DE10392741B3

DE10392741B3 - Thermal power plant for utilizing a temperature difference between a heat source and a heat sink circulates a medium for absorbing thermal energy

Info

Publication number: DE10392741B3
Application number: DE10392741A
Authority: DE
Inventors: Karl Wohllaib
Original assignee: Individual
Current assignee: Karl Wohllaib De GmbH
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2023-07-04

Abstract

An inner closed circuit (2,21,5,22,13) has first (2) and second (5) heat exchangers (HE) linked in a circuit, through which a medium (3) able to absorb thermal energy can circulate. The HE interiors can each be cooled/heated from outside. A heat source (1) and a heat sink (6) can each be assigned to the first or second HE.

Description

Die Erfindung betrifft ein wärmetechnisches Kraftwerk, bei dem eine Temperaturdifferenz zwischen einer Wärmequelle und einer Wärmesenke ausgenutzt wird.The Invention relates to a thermal power plant, wherein a temperature difference between a heat source and a heat sink exploited becomes.

Es sind verschiedenste Ausgestaltungen derartiger Kraftwerke bekannt, die jedoch alle den Nachteil aufweisen, dass sie einerseits Pumpen für den Mediumkreislauf benötigen und andererseits nur bei Sonneneinstrahlung Energie liefern.It various designs of such power plants are known, However, all have the disadvantage that they on the one hand pumps for the Need medium circulation and on the other hand provide energy only when exposed to sunlight.

Wärmetechnische Kraftwerk die die Solarthermische Energie nutzen sind beispielsweise bekannt als Solarturmkraftwerke oder Parabolrinnenkraftwerke. Über einen Receiver wird Sonnenlicht gesammelt und als Wärme zur Dampferzeugung weitergeleitet.thermal Power plants that use the solar thermal energy, for example known as solar tower power plants or parabolic trough power plants. About one Receiver is collected sunlight and forwarded as heat for steam generation.

Diese Kraftwerke sind technisch aufwändig, arbeiten mit hohen Temperaturen (größer 200 Grad Celsius) und sind deshalb nicht für Kleinkraftwerke in unseren Breiten geeignet.These Power plants are technically complex, work with high temperatures (greater than 200 Degrees Celsius) and are therefore not for small power plants in ours Widths suitable.

Aus der US 5,548,957 ist ein wärmetechnisches Kraftwerk bekannt, bei dem eine Temperaturdifferenz zwischen einer Wärmequelle und einer Wärmesenke ausgenutzt wird. Dabei ist ein Kreislauf welcher damit verbundene Wärmetauscher aufweist, durch welche ein Medium zirkulieren kann, wobei die Wärmetauscher jeweils von außen im Inneren gekühlt oder beheizt werden können. Die Wärmequelle und die Wärmesenke können jeweils entweder einem ersten Wärmetauscher oder einem zweiten Wärmetauscher zugeordnet werden, wobei durch den durch die Wärmequelle und die Wärmesenke hervorgerufenen Temperaturunterschied der Wärmetauscher ein Transport vom Medium von einem Wärmetauscher zum anderen erfolgt.From the US 5,548,957 is a thermal power plant known in which a temperature difference between a heat source and a heat sink is utilized. In this case, a circuit which has associated heat exchanger, through which a medium can circulate, wherein the heat exchangers can be cooled or heated from the outside in each case. The heat source and the heat sink can each be assigned to either a first heat exchanger or a second heat exchanger, wherein carried by the caused by the heat source and the heat sink temperature difference of the heat exchanger, a transport from the medium from one heat exchanger to another.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes wärmetechnisches Kraftwerk vorzuschlagen, welches die Effektivität steigert.Of the Invention is based on the object, an improved thermal engineering To propose power plant, which increases the effectiveness.

Die Aufgabe wird durch ein wärmetechnisches Kraftwerk nach Anspruch 1 und 2 gelöst.The Task is by a thermotechnical Power plant according to claim 1 and 2 solved.

Erfindungsgemäß ist nach einem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass das Medium bei den durch die Wärmesenke und die Wärmequelle an den Wärmetauschern vorhandenen Temperaturen leicht verdampft und kondensiert werden kann, wobei das Medium eine Ammoniak und/oder Methylenchlorid enthaltende Mischung ist. Dem folgend ist das Medium ein Stoff oder ein Stoffgemisch, welches bei ca. 30–100 °C verdampft.According to the invention is after a first aspect of the invention, that the medium in the through the heat sink and the heat source at the heat exchangers existing temperatures are easily evaporated and condensed can, wherein the medium containing an ammonia and / or methylene chloride Mixture is. Following this, the medium is a substance or mixture of substances, which evaporates at about 30-100 ° C.

Die Erfindung schlägt vor, ein wärmetechnisches Kraftwerk so auszubilden, dass durch den Transport vom wärmeren Wärmetauscher das aufgeheizte Medium mit seiner mitgeführten Energie zum kälteren Wärmetauscher transportiert wird.The Invention proposes before, a thermo-technical Form power plant so that by the transport from the warmer heat exchanger the heated medium with its entrained energy to the colder heat exchanger is transported.

Durch das Massenungleichgewicht des Mediums wird ein verbesserter Wirkungsgrad erreicht; d.h. Abgekühlt wird eine geringere Menge an Medium als die Menge an Medium die erhitzt wird.By the mass imbalance of the medium becomes an improved efficiency reached; i.e. chilled is a smaller amount of medium than the amount of medium the is heated.

Erfindungsgemäß ist nach einem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass eine Kreislaufsteuerung vorgesehen ist, die mittels Ventile die Aufschaltung der Wärmesenke oder der Wärmequelle auf den jeweiligen abkühlenden oder aufwärmenden Wärmetauscher sowie die zyklische Zirkulation des Mediums im Kreislauf steuert, wobei das Medium bis zum Erreichen eines Druckgleichgewichtes oder eines definierten Druckverhältnisses zwischen erstem Wärmetauscher und zweitem Wärmetauscher dem als Kondensator, also dem abkühlenden Wärmetauscher zugeführt wird.According to the invention is after A second aspect of the invention provides that a circulation control is provided, the means of valves, the connection of the heat sink or the heat source on the respective cooling or warming up heat exchangers as well as the cyclic circulation of the medium in the circuit, wherein the medium until reaching a pressure equilibrium or a defined pressure ratio between the first heat exchanger and second heat exchanger as a condenser, so the cooling heat exchangers supplied becomes.

Vorteilhafterweise ist ein Sperrventil zur Unterbrechung der Verbindung der Wärmetauscher vorgesehen. Hierdurch kann die Abkühlung und Erwärmung unter Verhinderung der Zirkulation des Mediums erfolgen.advantageously, is a check valve to interrupt the connection of the heat exchanger intended. This allows the cooling and heating under Prevention of the circulation of the medium take place.

Bevorzugterweise ist in die Verbindung zwischen den Wärmetauschern wenigstens einen Energiewandler, insbesondere eine Turbine oder ein Hubzylinder, zwischengeschaltet, die durch den zirkulierenden Massentransport des Mediums im Kreislauf angetrieben ist. Hierdurch kann mittels des vorgeschlagenen Kraftwerks beispielsweise an der Wärmequelle gesammelte Sonnenenergie nicht nur in Form von Wärme, sondern auch parallel dazu als Arbeit genutzt werden.preferably, is at least one in the connection between the heat exchangers Energy converter, in particular a turbine or a lifting cylinder, interposed by the circulating mass transport the medium is driven in the circulation. This can be by means of the proposed power plant, for example, at the heat source collected solar energy not only in the form of heat, but also in parallel to be used as work.

Von Vorteil wird das gasförmige Medium in der Turbine wenigstens annähernd isentrop expandiert.From Advantage is the gaseous Medium in the turbine at least approximately isentropically expanded.

Die Turbine ist von Vorteil mit einer mechanische Arbeit umsetzenden Einrichtung, insbesondere einem Stromgenerator, einer Klimaanlage oder einer Wärmepumpe, verbunden.The Turbine is beneficial with a mechanical work implement Device, in particular a power generator, an air conditioner or a heat pump, connected.

Die Turbine setzt die in Form von Wärmeenergie dem Medium zugeführte Energie von Vorteil teilweise in mechanisch nutzbare Arbeit um. Mittels dieser Turbine können verschiedenartigste Kraftmaschinen angetrieben werden.The Turbine sets in the form of heat energy supplied to the medium Energy of advantage partly into mechanically usable work around. By means of this turbine can most diverse engines are driven.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mit dem Kreislauf wenigstens ein Gasballon oder Hubzylinder, insbesondere an den Wärmetauschern, verbunden ist. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Hubkolben mit Hydraulikkolben mechanisch verbunden sein können, welche einen Hydraulikmotor oder ähnliches antreiben.A preferred development of the invention provides that at least one gas balloon or lifting cylinder, in particular at the heat exchangers, is connected to the circuit. Advantageously, it is provided that the reciprocating pistons can be mechanically connected to hydraulic pistons which have a Drive hydraulic motor or similar.

Bevorzugterweise ist als Wärmequelle ein Sonnenkollektor, insbesondere mit Vakuum-Röhrenkollektoren („Heat Pipe") oder als dehnbarer Ballon vorgesehen.preferably, is as a heat source a solar collector, in particular with vacuum tube collectors ("heat pipe") or as a more elastic Balloon provided.

