenfördereinrichtung vom ersten Eingang (21) der Luftmassenfördereinrichtung (25) zu einem ersten Ausgang (22) der Luftmassenfördereinrichtung (25) führt, - ein dritter Teilförderweg (30) vom ersten Ausgang (22) der Luftmassenfördereinrichtung (25) durch die wenigstens eine Erhitzungseinheit (31, 32) zu einem zweiten Eingang (41) der Luftmassenfördereinrichtung (25) führt, wobei die Erhitzungseinheit (31, 32) dazu ausgebildet ist, den Luftmassenstrom zu erwärmen, - ein vierter Teilförderweg (40) durch einen zweiten Teil (24) der Luftmassenfördereinrichtung (25) vom zweiten Eingang (41) der Luftmassenfördereinrichtung zu einem zweiten Ausgang (42) der Luftmassenfördereinrichtung (25) führt, - ein fünfter Teilförderweg (50) vom zweiten Ausgang (42) der Luftmassenfördereinrichtung (25) durch die Expansionseinheit (51) führt, wobei die Expansionseinheit (51) dazu eingerichtet ist, Energie, die durch Expansion des erwärmten Luftmassenstroms frei wird, in kinetische Energie umzuwandeln und einem Verbraucher (52) zuzuführen, - ein sechster Teilförderweg (60) von einem Ausgang der Expansionseinheit (51) zur wenigstens einen Erhitzungseinheit (31) führt, und - ein siebter Teilförderweg (70) in oder an der Erhitzungseinheit (31) mit dem dritten Teilförderweg (30) zum Ausgang (71) für Abluft führt, wobei der siebte Teilförderweg (70) so an den dritten Teilförderweg (30) angenähert ist, dass restliche Wärme des im siebten Teilförderweg (70) geführten Luftmassenstroms wenigstens teilweise an den im dritten Teilförderweg (30) geführten Luftmassenstrom abgegeben wird, wobei die wenigstens eine primäre Wärmequelle (4) ausgebildet und angeordnet ist, die Erhitzungseinheit (31, 32) mit Wärmeenergie zu versorgen, wobei die Luftmassenfördereinrichtung (25) wenigstens zwei den Luftmassenstrom fördernde bewegliche Trennmittel (26a, 26b, 26c) aufweist, die den zweiten Teilförderweg (20) und den vierten Teilförderweg (40) durchlaufen und ein Teilvolumen des Luftmassenstroms im zweiten, dritten und vierten Teilförderweg (20, 30, 40) zwischen sich einschließen, so dass das Teilvolumen im Wesentlichen konstant bleibt.A system (2) for energy conversion, comprising a main mass air flow conveying path comprising an inlet (11) for ambient air and an outlet (71) for exhaust air, an air mass conveyor (25), at least one primary heat source (4), at least one heating unit (31, 32) and an expansion unit (51), wherein - a first Teilförderweg (10) from the input (11) of the main conveying path to a first input (21) of the air mass conveyor (25), - a second Teilförderweg (25) by a first part (23) of the air mass conveying device leads from the first inlet (21) of the air mass conveying device (25) to a first outlet (22) of the air mass conveying device (25), - a third part conveying path (30) from the first outlet (22) of the air mass conveying device (25) by the at least one heating unit (31, 32) leads to a second input (41) of the air mass conveyor (25), the heating unit - a fourth Teilförderweg (40) through a second part (24) of the air mass conveyor (25) from the second input (41) of the air mass conveyor to a second output (42) Luftmassenfördereinrichtung (25) leads, - a fifth Teilförderweg (50) from the second output (42) of the air mass conveyor (25) through the Expansion unit (51), wherein the expansion unit (51) is adapted to convert energy, which is released by expansion of the heated air mass flow, into kinetic energy and supply to a consumer (52), - a sixth Teilförderweg (60) from an output of Expansion unit (51) leads to at least one heating unit (31), and - a seventh partial conveying path (70) in or on the heating unit (31) leads to the third partial conveying path (30) to the outlet (71) for exhaust air, the seventh partial conveying path ( 70) is approximated to the third Teilförderweg (30) that residual heat of the seventh Teilförderweg (70) guided air mass flow is at least partially delivered to the third Teilförderweg (30) guided mass air flow, wherein the at least one primary heat source (4) and arranged to supply the heating unit (31, 32) with