Weiterhin von Vorteil ist als Wärmequelle ein Öl- oder Gasbrenner, ein Erdwärmespeicher oder eine Brennstoffzelle vorgesehen.Farther is beneficial as a heat source an oil or gas burner, a geothermal energy storage or a fuel cell provided.

Die Wärmesenke ist bevorzugterweise durch einen Wärmespeicher, insbesondere durch einen Wassertank ausgebildet.The heat sink is preferably by a heat storage, in particular by formed a water tank.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kreislaufsteuerung so eingerichtet ist, dass die Restenergie im Wärmetauscher mit der geringeren Menge an Medium zu einem Energiespeicher transportiert wird.A advantageous embodiment of the invention provides that the circulation control is set up so that the residual energy in the heat exchanger with the lower Amount of medium is transported to an energy store.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kreislaufsteuerung so eingerichtet ist, dass immer derjenige Wärmetauscher als Verdampfer verschaltet wird (beheizt wird), der aktuell eine größere Menge des Mediums enthält, als diejenige Menge des Mediums im anderen Wärmetauscher.A advantageous embodiment of the invention provides that the circulation control is set up so that always the one heat exchanger as an evaporator is heated (heated), the currently a larger amount of the medium contains as the amount of the medium in the other heat exchanger.

Von Vorteil ist die Kreislaufsteuerung so eingerichtet, dass die Abkühlung desjenigen Wärmetauschers mit der kleineren aktuell enthaltenen Menge an Medium dann erfolgt, wenn kein Medium vom einen zum anderen Wärmetauscher transportiert wird.From Advantage is the circulation control set up so that the cooling of that heat exchanger then done with the smaller amount of medium currently contained if no medium is transported from one to the other heat exchanger.

Zur Übertragung der Wärmeenergie in den Wärmetauschern sind nach einer bevorzugten Weiterbildung mit einem Übertragungsmittel gefüllte Leitungen vorgesehen, die durch diese Leitungen und durch die Wärmequelle und/oder die Wärmesenke zum weiteren Wärmeaustausch zirkulieren.For transmission the heat energy in the heat exchangers are according to a preferred development with a transmission means filled Lines are provided through these lines and through the heat source and / or the heat sink for further heat exchange circulate.

Von Vorteil erfolgt die Abkühlung im Wärmetauscher polytrop. Ebenso von Vorteil erfolgt die Wärmezufuhr im Wärmetauscher polytrop.From Advantage is the cooling in the heat exchanger polytropically. Likewise advantageous is the heat in the heat exchanger polytropically.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Wärmequellen wie Sonnenkollektoren, geothermische Wärmequellen, Brennstoffzellen und Gas- und/oder Öl-Brenner vorgesehen sind.A Further development of the invention provides that several heat sources like solar panels, geothermal heat sources, fuel cells and gas and / or oil burners are provided.

Von Vorteil sind mehrere parallel arbeitende Kreisläufe mit Wärmetauschern und Turbine/n und/oder Hubzylindern zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke vorgesehen.From Advantages are several parallel operating circuits with heat exchangers and turbine / s and / or Lifting cylinders between the heat source and the heat sink intended.

Vorteilhafterweise sind mehrere Kreisläufe mit Wärmetauschern und Turbine/n und/oder Hubzylindern vorgesehen, welche unterschiedliche Medien für unterschiedliche Temperaturniveaus beinhalten.advantageously, are multiple circuits with heat exchangers and turbine / n and / or lifting cylinders, which are different Media for include different temperature levels.

Von Vorteil sind in den Wärmtauschern mit zu verdampfender Flüssigkeit gefüllte Gasballone eingebracht. Hierdurch werden Bauteile eingespart. Bei der Erwärmung dehnt sich der Ballon durch den ansteigenden Innendruck aus und vergrößert dadurch seine Oberfläche.From Advantage are in the heat exchangers with liquid to be evaporated filled Gas balloons introduced. As a result, components are saved. at the warming the balloon expands due to the increasing internal pressure and increased by its surface.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Wärmetauscher zu einem Kreis verschaltet sind.A preferred embodiment of the invention provides that the heat exchanger are interconnected to a circle.

Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein leicht Verdampf- und kondensierbares Medium zwischen dem jeweiligen Verdampfer und dem jeweiligen Verflüssiger, vorzugsweise zyklisch, zirkuliert. Damit kann das Kraftwerk in zwei Richtungen betrieben werden.A Advantageous development of the invention provides that an easy Evaporatable and condensable medium between the respective evaporator and the respective liquefier, preferably cyclic, circulated. This allows the power plant in two Directions are operated.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im Kreislauf eine definierte Menge eines zum Wärmetransport dienenden Mediums vorgesehen ist, welches zwischen dem jewei ligen Verdampfer und dem jeweiligen Kondensator, vorzugsweise zyklisch, zirkuliert. Hierdurch wird der Wirkungsgrad der Anlage optimiert. Es muss kein nicht genutztes Medium miterhitzt werden. Dadurch können auch geringe Temperaturunterschiede ausgenutzt werden.A preferred embodiment of the invention provides that in the circulation a defined amount of a medium serving for heat transport provided is, which between the jewei time evaporator and the respective Capacitor, preferably cyclic, circulated. This will be the Optimized system efficiency. It does not have any unused Medium be reheated. This also allows low temperature differences be exploited.

Durch das „logische" Vertauschen der beiden Wärmetauscher steht nun dem Verdampfer wieder ein Medium zur Verfügung, das im Verflüssiger kondensiert werden kann.By the "logical" swapping of the two heat exchangers is now the evaporator again a medium available, the condensed in the condenser can be.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Verdampfer als Sonnenkollektor ausgebildet ist.A advantageous development of the invention provides that the evaporator is designed as a solar collector.

Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Sonnenkollektor als dehnbarer Ballon ausgebildet ist.A Advantageous development of the invention provides that the solar collector is designed as an expandable balloon.

Hierdurch werden Bauteile eingespart. Bei Erwärmung dehnt sich der Ballon durch den ansteigenden Innendruck aus und vergrößert dadurch seine aktive Oberfläche.hereby components are saved. When heated, the balloon expands by the increasing internal pressure and thereby increases its active surface.

Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass dem Verflüssiger ein Wärmespeicher zugeordnet ist.A Advantageous development of the invention provides that the condenser a heat storage assigned.

Die nicht genutzte Energie wird in dem Wärmespeicher zwischengespeichert.The unused energy is temporarily stored in the heat storage.

Damit wird die beim Verflüssigen gewonnene Energie gespeichert und kann bei Bedarf verwendet werden.In order to becomes the liquefying stored energy and can be used if necessary.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass dem Verdampfer die Wärmequelle, z. B. ein Sonnenkollektor oder eine sonstige Wärmequelle wie ein Öl- oder Gasbrenner oder die Abwärme einer Brennstoffzelle, als Energiequelle zugeordnet ist.A preferred embodiment of the invention provides that the heat to the evaporator source, z. As a solar panel or other heat source such as an oil or gas burner or the waste heat of a fuel cell is assigned as an energy source.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen Verdampfer und Kondensator wenigstens eine Turbine vorgesehen ist.A preferred embodiment of the invention provides that between Evaporator and condenser is provided at least one turbine.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Medium in der Turbine wenigstens annähernd isentrop expandiert wird, wodurch von Turbine Arbeit abgegeben werden kann.A preferred embodiment of the invention provides that the medium at least approximate in the turbine Isentrop is expanded, which are given by turbine work can.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Medium mit seiner Restenergie nach dem Durchlauf der Turbine dem Kondensator zugeführt wird.A preferred embodiment of the invention provides that the medium with its residual energy after passing the turbine to the condenser supplied becomes.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Medium bis zum Erreichen eines Druckgleichgewichtes bzw. eines definierten Druckverhältnisses zwischen Verdampfer und Kondensator dem Kondensator zugeführt wird.A preferred embodiment of the invention provides that the medium until reaching a pressure equilibrium or a defined pressure ratio between evaporator and condenser is fed to the condenser.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verbindung beim Erreichen eines Druckgleichgewichtes bzw. eines definierten Druckverhältnisses zwischen Verdampfer und Kondensator unterbrochen wird.A preferred embodiment of the invention provides that the compound upon reaching a pressure equilibrium or a defined pressure ratio between evaporator and condenser is interrupted.

Hierdurch wird ein Großteil der erhitzten Stoffmenge unter Angabe von Arbeit dem Kondensator zugeführt.hereby will be a big part the quantity of heated substance, indicating the work of the condenser fed.

Dabei hat es sich als äußerst vorteilhaft erwiesen, wenn die Restenergie im Wärmetauscher mit der geringeren Stoffmenge des Mediums zu einen Energiespeicher transportiert wird.there It has proven to be extremely beneficial proven when the residual energy in the heat exchanger with the lower Quantity of substance of the medium is transported to an energy store.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Restenergie im Wärmetauscher mit der geringeren Stoffmenge des Mediums zu einem Energiespeicher transportiert wird.A preferred embodiment of the invention provides that the residual energy in the heat exchanger with the smaller amount of substance of the medium to an energy storage is transported.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich das Medium während des Betriebes des Kraftwerkes vom Verdampfer zum Kondensator verlagert.A preferred embodiment of the invention provides that the Medium during shifted the operation of the power plant from the evaporator to the condenser.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Kondensator mit der Wärmequelle verbunden wird, sobald ein bestimmter Teil des Mediums vom Verdampfer zum Kondensator transportiert worden ist.A preferred embodiment of the invention provides that the capacitor with the heat source is connected as soon as a certain part of the medium from the evaporator has been transported to the condenser.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass immer derjenige Wärmetauscher als Verdampfer verschaltet wird, der eine bestimmte Menge des Mediums enthält, die größer ist als diejenige im anderen Wärmetauscher.A preferred embodiment of the invention provides that always one heat exchangers connected as an evaporator, which is a certain amount of the medium contains which is bigger than the one in the other heat exchanger.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Medium im Kondensator abgekühlt wird und dass das Medium im Verdampfer erhitzt wird.A preferred embodiment of the invention provides that the medium cooled in the condenser and that the medium is heated in the evaporator.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Abkühlung im Kondensator polytrop erfolgt.A preferred embodiment of the invention provides that the cooling in the Condenser polytrop occurs.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Wärmezufuhr im Verdampfer polytrop, erfolgt.A preferred embodiment of the invention provides that the heat in the evaporator polytropic occurs.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Wärmequellen wie Sonnenkollektoren, geothermische Wärmequellen, Brennstoffzellen und Gas- und/oder Öl-Brenner vorgesehen sind.A preferred embodiment of the invention provides that several heat sources like solar panels, geothermal heat sources, fuel cells and gas and / or oil burners are provided.

Dadurch ist der Betrieb des Kraftwerkes unabhängig von einer Wärmequelle. Die Betriebsdauer erhöht sich.Thereby is the operation of the power plant independent of a heat source. The operating time increased yourself.

Durch die Verwendung mehrer Energiequellen wird eine tageszeitliche und saisonale Unabhängigkeit erreicht.By The use of multiple energy sources will be a daily and seasonal independence reached.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Arbeitstaktung vorgesehen ist.A preferred embodiment of the invention provides that a working cycle is provided.

Dabei ist es äußert vorteilhaft, wenn die Abkühlung desjenigen Wärmetauschers mit der kleineren Stoffmenge dann erfolgt, wenn kein Medium vom einen zum anderen Wärmetauscher transportiert wird.there it is extremely advantageous when the cooling off of that heat exchanger with the smaller amount of substance then takes place when no medium from the one to the other heat exchanger is transported.

Hierdurch wird nach dem Druckausgleich ein Ausgleich der Wärme zwischen den beiden Wärmetauchern vermieden.hereby After pressure equalization, the heat is equalized between the two heat exchangers avoided.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Abkühlung desjenigen Wärmetauschers mit der kleineren Stoffmenge dann erfolgt, wenn kein Medium vom einen zum anderen Wärmetauscher transportiert wird.A preferred embodiment of the invention provides that the cooling of that heat exchanger with the smaller amount of substance then takes place when no medium from one to the other heat exchanger is transported.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen den Wärmetauschern für den Prozess nutzbare Energie durch die Stoffmenge transportiert wird.A preferred embodiment of the invention provides that between the heat exchangers for the process usable energy is transported through the amount of substance.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mehrere parallel arbeitende Wärmetauscher und Wärmetauscherkombinationen vorgesehen sind.A preferred embodiment of the invention provides that several parallel working heat exchangers and heat exchanger combinations provided are.

Damit kann eine kontinuierliche Gewinnung mechanischer Arbeit sichergestellt werden, auch wen das Kraftwerk getaktet arbeitet.This can be a continuous extraction mechanical work can be ensured, even if the power plant works clocked.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Kraftwerk zur autarken Energieversorgung von Gebäuden vorgesehen ist.A preferred embodiment of the invention provides that the power plant is intended for self-sufficient energy supply of buildings.

Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass im Kreislauf zwischen Verdampfer und Verflüssiger eine definierte Menge eines Mediums eingebracht ist.A Advantageous development of the invention provides that in the circulation between evaporator and condenser a defined amount of a medium is introduced.

Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Wärmetauscher solange als Verdampfer arbeitet, solange noch verdampfbares Medium vorhanden ist.A Advantageous development of the invention provides that the first heat exchangers as long as the evaporator works, as long as still vaporizable medium is available.

Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass steht dem ersten Wärmetauscher kein weiteres Medium mehr zur Verfügung der zweite Wärmetauscher der Wärmequelle, z. B. dem Sonnenkollektor zugeordnet wird und der erste Wärmetauscher dem Energiespeicher zugeordnet wird.A Advantageous development of the invention provides that stands the first heat exchanger no further medium available for the second heat exchanger the heat source, z. B. is associated with the solar collector and the first heat exchanger assigned to the energy store.

Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass, sobald der Sonnenkollektor keine ausreichende Wärmeenergie mehr zu liefern vermag, der Prozess umgedreht wird und dem Energiespeicher Wärme entzogen wird und entweder über den Sonnenkollektor an die Umwelt abgegeben oder einem weiteren Wärmespeicher zugeführt wird.A Advantageous development of the invention provides that, as soon as the solar panel does not provide sufficient heat energy anymore able, the process is reversed and deprived the energy storage heat and either over the Solar collector delivered to the environment or another heat storage supplied becomes.

Hierdurch kann das Kraftwerk auch dann noch Energie liefern, wenn keine Sonnenenergie mehr zur Verfügung steht. Dies ist insbesondere nachts der Fall. Es wird dabei die tagsüber eingestrahlte Wärmeenergie besonders gut ausgenutzt.hereby the power plant can still supply energy even if there is no more solar energy to disposal stands. This is especially the case at night. It will be the during the day radiated heat energy especially well used.

Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Prozessumkehrung, insbesondere bei Verwendung eines weiteren Wärmespeichers solange vollzogen wird, solange das Temperaturniveau zur Verdampfung des Mediums ausreicht.A Advantageous development of the invention provides that the process reversal, especially when using a further heat storage completed is, as long as the temperature level sufficient for evaporation of the medium.

Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen Verdampfer und Kondensator wenigstens eine Turbine vorgesehen ist.A Advantageous development of the invention provides that between Evaporator and condenser is provided at least one turbine.

Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Turbine ein Generator für elektrische Energie zugeordnet ist.A Advantageous development of the invention provides that the turbine a generator for electrical Energy is assigned.

Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Wärmetauscher-Turbine-Wärmetauscher-Anordnung vorgesehen sind, welche unterschiedliche Medien für unterschiedliche Temperaturniveaus beinhalten.A Advantageous development of the invention provides that several Heat exchanger turbine heat exchanger assembly are provided, which different media for different temperature levels include.

Hierdurch kann die in das System eingespeiste Energie nochmals besser ausgenutzt werden, wobei das Kraftwerk immer mit einem besseren Wirkungsgrad arbeitet.hereby can make even better use of the energy fed into the system be, with the power plant always with better efficiency is working.

Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, die dem Kraftwerk, insbesondere dem Wärmespeicher Wärmeenergie zu entnehmen vermag. Hiermit kann z.B. Brauchwasser erwärmt werden.A Advantageous development of the invention provides that a device is provided, the power plant, in particular the heat storage Thermal energy to remove. This may be e.g. Hot water to be heated.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass durch Nutzung dynamischer Expansionsräume mit Hilfe von Hubzylindern oder Gasballonen in einem wärmetechnischen Kraftwerk eine kombinierte Wärme- und Stromversorgung mit ausschließlich warmem (heißem) Wasser als Energielieferant möglich ist.advantageously, is provided by using dynamic expansion spaces with the help of lifting cylinders or gas balloons in a thermal power plant a combined heat and power with only warm (hot) water as an energy supplier is possible.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass, durch Nutzung dynamischer Expansionsräume mit Hilfe von Gasballone in einem wärmetechnischen Kraftwerk eine kombinierte Wärme- und Stromversorgung mit ausschließlich warmem(heißem) Wasser als Energielieferant möglich ist.advantageously, is provided that, by using dynamic expansion spaces with the help of gas balloons in a thermal power plant a combined heat and power with only warm (hot) water as Energy supplier possible is.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass, durch Nutzung dynamischer Expansionsräume mit Hilfe von wechselnden Massenungleichgewichten des Mediums zwischen Verdampfer und Kondensator in einem wärmetechnischen Kraftwerk eine kombinierte Wärme- und Stromversorgung mit ausschließlich warmem(heißem) Wasser als Energielieferant möglich ist.advantageously, is provided that, by using dynamic expansion spaces with the help of changing mass imbalances of the medium between evaporators and condenser in a thermo-technical Power plant a combined heat and power with only warm (hot) water as an energy supplier possible is.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Wärme nach der Nutzung im wärmetechnischen Kraftwerk in Langzeitwärmespeichern zwischengespeichert wird.advantageously, is provided that the heat after use in the thermal power plant in long-term heat storage is cached.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass am Wärmetauscher (als Verdampfer oder Kondensator arbeitend) jeweils ein oder mehrere Hubzylinder oder Gasballone angebracht sind. Die Hubzylinder sind am „oberen" Bereich der Verdampfer angeflanscht um hauptsächlich „Naß-, Satt-, oder Überhitzten Dampf" vom Wärmetauscher in den Hubkolben einzuleiten.advantageously, is provided that on the heat exchanger (working as evaporator or condenser) one or more Lifting cylinder or gas balloons are attached. The lifting cylinders are at the "upper" area of the evaporator flanged to mainly "wet, saturated, or superheated steam from the heat exchanger to be introduced into the reciprocating piston.