thermal energy, wherein the air mass conveyor (25) at least two the air mass flow conveying movable separating means (26a, 26b, 26c) passing through the second Teilförderweg (20) and the fourth Teilförderweg (40) and a partial volume of the air mass flow in the second, third and fourth Teilförderweg (20, 30, 40) between them so that the sub-volume remains substantially constant. System (2) zur Energieumwandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftmassenfördereinrichtung (25) wenigstens drei den Luftmassenstrom fördernde bewegliche Trennmittel (26a, 26b, 26c) umfasst, wobei die Trennmittel (26a, 26b, 26c) um eine zentrale Drehachse (29) rotierbar sind.System (2) for energy conversion to Claim 1 , characterized in that the air mass conveying device (25) comprises at least three air mass flow promoting movable separating means (26a, 26b, 26c), wherein the separating means (26a, 26b, 26c) about a central axis of rotation (29) are rotatable. System (2) zur Energieumwandlung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftmassenfördereinrichtung (25) der zweite Teilförderweg (20) von dem vierten Teilförderweg (40) durch einen ersten Separator (28a) und einen zweiten Separator (28b) getrennt ist, wobei der erste Separator (28a) und der zweite Separator (28b) dazu eingerichtet sind, sich bei einem Durchgang der beweglichen Trennmittel (26a, 26b, 26c) zu öffnen.System (2) for energy conversion to Claim 1 or 2 characterized in that in the air mass conveying device (25) the second part conveying path (20) is separated from the fourth part conveying path (40) by a first separator (28a) and a second separator (28b), the first separator (28a) and the second separators (28b) are adapted to open upon passage of the movable separating means (26a, 26b, 26c). System (2) zur Energieumwandlung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Separator (28a) und der zweite Separator (28b) dazu eingerichtet sind, bezüglich einer zentralen Drehachse (29) der beweglichen Trennmittel (26a, 26b, 26c) radial nach außen oder innen verschoben zu werden, insbesondere mittels elektromagnetischer Krafteinwirkung.System (2) for energy conversion to Claim 3 characterized in that the first separator (28a) and the second separator (28b) are adapted to be displaced radially outward or inward relative to a central axis of rotation (29) of the movable separating means (26a, 26b, 26c), in particular by means of electromagnetic force. System (2) zur Energieumwandlung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Wärmequelle (4) als Solareinheit ausgebildet ist, die zur Umwandlung von Energie aus Sonneneinstrahlung in Wärmeenergie eingerichtet ist.System (2) for energy conversion according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the primary heat source (4) is designed as a solar unit, which is adapted to convert energy from solar radiation into heat energy. System (2) zur Energieumwandlung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Teilförderweg (30) in Richtung des Luftmassenstroms zunächst durch eine erste Erhitzungseinheit (31) und anschließend durch eine zweite Erhitzungseinheit (32) verläuft, wobei in oder an der ersten Erhitzungseinheit (31) die restliche Wärme des im siebten Teilförderweg (70) geführten Luftmassenstroms wenigstens teilweise an den im dritten Teilförderweg (30) geführten Luftmassenstrom abgegeben wird und wobei die zweite Erhitzungseinheit (32) dazu eingerichtet ist, von der primären Wärmequelle (4) mit Wärmeenergie versorgt zu werden.System (2) for energy conversion according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the third Teilförderweg (30) in the direction of the air mass flow first through a first heating unit (31) and then through a second heating unit (32), wherein in or on the first heating unit (31) the remaining heat of the seventh Partial delivery (70) guided air mass flow is at least partially delivered to the in the third Teilförderweg (30) guided mass air flow and wherein the second heating unit (32) is adapted to be supplied by the primary heat source (4) with