Die Hubzylinder oder Gasballone nehmen Dampf aus dem Wärmetauscher auf und führen eine mechanische Bewegung aus.The Lifting cylinders or gas balloons take steam out of the heat exchanger up and lead a mechanical movement.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der mechanischen Bewegung der Hubkolbens eine Kraft entgegenwirkt. Diese (Feder)Kraft ist der Drucksituation angepasst.advantageously, is provided that the mechanical movement of the reciprocating piston a Counteracts force. This (spring) force is adapted to the pressure situation.

Dabei ist es sehr vorteilhaft, wenn das zum Wärme- und Stofftransport vorgesehene Arbeitsmedium im Verdampfer beim Erwärmen zyklisch in größerer Menge vorhanden ist; wobei im gleichen Moment im Kondensator eine kleinere Menge Arbeitsmedium vorhanden ist.It is very advantageous if the intended for heat and mass transfer working fluid is present in the evaporator during heating cyclically in larger quantities; where in the same Mo ment in the condenser a smaller amount of working fluid is present.

Beim Erwärmen arbeiten Hubzylinder gegen eine der beim Prozess entstehende Druckkraft entsprechende (Feder)Kraft, die gegen die Ausbreitung des Hubzylinders gerichtet ist.At the Heat Lifting cylinders work against one of the pressure forces created during the process corresponding (spring) force acting against the spread of the lift cylinder is directed.

Dies führt zur Zurückführung des Hubzylinders beim Druckausgleich.This leads to Repatriation of the Lifting cylinder during pressure equalization.

An die Hubzylindern können mechanische Einheiten oder Hydraulikzylinder gekoppelt sein, welche einen Hydraulikmotor antreiben.At the lifting cylinders can be coupled to mechanical units or hydraulic cylinders, which drive a hydraulic motor.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das expandierte Medium vom Verdampfer kommend, einen oder mehrere am Kondensator angeflanschte Hubzylinder ausfährt.advantageously, it is provided that the expanded medium coming from the evaporator, one or more flanged on the condenser lift cylinder extends.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass in den Wärmtauschern und mit zu verdampfender Flüssigkeit gefüllte Gasballone eingebracht sind.advantageously, is provided that in the heat exchangers and with liquid to be evaporated filled Gas balloons are introduced.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Hubkolben und mit Hydraulikkolben mechanisch verbunden sein können, welche einen Hydraulikmotor oder ähnliches antreiben.advantageously, is provided that the reciprocating and mechanical piston with hydraulic can be connected which drive a hydraulic motor or the like.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Wärme beim Zurücktransport vom Erdwärmespeicher zum Haus nochmals zur Stromerzeugung genutzt wird.advantageously, is provided that the heat when returning from geothermal storage to the house is again used to generate electricity.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen oder deren Unterkombinationen.Further Advantages, special features and expedient developments of the invention emerge from the other dependent claims or their sub-combinations.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der einzigen Zeichnung weiter erläutert, wobei das Ausführungsbeispiel in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehen ist. Im Einzelnen zeigt die schematische Darstellung in:following the invention will be further explained with reference to the single drawing, wherein the embodiment in no way as a limitation of Invention is to be understood. In detail, the schematic shows Presentation in:

1 ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen wärmetechnischen Kraftwerkes. 1 a schematic block diagram of a thermal power plant according to the invention.

Dabei zeigt die einzige 1 einen schematischen Plan eines erfindungsgemäßen wärmetechnischen Kraftwerkes, in Form eines solarthermischen Kraftwerks.The only one shows 1 a schematic plan of a thermal power plant according to the invention, in the form of a solar thermal power plant.

Gerade bei Nutzung eines Solarkollektors als Wärmequelle, wie im gezeigten Beispiel, erfolgt Nutzung der Sonnenenergie in Form von Wärme mit Temperaturen von ca. 20 bis 200 Grad Celsius in einem Tag/Nacht-Zyklus und in mehreren inneren Zyklen, also von einem Wärmetauscher zum anderen unter Abgabe von Energie in den Turbinen.Just when using a solar collector as a heat source, as shown in FIG For example, solar energy is used in the form of heat with temperatures from about 20 to 200 degrees Celsius in a day / night cycle and in several internal cycles, ie from one heat exchanger to the other below Release of energy in the turbines.

Außerdem können alle Arten von Wärmeenergie im oben genannten Temperaturbereich für dieses Kraftwerk eingesetzt werden. Z.B. Öl- und Gasbrenner, Brennstoffzellenabwärme, Geothermie, Biogasprozesswärme, Abwärme aus Kraftwerken aller Art.In addition, everyone can Types of heat energy used in the above temperature range for this power plant become. For example, Oil- and gas burners, fuel cell waste heat, geothermal energy, biogas process heat, waste heat Power plants of all kinds.

Das wärmetechnisches Kraftwerk 100, bei dem eine Temperaturdifferenz zwischen einer Wärmequelle 1 und einer Wärmesenke (6) ausgenutzt wird, weist einen inneren geschlossenen Kreislauf (Gebildet durch die Elemente 2, 21, 5, 22 und 13) auf.The thermal power plant 100 in which a temperature difference between a heat source 1 and a heat sink ( 6 ) has an inner closed circuit (formed by the elements 2 . 21 . 5 . 22 and 13 ) on.

Der Kreislauf weist zwei zu einem Kreislauf verbundene Wärmetauscher 2 und 5 auf, durch welche ein Medium 3 zirkulieren kann, das thermische Energie aufnehmen zu vermag.The circuit has two heat exchangers connected to one another 2 and 5 on, through which a medium 3 can circulate, which can absorb thermal energy.

Die Wärmetauscher 2 und 5 jeweils von außen im Inneren gekühlt oder beheizt werden können, zur Übertragung der Wärmeenergie in den Wärmetauschern mit einem Übertragungsmittel sind gefüllte Leitungen 31 vorgesehen.The heat exchangers 2 and 5 can be cooled or heated from the outside in the interior, for transmission of heat energy in the heat exchangers with a transmission means are filled lines 31 intended.

Dadurch können die Wärmetauscher 2 und 5 wahlweise für das darin zirkulierende Medium 3 als Verdampfer oder als Kondensator arbeiten, wobei die Wärmequelle 1 und die Wärmesenke 6 jeweils entweder einem ersten Wärmetauscher 2 oder einem zweiten Wärmetauscher 5 zugeordnet werden können, wobei durch den durch die Wärmequelle 1 und die Wärmesenke 6 hervorgerufenen Temperaturunterschied der jeweilige Wärmetauscher 2, 5 ein Transport vom Medium 3 vom wärmeren Wärmetauscher zum kälteren erfolgt.This allows the heat exchangers 2 and 5 optionally for the medium circulating therein 3 work as an evaporator or as a capacitor, the heat source 1 and the heat sink 6 each either a first heat exchanger 2 or a second heat exchanger 5 can be assigned, by the by the heat source 1 and the heat sink 6 caused temperature difference of the respective heat exchanger 2 . 5 a transport from the medium 3 from the warmer heat exchanger to the colder.

Die Sperrventile 50, 51 dienen zur Unterbrechung der Verbindung der Wärmetauscher. Damit werden auch die in die Verbindung 21, 22 zwischen den Wärmetauschern 2, 5 als Energiewandler eingebauten, mit einem Stromgenerator 14 über die mechanische Kopplung 141 gekoppelten Turbinen 4 und 13 deaktiviert.The check valves 50 . 51 serve to interrupt the connection of the heat exchangers. This will also be in the connection 21 . 22 between the heat exchangers 2 . 5 built as an energy converter, with a power generator 14 over the mechanical coupling 141 coupled turbines 4 and 13 disabled.

In den Turbinen wird das gasförmige Medium 3 annähernd isentrop expandiert.In the turbines, the gaseous medium 3 expanded almost isentropically.

Des weiteren sind jedem Wärmespeicher ein Hubzylinder 15, 17 zugeordnet.Furthermore, each heat accumulator is a lifting cylinder 15 . 17 assigned.

Die Hubkolben können mit nicht in der Figur dargestellten Hydraulikkolben mechanisch verbunden sein, welche einen Hydraulikmotor oder ähnliches u.a. zur Energiegewinnung antreiben.The Lifting pistons can with hydraulic piston not shown in the figure mechanically be connected, which is a hydraulic motor or the like et al to generate energy.

Anstelle der Hubzylinder sind auch Gasballone möglich, die das zur Verfügung stehende Expansionsvolumen für das Medium noch vergrößern.Instead of The lifting cylinders are also gas balloons possible, the available Expansion volume for to enlarge the medium.

Die Wärmesenke 6 ist durch einen Wärmespeicher 6a in Form eines großen Wassertanks ausgebildet.The heat sink 6 is through a heat storage 6a formed in the form of a large water tank.

Eine vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, die dem Kraftwerk, insbesondere dem Wärmespeicher Wärmeenergie zu entnehmen vermag. Dies kann durch Entnahme von angewärmten Brauchwasser aus dem Wassertank erfolgen.A Advantageous development of the invention provides that a device is provided, the power plant, in particular the heat storage Thermal energy to remove. This can be done by removing warmed up service water out of the water tank.

Die Abfolge der Öffnungen der Ventile 50, 51, 60, 61, 70, 71, 80, 90, 91 steuert eine Kreislaufsteuerung 101, die mittels die Aufschaltung der Wärmesenke 6 oder der Wärmequelle 1 auf den jeweiligen abkühlenden oder aufwärmenden Wärmetauscher 2 oder 5 sowie die Zirkulation des Mediums 3 im Kreislauf 2, 21, 5, 22, 13 steuert. Zur Ermittlung der jeweiligen Temperaturen ist die Kreislaufsteuerung 101 mit Temperatur- und Druckfühlern 102 verbunden, die die aktuelle Temperatur des Mediums 3 und den Druck in den jeweiligen Wärmetauschern 2, 5 messen.Sequence of apertures of valves 50 . 51 . 60 . 61 . 70 . 71 . 80 . 90 . 91 controls a circulation control 101 , by means of the connection of the heat sink 6 or the heat source 1 to the respective cooling or warming heat exchanger 2 or 5 as well as the circulation of the medium 3 in the cycle 2 . 21 . 5 . 22 . 13 controls. To determine the respective temperatures is the circulation control 101 with temperature and pressure sensors 102 connected to the current temperature of the medium 3 and the pressure in the respective heat exchangers 2 . 5 measure up.

Die Kreislaufsteuerung 101 ist dabei so eingerichtet, dass das Medium 3 bis zum Erreichen eines Druckgleichgewichtes oder eines definierten Druckverhältnisses zwischen erstem Wärmetauscher 2 und zweitem Wärmetauscher 5 dem als Kondensator, also dem abkühlenden Wärmetauscher zugeführt wird.The circulation control 101 is set up so that the medium 3 until reaching a pressure equilibrium or a defined pressure ratio between the first heat exchanger 2 and second heat exchanger 5 which is supplied as a capacitor, ie the cooling heat exchanger.

Die Restenergie im Wärmetauscher mit der geringeren Menge an Medium 3 – im Beispiel Wärmetauscher 2 – wird zu einem Energiespeicher 6 (Wärmesenke) transportiert.The residual energy in the heat exchanger with the smaller amount of medium 3 - In the example heat exchanger 2 - becomes an energy store 6 (Heat sink) transported.

Eine Konfiguration der Kreislaufsteuerung 101 sieht vor, dass immer derjenige Wärmetauscher 2 oder 5 als Verdampfer verschaltet (beheizt) wird, der aktuell eine größere Menge des Mediums 3 enthält, als diejenige Menge des Mediums 3 im anderen Wärmetauscher.A configuration of the circulation control 101 provides that always the one heat exchanger 2 or 5 connected as an evaporator (heated), the currently a larger amount of the medium 3 contains, as that amount of the medium 3 in the other heat exchanger.

Dem entsprechend erfolgt die Abkühlung desjenigen Wärmetauschers 2 oder 5 mit der kleineren aktuell enthaltenen Menge an Medium 3 durch Verschaltung mit der Wärmesenke dann, wenn kein Medium 3 vom einen zum anderen Wärmetauscher 2, 5 transportiert wird. Die Abkühlung im Wärmetauscher erfolgt polytrop. Die Wärmezufuhr im Wärmetauscher erfolgt polytrop.Accordingly, the cooling of that heat exchanger takes place 2 or 5 with the smaller amount of medium currently contained 3 by interconnection with the heat sink if no medium 3 from one to the other heat exchanger 2 . 5 is transported. The cooling in the heat exchanger is polytropic. The heat in the heat exchanger is polytropic.

Es können mehrere Kreisläufe mit Wärmetauschern und Turbine/n und/oder Hubzylindern vorgesehen sind, welche unterschiedliche Medien für unterschiedliche Temperaturniveaus beinhalten.It can several circuits with heat exchangers and turbine and / or lifting cylinders are provided, which are different Media for different Include temperature levels.

Das ermöglicht feste optimal abgestimmte Kreisläufe für bestimmte Temperaturdifferenzen, unabhängig von der Temperaturdifferenz der Wärmequelle und Wärmesenke.The allows fixed optimally coordinated circuits for certain Temperature differences, independent from the temperature difference of the heat source and heat sink.

In den Wärmtauschern 2, 5 sind mit leicht verdampfender Flüssigkeit (früher oder gleichzeitig siedend wie das Medium 3) gefüllte Gasballone 16 eingebracht. Diese unterstützen die Verbringung des Mediums 3 von einem Wärmetauscher zum anderen.In the heat exchangers 2 . 5 are with slightly evaporating liquid (earlier or at the same time boiling as the medium 3 ) filled gas balloons 16 brought in. These support the shipment of the medium 3 from one heat exchanger to another.

Im Folgenden wird die Figur nochmals mit mehr Einzelheiten zur Zusammenwirkung der Elemente beschrieben:
Die Wärmequelle 1 ist als Sonnenkollektor ausgebildet, der während den Tagstunden solare Wärme aufzunehmen vermag und diese im abgebildeten Zustand gerade noch – da schon bald zu leer – einem Wärmetauscher 2 zuführt, der ein Medium 3 zu erhitzen (verdampfen) vermag. Wärmequellen können auch Langzeitwärmespeicher sein.In the following, the figure will be described again with more details on the interaction of the elements:
The heat source 1 is designed as a solar collector, which is able to absorb solar heat during the daytime and this just in the illustrated state - since soon too empty - a heat exchanger 2 which supplies a medium 3 to heat (evaporate) able. Heat sources can also be long-term heat storage.

Als Medium 3 können verschiedenartigste Stoffe oder Stoffgemische, die vorzugsweise bei ca. 30–100 °C verdampfen, vorgesehen sein, die den Umgebungsbedingungen genügen. Oftmals wird ein Gemisch aus H₂O und NH₃ verwandt.As a medium 3 can be provided various substances or mixtures of substances, which preferably evaporate at about 30-100 ° C, which meet the environmental conditions. Often, a mixture of H ₂ O and NH ₃ is used.

Hier sind auch Alkohole, auch höherwertige, Butan, Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW), oder Mischungen aus Methylenchlorid möglich.Here are also alcohols, also higher-value, butane, Fluoro-chloro-hydrocarbons (CFC), or mixtures of methylene chloride possible.

Das durch die zugeführte thermische Energie vorzugsweise annähernd isochor erhitzte, insbesondere dabei verdampfte Medium 3 wird über eine Turbine 4 einem als Verflüssiger arbeitenden Wärmetauscher 5 zugeführt.The by the supplied thermal energy preferably approximately isochoric heated, in particular vaporized medium 3 is about a turbine 4 a working as a condenser heat exchanger 5 fed.

Die Turbine 4 vermag die ihr durch die annähernd isentrope Entspannung des Mediums 3 zugeführte Energie in Form von Arbeit abzugeben.The turbine 4 you can do that by the almost isentropic relaxation of the medium 3 supply energy in the form of work.

Das durch die zugeführte thermische Energie erhitzte Medium 3 im Wärmetauscher 2 wird unter der Erhöhung des Druckes im Wärmetauscher 2 zudem in einen Hubzylinder 15 expandiert.The heated by the supplied thermal energy medium 3 in the heat exchanger 2 is under the increase in pressure in the heat exchanger 2 also in a lifting cylinder 15 expanded.

Des weiteren können, wie dargestellt, in den Wärmetauschern 2 und 5 Gasballone 16 vorgesehen sein, die mit einer Flüssig keit bzw. einem Gas gefüllt sind, das einen niedrigeren Siedepunkt als das Medium 3 hat.Furthermore, as shown, in the heat exchangers 2 and 5 gas balloon 16 be provided, which are filled with a liquid keit or a gas having a lower boiling point than the medium 3 Has.

Die Ausdehnung der Gasballone 16 mit dem leicht verdampfendem Medium kann die Expansion in den Hubzylinder 15 unterstützen.The extent of the gas balloons 16 with the slightly evaporating medium, the expansion in the lifting cylinder 15 support.

Der Hubzylinder 15 vermag Arbeit zu verrichten. An den Hubzylindern 15 und 17 wirkt auch eine Gegenkraft(Feder) die der Hubbewegung entgegenwirkt und diese beim Druckausgleich zurückfährt. Diese Gegenkraft bewirkt bei nachfolgender Zuführung des Mediums 3 in den Wärmetauscher 5 eine Rückbewegung des Hubzylinders 15.The lifting cylinder 15 can do work. At the lifting cylinders 15 and 17 also acts a counterforce (spring) which counteracts the lifting movement and this moves back during pressure equalization. This counterforce causes subsequent Zufüh tion of the medium 3 in the heat exchanger 5 a return movement of the lifting cylinder 15 ,

Nach der Erhitzung wird die Verbindung zwischen Wärmtauscher 2 und 5 geöffnet.After heating, the connection between the heat exchanger 2 and 5 open.

Bei der Zuführung von Medium 3 in Wärmetauscher 5 wird ein Teil von Medium 3 in den Hubzylinder 17 expandiert. Dies geschieht bis zum Druckausgleich zwischen den Wärmetauschern und zum Gewinn von mechanischer Energie. Der Druckausgleich bewirkt auch ein zurückfahren von Hubzylinder 15.When feeding medium 3 in heat exchangers 5 becomes a part of medium 3 in the lifting cylinder 17 expanded. This is done until the pressure equalization between the heat exchangers and the gain of mechanical energy. The pressure compensation also causes a return stroke of lifting cylinder 15 ,

Das Medium in den Gasballonen 16 kann kondensieren.The medium in the gas balloons 16 can condense.

Nun wird die Verbindung zwischen Wärmtauscher 2 und 5 geschlossen.Now the connection between heat exchanger 2 and 5 closed.

Dem Wärmetauscher 5 ist ein Wärmespeicher 6 zugeordnet, der als Warmwasserboiler ausgebildet sein kann.The heat exchanger 5 is a heat storage 6 assigned, which can be designed as a hot water boiler.