thermal energy. System (2) zur Energieumwandlung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem sechsten Teilförderweg (60) ein Ablufterhitzer (61) umfasst ist, der dazu eingerichtet ist, den Luftmassenstrom im sechsten Teilförderweg (60) durch Zufuhr von Wärmeenergie der primären Wärmequelle (4) und/oder einer sekundären Wärmequelle (5) zu erhitzen.System (2) for energy conversion according to one of Claims 1 to 5 characterized in that in the sixth part-conveying path (60) an exhaust air heater (61) is arranged, which is adapted to the air mass flow in the sixth Teilförderweg (60) by supplying heat energy of the primary heat source (4) and / or a secondary heat source ( 5) to heat. System (2) zur Energieumwandlung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umgebungslufterhitzer (62) umfasst ist, der dazu eingerichtet ist, Umgebungsluft durch Zufuhr der Wärmeenergie der primären Wärmequelle (4) oder der sekundären Wärmequelle (5) zu erhitzen, wobei der Umgebungslufterhitzer (62) durch eine Zuleitung (64) mit dem sechsten Teilförderweg (60) und/oder dem siebten Teilförderweg (70) verbunden ist.System (2) for energy conversion to Claim 7 characterized in that it comprises an ambient air heater (62) arranged to heat ambient air by supplying the heat energy of the primary heat source (4) or the secondary heat source (5), the ambient air heater (62) being connected by a feed line (64) ) is connected to the sixth Teilförderweg (60) and / or the seventh Teilförderweg (70). System (2) zur Energieumwandlung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem sechsten Teilförderweg (60) auf beiden Seiten des Ablufterhitzers (61) und in der Zuleitung (64) Sperrventile (63a, 63b, 63c) angeordnet sind.System (2) for energy conversion to Claim 8 , characterized in that in the sixth Teilförderweg (60) on both sides of the exhaust air heater (61) and in the supply line (64) check valves (63a, 63b, 63c) are arranged. Verfahren zum Energieumwandeln, wobei ein Luftstrom durch einen Hauptförderweg, der mehrere Teilförderwege umfasst, von einem Eingang (11) für Umgebungsluft zu einem Ausgang (71) für Abluft gefördert wird, mit den folgenden Verfahrensschritten: - Zuführen eines Luftmassenstroms zu einer Luftmassenfördereinrichtung (25) in einem ersten Teilförderweg (10), - Transportieren des Luftmassenstroms in einem zweiten Teilförderweg (20) mittels der Luftmassenfördereinrichtung (25) zu wenigstens einer Erhitzungseinheit (31, 32), - im Wesentlichen isochores Erhitzen des Luftmassenstroms in einem dritten Teilförderweg (30) mittels der wenigstens einen Erhitzungseinheit (31, 32) durch Zuführen von Wärmeenergie einer primären Wärmequelle (4), - Weiterleiten des Luftmassenstroms in einem vierten Teilförderweg (40) mittels der Luftmassenfördereinrichtung (25) zu einer Expansionseinheit (51), - Expandieren des Luftmassenstrom in einem in der Expansionseinheit (51) angeordneten fünften Teilförderweg (50), wobei frei werdende Energie einem Verbraucher (52) zugeführt wird, - Rückführen des aus der Expansionseinheit (51) austretenden Luftmassenstroms zu der wenigstens einen Erhitzungseinheit (31) in einem sechsten Teilförderweg (60), und - Annähern des rückgeführten Luftmassenstroms in einem in oder an der Erhitzungseinheit (31) verlaufenden siebten Förderweg (70) an den Luftmassenstrom im dritten Förderweg (30), wodurch die restliche Wärme des rückgeführten Luftmassenstroms wenigstens teilweise an den Luftmassenstrom im dritten Teilförderweg (30) abgegeben wird.A method of converting energy, wherein an air flow is conveyed from an ambient air inlet (11) to a waste air outlet (71) through a main conveyor path comprising a plurality of partial conveying paths, comprising the steps of: - supplying a mass air flow to an air mass conveyor (25) in a first Teilförderweg (10), - transporting the air mass flow in a second Teilförderweg (20) by means of the air mass conveyor (25) to at least one heating unit (31, 32), - substantially isochores heating the air mass flow in a third Teilförderweg (30) by means the at least one heating unit (31, 32) by supplying heat energy of a primary heat source (4), Forwarding of the air mass flow in a fourth Teilförderweg (40) by means of the air mass conveyor (25) to an expansion unit (51), - expanding the air mass flow in a in the expansion unit (51) arranged fifth Teilförderweg (50), wherein released energy to a consumer (52 recirculation of the air mass flow leaving the expansion unit (51) to the at least one heating unit (31) in a sixth partial conveying path (60), and approximating the recirculated air mass flow in a seventh conveying path running in or on the heating unit (31) (70) to the air mass flow in the third conveying path (30), whereby the residual heat of the recirculated air mass flow is at least partially delivered to the air mass flow in the third Teilförderweg (30). Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilvolumen des Luftmassenstroms im zweiten, dritten und vierten Teilförderweg (20, 30, 40) durch Zuführen und Abführen von Luft mittels wenigstens drei beweglicher Trennmittel (26a, 26b, 26c) der Luftmassenfördereinrichtung (25) im Wesentlichen konstant gehalten wird.Method according to Claim 10 , characterized in that a partial volume of the air mass flow in the second, third and fourth Teilförderweg (20, 30, 40) by supplying and discharging air by means of at least three movable separating means (26a, 26b, 26c) of the air mass conveyor (25) kept substantially constant becomes. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftmassenstrom in dem dritten Teilförderweg (30) zunächst in einer ersten Erhitzungseinheit (31) durch restliche Wärme des rückgeführten Luftmassenstroms im siebten Teilförderweg (70) und anschließend in einer zweiten Erhitzungseinheit (32) durch Zuführen der Wärmeenergie der primären Wärmequelle (4) erhitzt wird.Method according to Claim 10 or 11 , characterized in that the air mass flow in the third Teilförderweg (30) first in a first heating unit (31) by residual heat of the recirculated air mass flow in the seventh Teilförderweg (70) and then in a second heating unit (32) by supplying the heat energy of the primary heat source (4) is heated. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der rückgeführte Luftmassenstrom in dem sechsten Teilförderweg (60) durch Wärmeenergie der primären Wärmequelle (4) und/oder einer sekundären Wärmequelle (5) erhitzt wird.Method according to Claim 10 or 11 , characterized in that the recirculated air mass flow in the sixth Teilförderweg (60) by heat energy of the primary heat source (4) and / or a secondary heat source (5) is heated. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen des Luftmassenstroms insbesondere zeitweise, durch Wärmeaustausch mit Heißluft erfolgt, die in den sechsten Teilförderweg (60) oder den siebten Teilförderweg (70) eingeleitet wird, wobei die Heißluft vor dem Einleiten durch Wärmeenergie der primären Wärmequelle (4) oder der sekundären Wärmequelle (5) erhitzt wird.Method according to Claim 13 characterized in that the heating of the mass air flow is effected, in particular, intermittently, by heat exchange with hot air introduced into the sixth part-conveying path (60) or the seventh part-conveying path (70), the hot air, before being introduced by thermal energy, of the primary heat source (4). or the secondary heat source (5) is heated. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen des Luftmassenstroms in dem dritten Teilförderweg (30) zu einem ersten Zeitpunkt ausschließlich durch Wärmeaustausch mit der Heißluft und zu einem zweiten Zeitpunkt anschließend ausschließlich durch Wärmeaustausch mit dem rückgeführten Luftmassenstrom erfolgt, wobei insbesondere der erste Zeitpunkt vor dem zweiten Zeitpunkt liegt.Method according to Claim 14 , characterized in that the heating of the air mass flow in the third Teilförderweg (30) at a first time exclusively by heat exchange with the hot air and at a second time then exclusively by heat exchange with the recirculated air mass flow, in particular the first time before the second time lies.
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