Im Wärmetauscher 2 ist eine endliche Menge des Mediums 3 vorhanden.In the heat exchanger 2 is a finite amount of the medium 3 available.

Der Wärmetauscher 5, der nunmehr die größere Menge des Mediums 3 enthält wird erhitzt, arbeitet also im Folgenden als Verdampfer, wohingegen der Wärmetauscher 2 mit der geringeren Menge des Mediums 3 abgekühlt wird, und somit zum Kondensator wird.The heat exchanger 5 , which is now the larger amount of the medium 3 contains is heated, so in the following works as an evaporator, whereas the heat exchanger 2 with the smaller amount of medium 3 is cooled, and thus becomes the capacitor.

Spätestens sobald das gesamte Medium 3 im als Verdampfer arbeitenden Wärmetauscher 2 verdampft ist, werden die Verbindungsleitungen 7 und 8 zwischen dem Sonnenkollektor 1 und dem Wärmetauscher 2 durch Ventile 70 und 71 unterbrochen. Stattdessen werden Verbindungsleitungen 9 und 10 zwischen dem Sonnenkollektor 1 und dem Wärmetauscher 5 durch Ventile 80 und 81 freigegeben.At the latest as soon as the entire medium 3 in operating as an evaporator heat exchanger 2 evaporated, the connecting lines 7 and 8th between the solar collector 1 and the heat exchanger 2 through valves 70 and 71 interrupted. Instead, connecting lines 9 and 10 between the solar collector 1 and the heat exchanger 5 through valves 80 and 81 Approved.

Die Verbindung zwischen dem Wärmetauscher 5 und dem Wärmespeicher 6, (Leitungen 11 und 12) wird dabei durch Ventile 90 und 91 unterbrochen. Stattdessen wird eine Verbindung zwischen dem Wärmespeicher 6 und dem Wärmetauscher 2 mittels Ventilen 60 und 61 freigegeben.The connection between the heat exchanger 5 and the heat storage 6 , (Cables 11 and 12 ) is doing by valves 90 and 91 interrupted. Instead, a connection between the heat storage 6 and the heat exchanger 2 by means of valves 60 and 61 Approved.

Der Wärmetauscher 2 arbeitet nun als Verflüssiger, wohingegen der Wärmetauscher 5 und als Verdampfer arbeitet, der dem Sonnenkollektor 1 zugeordnet ist. Das Medium 3 wird nun vom Wärmetauscher 6 zum Wärmetauscher 2 transportiert.The heat exchanger 2 now works as a condenser, whereas the heat exchanger 5 and works as an evaporator, the solar panel 1 assigned. The medium 3 is now from the heat exchanger 6 to the heat exchanger 2 transported.

Die Erwärmung von Wärmetauscher 5 bewirkt nun eine Erhöhung des Druckes im Wärmetauscher 5 und eine Expansion des optional vorhandenen Hubzylinders 17. Dies wird unterstützt durch die Verdampfung und Expansion des Mediums in den Gasballonen 16. Der Hubzylinder 17 vermag wiederum bei der Auslenkung Arbeit zu verrichten.The heating of heat exchangers 5 now causes an increase in the pressure in the heat exchanger 5 and an expansion of the optional existing lift cylinder 17 , This is supported by the evaporation and expansion of the medium in the gas balloons 16 , The lifting cylinder 17 in turn is able to perform work during the deflection.

Die dem Wärmetauscher 2 entnommene Energie wird einem Wärmespeicher 6 zugeführt, der als Warmwasserboiler ausgeführt werden kann.The heat exchanger 2 taken energy is a heat storage 6 supplied, which can be designed as a hot water boiler.

Die Verbindung zwischen den Wärmetauschern 2 und 5 wird wieder über eine Turbine hergestellt, wodurch erhitztes Medium 3 vom Wärmetauscher 5 zum Wärmetauscher 2 strömt und dabei Arbeit in der Turbine verrichtet.The connection between the heat exchangers 2 and 5 is again made via a turbine, creating heated medium 3 from the heat exchanger 5 to the heat exchanger 2 flows while doing work in the turbine.

Der Prozess wiederholt sich immer wieder. Es wird immer der jeweilige abzukühlende Wärmetauscher mit dem Wärmespeicher 6 und der zu erhitzende Wärmetauscher mit dem Sonnenkollektor 1 verbunden. Hierzu dienen die Verbindungsleitungen 7, 8, 9, 10, 11 und 12 sowie die Ventile 60, 61, 70, 71, 80, 81, 90 und 91.The process is repeated again and again. It is always the respective cooled heat exchanger with the heat storage 6 and the heat exchanger to be heated with the solar collector 1 connected. The connecting lines are used for this purpose 7 . 8th . 9 . 10 . 11 and 12 as well as the valves 60 . 61 . 70 . 71 . 80 . 81 . 90 and 91 ,

Es ist möglich, dass die Turbine 4 auch bei diesem Prozess Verwendung findet. Das Medium 3 kann aber auch durch eine Turbine 13 geleitet werden. Leitungen zwischen den Wärmetauschern und den Turbinen 4 und 13 lassen sich für den jeweils ablaufenden Prozess durch Ventile 50 und 51 sperren bzw. freigeben.It is possible that the turbine 4 is also used in this process. The medium 3 but also by a turbine 13 be directed. Lines between the heat exchangers and the turbines 4 and 13 can be controlled by valves for the respective process 50 and 51 lock or release.

Des weiteren ist es denkbar, dass die beschriebene Prozessumkehr schon erfolgt, wenn eine definierte bzw. die gesamte Menge des Mediums 3 vom Wärmetauscher 2 zum Wärmetauscher 5 transportiert worden ist.Furthermore, it is conceivable that the process reversal described already takes place when a defined or the entire amount of the medium 3 from the heat exchanger 2 to the heat exchanger 5 has been transported.

Sinkt das Temperaturniveau des Sonnenkollektors 1 unter das des Wärmespeichers 6, was vor allem nachts, also bei stark verringerter Energieeinstrahlung auf den als Energiequelle Anwendung findenden Sonnenkollektor, der Fall ist, so wird nunmehr dem Wärmespeicher 6 Energie entzogen und dem Sonnenkollektor 1 als Wärmesenke zugeführt. Dabei ist es aber auch denkbar, dass ein weiterer, nicht dargestellter Wärmespeicher vorgesehen ist, der anstatt des Sonnenkollektors 1 nunmehr als Wärmesenke Verwendung findet. Die bei der Abkühlung (Verflüssigung) frei werdende Energie wird dadurch auch noch ausgenutzt. Bei Verwendung des angesprochenen zweiten Wärmespeichers kann der Prozess mehrfach hintereinander ausgeführt werden, bis des Temperaturniveau nicht mehr zur Verdampfung ausreicht.Decreases the temperature level of the solar collector 1 under the heat storage 6 What is the case especially at night, so with greatly reduced energy radiation on the solar collector used as an energy source, so now is the heat storage 6 Energy deprived and the solar panel 1 supplied as a heat sink. But it is also conceivable that another, not shown heat storage is provided, instead of the solar panel 1 now used as a heat sink. The energy released during cooling (liquefaction) is thereby also exploited. When using the mentioned second heat storage, the process can be performed several times in succession until the temperature level is no longer sufficient for evaporation.

Den Turbinen 4 und 13 kann ein Generator 14 zugeordnet sein, der elektrische Energie liefert. Es ist aber auch denkbar, dass die Turbinen zum Antrieb beliebiger, mechanische Energie benötigender Geräte verwendet werden. Hierzu gehören auch Klimaanlagen und Wärmepumpen.The turbines 4 and 13 can be a generator 14 be assigned, which provides electrical energy. But it is also conceivable that the turbines are used to drive any mechanical energy-consuming devices. This includes Klimaan lay and heat pumps.

Es ist des weiteren denkbar, dass mehrere Wärmetauscher-Turbine-Wärmetauscher-Anordnungen vorgesehen sind, die wechselweise mit dem Sonnenkollektor bzw. dem/den Wärmespeicher/n verbunden werden können. Diese verschiedenen Anordnungen können unterschiedliche Medien enthalten, die auf unterschiedlichen Temperaturniveaus arbeiten.It is also conceivable that several heat exchanger turbine-heat exchanger arrangements provided are alternately connected to the solar panel or the / the heat storage / s can be. These different arrangements can use different media which work at different temperature levels.

Denkbar ist aber auch, dass die Wärmekraftmaschine andere Wärmequellen wie z.B. Heizkessel, Geothermie (Erdwärme) oder die Abwärme von Brennstoffzellen nutzt.Conceivable but it is also that the heat engine other heat sources such as. Boiler, geothermal energy (geothermal) or the waste heat of fuel cells uses.

Durch eine Anordnung mehrere parallel arbeitender Wärmetauscher 2 und 5 kann eine kontinuierliche Versorgung mit mechanischer Energie sichergestellt werden. Dabei wird dann jeweils einer Wärmetauscherkombination Energie in Form von Arbeit entzogen, während eine weitere Kombination für den nächsten Prozesstakt vorbereitet wird.By arranging a plurality of parallel heat exchangers 2 and 5 a continuous supply of mechanical energy can be ensured. In this case, one heat exchanger combination is then deprived of energy in the form of work, while another combination is prepared for the next process cycle.

Das wärmetechnische Kraftwerk kann zur kombinierten Wärme und Stromversorgung von Häusern über den Wärmespeicher 6 und die Turbinen 4 und 13 ausgelegt werden, es kann beispielsweise mit Solar-, Erd-, oder Brennstoffzellenwärme, oder gar einer Kombination dieser als Wärmequellen arbeiten.The thermal power plant can be used for combined heat and power supply of houses through the heat storage 6 and the turbines 4 and 13 be designed, for example, it can work with solar, Erd-, or fuel cell heat, or even a combination of these as heat sources.

Hierbei steht z.B. im Sommer über thermische Solarzellen sehr viel an Solarwärme zur Verfügung, die normalerweise in einem Haus zur warmen Sommerzeit nicht abgerufen wird.in this connection is e.g. in the summer over Solar thermal cells have a lot of solar heat available normally not in a house during the warm summer time becomes.

Der nicht nutzbare Wärmeanteil wird in Wärmespeichern in den unterschiedlichsten Ausführungen über längere Zeit (Stunden, Tage, Wochen, Monate, ...) zwischengespeichert.Of the unusable heat content is stored in heat storage in a wide variety of designs over a long period of time (Hours, days, weeks, months, ...) cached.

Beim Rücktransport vom Wärmespeicher zur Hausversorgung kann diese Wärme nochmals zur Stromerzeugung genutzt werden.At the repatriation from the heat storage This heat can be used for home care be used again for power generation.

Durch diese mehrfache Nutzung und durch die große Menge an Solarenergie im Sommer kann eine Stromerzeugung mit Solar- oder Erdwärme sowie Brennstoffzellenabwärme effektiv betrieben werden.By this multiple use and by the large amount of solar energy in the Summer can be a power generation with solar or geothermal heat and fuel cell waste heat effectively operate.

Im Folgenden ist der Arbeitsprozess nochmals anhand der Figur genau erklärt:
Tagsüber wird die Wärmemenge Q1 mit Hilfe eines Sonnenkollektors bzw. einer Wärmequelle 1 aufgenommen und über Dampfturbinen 4, 14 zum Teil in elektrische Energie Q3 umgewandelt.In the following, the working process is explained again with reference to the figure:
During the day, the amount of heat Q1 with the help of a solar collector or a heat source 1 taken up and over steam turbines 4 . 14 partly converted into electrical energy Q3.

Über die Wärmetauscher 2 und 5 wird die restliche Wärmemenge Q2 einem Wärmespeicher 6 zugeführt und gespeichert.About the heat exchangers 2 and 5 becomes the remaining heat quantity Q2 a heat storage 6 supplied and stored.

Kondensiert wird mit kaltem Wasser (ca. 1 bis 100 Grad Celsius) aus einer Wärmesenke bzw. dem Wärmespeicher 6.Condensation with cold water (about 1 to 100 degrees Celsius) from a heat sink or the heat storage 6 ,

Bei Nacht verdampft die Restwärmemenge Q2 aus dem Wärmespeicher 6 das leicht verdampfende Stoffgemisch in dem Wärmetauschern 2 und 5. Über die Dampfturbinen 4 und 13 erzeugt das Stoffgemisch elektrische Energie Q5.At night, the residual heat quantity Q2 evaporates from the heat storage 6 the easily evaporating mixture in the heat exchangers 2 and 5 , About the steam turbines 4 and 13 generates the mixture of electrical energy Q5.

Die Restwärmemenge Q4 wird über den dann kalten Sonnenkollektor bei Nacht an die Umgebung abgegeben oder in einem Wärmespeicher abgeführt bzw. abgekühlt.The Residual heat Q4 will be over the then cold solar panel at night to the environment or in a heat storage dissipated or cooled.

Eine Wärmemenge Q6 verbleibt bei Bedarf im Wärmespeicher 1 (Solarkollektor) oder 6 zur Warmwassernutzung des Gebäudes bzw. zu Heizzwecken.A quantity of heat Q6 remains in the heat storage as needed 1 (Solar collector) or 6 for hot water use of the building or for heating purposes.

Man kann also zwischen einem inneren, sich zwischen den Wärmetauschern und direkt durch die Zirkulation des Mediums 3 definierten Zyklus und einem „Oberzyklus" unterscheiden, der die Verbringung von Energie zwischen der Wärmesenke und der Wärmequelle (ggf. mit gegenläufiger Funktion) unter zu Hilfenahme des inneren Zyklus bewirkt.So you can between an inner, between the heat exchangers and directly through the circulation of the medium 3 Distinguished cycle and a "top cycle", which causes the transfer of energy between the heat sink and the heat source (possibly with opposite function) with the help of the internal cycle.

Die Wärmetauscher 2 und 5 sind im Folgenden nach Ihrer Funktion (Kondensator/Verdampfer bezeichnet).The heat exchangers 2 and 5 are hereinafter referred to their function (condenser / evaporator).

Oberzyklus 1 (beispielsweise Tagbetrieb):Upper Cycle 1 (for example Day mode):

Innerer Zyklus 1:Inner cycle 1:

Anfangs befinden sich in beiden Wärmetauscher (2 und 5) die gleiche Menge an verdampfbarem Stoff oder Stoffgemisch.Initially, in both heat exchangers ( 2 and 5 ) the same amount of vaporizable substance or mixture of substances.

Im inneren Zyklus 1 wird ein leicht verdampfbarer Stoff oder Stoffgemisch z.B. H₂O/NH₃ das sich in einem Wärmetauscher bzw. Kondensator 2 befindet über eine Wärmequelle 1 erhitzt, verdampft und überhitzt. Dieser Dampf expandiert zum Teil in einen Hubzylinder 15 (oder auch einen Gasballon) und lässt diesen eine mechanische Bewegung ausführen. Danach wird der Dampf aus dem Hubzylinder 15 und aus dem Wärmetauscher 2 durch die Turbine 4 geleitet, indem Ventil 50 geöffnet wird. Diese Expansion, die große Mengen Dampf transportiert, wird durch Gasballone 16, gefüllt mit einem leicht verdampfbaren Medium(Verdampfungstemperatur ca. 20–100 Grad Celsius) unterstützt. D.h. beim Druckabfall und hoher Temperatur dehnen sich die Gasballone 16 aus und treiben das Stoffgemisch H₂O/NH₃ durch die Turbine 4. Durch eine Gegenkraft am Hubzy linder 15 wird dieser evakuiert und die mechanische Bewegung zurückgeführt.In the inner cycle 1 is an easily vaporizable substance or mixture of substances such as H ₂ O / NH ₃ which is in a heat exchanger or condenser 2 located above a heat source 1 heated, evaporated and overheated. This steam partially expands into a lift cylinder 15 (or a gas balloon) and lets them perform a mechanical movement. Thereafter, the steam from the lift cylinder 15 and from the heat exchanger 2 through the turbine 4 passed by valve 50 is opened. This expansion, which transports large quantities of steam, is through gas balloons 16 , filled with an easily evaporable medium (evaporation temperature about 20-100 degrees Celsius) supported. This means that the gas balloons expand during the pressure drop and high temperature 16 and drive the mixture H ₂ O / NH ₃ through the turbine 4 , By an opposing force on Hubzy linder 15 this is evacuated and the mechani attributed to the movement.

Der entspannte Dampf aus bzw. nach der Turbine 4 wird in einem abgekühlten Wärmetauscher bzw. Kondensator 5 kondensiert und zwischengespeichert wobei ein Teil des Stoffgemisches wiederum in den Hubkolben 17 (oder auch einen Gasballon) geleitet wird und eine Hubbewegung ausführt.The relaxed steam from or to the turbine 4 is in a cooled heat exchanger or condenser 5 condensed and cached with a portion of the mixture in turn in the reciprocating 17 (or a gas balloon) is passed and performs a lifting movement.

Jetzt befindet sich eine wesentlich größere Stoffmenge in Wärmetauscher 5 als in Wärmetauscher 2.Now there is a much larger amount of substance in the heat exchanger 5 as in heat exchangers 2 ,

Die Wärmetauscher bzw. Kondensatoren 5 und 2 sind nach Skizze mit der Wärmequelle 1 und dem Wärmespeicher 6 verbunden. Die Schaltventile 50 bis 91 gewährleisten die gewünschte Verbindung.The heat exchangers or capacitors 5 and 2 are after sketch with the heat source 1 and the heat storage 6 connected. The switching valves 50 to 91 ensure the desired connection.

Wärmezuführung über Rohrleitung 8 und Wärmerückführung über Rohrleitung 7.Heat supply via pipeline 8th and heat recovery via pipeline 7 ,

Die Ventile 60, 61, 80, 81 sind geschlossen und Ventil 70 und 71 geöffnet.The valves 60 . 61 . 80 . 81 are closed and valve 70 and 71 open.

Kältezuführung über Rohrleitung 12 und Kälterückführung über Rohrleitung 11. Ventil 90 und 91 geöffnet.Refrigeration over piping 12 and cold recirculation via pipeline 11 , Valve 90 and 91 open.

Druckleitung zur Turbine: Ventil 51 geschlossen und Ventil 50 geöffnet.Pressure line to the turbine: valve 51 closed and valve 50 open.

Der innere Zyklus 1 arbeitet so lange, bis der Stoff oder Stoffgemisch im Wärmetauscher bzw. Kondensator 2 zum Großteil verdampft ist und nach öffnen von Ventil 50 ein Druckausgleich und eine Massenverschiebung zwischen den Wärmetauschern stattgefunden hat. Nach dem Druckausgleich wird Ventil 50 geschlossen damit die Stoffmasse nicht zurückströmt.The inner cycle 1 works until the substance or substance mixture in the heat exchanger or condenser 2 for the most part is evaporated and after opening valve 50 a pressure equalization and a mass shift between the heat exchangers has taken place. After pressure equalization valve becomes 50 closed so that the pulp does not flow back.

Innerer Zyklus 2:Inner cycle 2:

Nun befindet sich der Großteil des Stoff oder Stoffgemisches im Wärmetauscher bzw. Kondensator 5 in gasförmigen sowie flüssigem und abgekühltem Zustand.Now the majority of the substance or substance mixture is in the heat exchanger or condenser 5 in gaseous as well as liquid and cooled state.

Danach werden durch Ventile die Rohrleitungen so miteinander verbunden, dass die Wärmequelle 1 mit dem Wärmetauscher bzw. Kondensator 5 verbunden wird.Thereafter, the pipes are connected by valves so that the heat source 1 with the heat exchanger or condenser 5 is connected.

Wärmezuführung über Rohrleitung 10 und Wärmerückführung über Rohrleitung 9.Heat supply via pipeline 10 and heat recovery via pipeline 9 ,

Ventil 70 und 71 geschlossen und Ventil 80 und 81 geöffnet.Valve 70 and 71 closed and valve 80 and 81 open.

Kältezuführung über Rohrleitung 12 und Kälterückführung über Rohrleitung 11.Refrigeration over piping 12 and cold recirculation via pipeline 11 ,

Ventil 90 und 91 geschlossen und Ventil 60 und 61 geöffnet.Valve 90 and 91 closed and valve 60 and 61 open.

Druckleitung zur Turbine: Ventil 50 geschlossen und Ventil 51 nach Aufheizphase geöffnet.Pressure line to the turbine: valve 50 closed and valve 51 opened after heating.

Das leicht verdampfbare Stoff (Medium 3) oder Stoffgemisch z.B. H₂O/NH₃ das sich im Wärmetauscher bzw. Kondensator 5 befindet, wird über eine Wärmequelle 1 im inneren Zyklus 2 erhitzt, verdampft und überhitzt. Dieser Dampf expandiert zum Teil in einen Hubzylinder 17. Danach wird der Dampf aus dem Hubzylinder 17 und aus dem Wärmetauscher 5 durch die Turbine 13 geleitet, indem Ventil 51 geöffnet wird.The easily evaporable substance (Medium 3 ) or mixture of substances, for example H ₂ O / NH ₃ which is in the heat exchanger or condenser 5 is located, via a heat source 1 in the inner cycle 2 heats, vaporizes and overheats. This steam partially expands into a lift cylinder 17 , Thereafter, the steam from the lift cylinder 17 and from the heat exchanger 5 through the turbine 13 passed by valve 51 is opened.

Diese Expansion, die große Mengen Dampf transportiert, wird durch Gasballone 16, gefüllt mit einem leicht verdampfbaren Medium(Verdampfungstemperatur ca. 20–100 Grad Celsius) unterstützt. D.h. beim Druckabfall und hoher Temperatur dehnen sich die Gasballone 16 aus und treiben das Stoffgemisch H₂O/NH₃ durch die Turbine 13. Durch eine Gegenkraft am Hubzy linder 17 wird dieser evakuiert und die mechanische Bewegung zurückgeführt.This expansion, which transports large quantities of steam, is through gas balloons 16 , filled with an easily evaporable medium (evaporation temperature about 20-100 degrees Celsius) supported. This means that the gas balloons expand during the pressure drop and high temperature 16 and drive the mixture H ₂ O / NH ₃ through the turbine 13 , By an opposing force on Hubzy linder 17 this is evacuated and the mechanical movement is returned.

Der entspannte Dampf aus bzw. nach der Turbine 13 wird in einem abgekühlten Wärmetauscher bzw. Kondensator 2 kondensiert und zwischengespeichert wobei ein Teil des Stoffgemisches wiederum in den Hubkolben 15 geleitet wird und eine Hubbewegung ausführt.The relaxed steam from or to the turbine 13 is in a cooled heat exchanger or condenser 2 condensed and cached with a portion of the mixture in turn in the reciprocating 15 is guided and performs a lifting movement.

Der innere Zyklus 2 arbeitet so lange, bis der Stoff oder Stoffgemisch im Wärmetauscher bzw. Kondensator 5 zum Großteil verdampft ist und nach öffnen von Ventil 51 ein Druckausgleich und eine Massenverschiebung zwischen den Wärmetauschern stattgefunden hat. Nach dem Druckausgleich wird Ventil 51 geschlossen damit die Stoffmasse nicht zurückströmt.The inner cycle 2 works until the substance or substance mixture in the heat exchanger or condenser 5 for the most part is evaporated and after opening valve 51 a pressure equalization and a mass shift between the heat exchangers has taken place. After pressure equalization valve becomes 51 closed so that the pulp does not flow back.

Die beiden Dampfturbinen 4 und 13 sind mechanisch miteinander gekoppelt um einen kontinuierlichen Antrieb des Generators 14 zu gewährleisten. Weiterhin können beliebig viele Verdampfungs- bzw. Kondensationseinheiten zur Laufruhe bzw. zur Leistungssteigerung zugeschaltet werden. Zusätzlich kann auch mit Hilfe eines Schwungrades oder ähnlichem die Laufruhe verbessert werden.The two steam turbines 4 and 13 are mechanically coupled to each other to a continuous drive of the generator 14 to ensure. Furthermore, any number of evaporation or condensation units can be switched on for smoothness and performance improvement. In addition, the smoothness can also be improved with the help of a flywheel or the like.

Nach innerem Zyklus 2 kommt wieder innerer Zyklus 1 usw.To inner cycle 2 comes back inside cycle 1 and so on

Erst nach Beendigung der Wärmezufuhr über Wärmequelle 1 wird auf Oberzyklus 2 umgeschaltet.Only after completion of the heat supply via heat source 1 is switched to upper cycle 2.

Oberzyklus 2 (beispielsweise Nachtbetrieb):Upper Cycle 2 (for example Night mode):

Wärmequelle 1 wird im Folgenden zu Wärmesenke 1.heat source 1 will become Wär mesenke 1 ,

Wärmespeicher 6 wird im Folgenden zu Wärmequelle 6.heat storage 6 will become heat source in the following 6 ,

Ist der Wärmespeicher 6 gefüllt, wird die Anlage mithilfe von Ventilen (Figur) so umgeschaltet, dass der Wärmespeicher 6 als Wärmequelle und die Bisherige Wärmequelle 1 als Wärmesenke genutzt wird.Is the heat storage 6 filled, the system is switched by means of valves (figure) so that the heat storage 6 as a heat source and the previous heat source 1 is used as a heat sink.

Wärmezuführung über Rohrleitung 12 und Wärmerückführung über Rohrleitung 11. Ventil 70, 71, 90 und 91 geschlossen und Ventil 60, 61 geöffnet.Heat supply via pipeline 12 and heat recovery via pipeline 11 , Valve 70 . 71 . 90 and 91 closed and valve 60 . 61 open.

Kältezuführung über Rohrleitung 30 und Kälterückführung über Rohrleitung 31.Refrigeration over piping 30 and cold recirculation via pipeline 31 ,

Ventil 80 und 81 geöffnet.Valve 80 and 81 open.

Innerer Zyklus 1:Inner cycle 1:

Der innere Zyklus 1 arbeitet so lange, bis der Stoff oder Stoffgemisch im Wärmetauscher bzw. Kondensator 5 zum Großteil verdampft ist und nach öffnen von Ventil 51 ein Druckausgleich und eine Massenverschiebung zwischen den Wärmetauschern stattgefunden hat. Nach dem Druckausgleich wird Ventil 51 geschlossen damit die Stoffmasse nicht zurückströmt.The inner cycle 1 works until the substance or substance mixture in the heat exchanger or condenser 5 for the most part is evaporated and after opening valve 51 a pressure equalization and a mass shift between the heat exchangers has taken place. After pressure equalization valve becomes 51 closed so that the pulp does not flow back.

Innerer Zyklus 2:Inner cycle 2:

Nun befindet sich das Stoff oder Stoffgemisch im Wärmetauscher bzw. Kondensator 5 in flüssigem und abgekühltem Zustand.Now the substance or substance mixture is in the heat exchanger or condenser 5 in liquid and cooled state.

Danach werden durch Ventile die Rohrleitungen so miteinander verbunden, dass die neue Wärmequelle 6 mit dem Wärmetauscher bzw. Kondensator 5 verbunden wird.Thereafter, the pipes are connected by valves so that the new heat source 6 with the heat exchanger or condenser 5 is connected.

Wärmezuführung über Rohreitung 12 und Wärmerückführung über Rohrleitung 11. Ventil 60, 61, 80, und 81 geschlossen und Ventil 90 und 91 geöffnet.Heat supply via piping 12 and heat recovery via pipeline 11 , Valve 60 . 61 . 80 , and 81 closed and valve 90 and 91 open.

Kältezuführung über Rohrleitung 8 und Kälterückführung über Rohrleitung 7. Ventil 60, 61, 80 und 81 geschlossen und Ventil 70 und 71 geöffnet.Refrigeration over piping 8th and cold recirculation via pipeline 7 , Valve 60 . 61 . 80 and 81 closed and valve 70 and 71 open.

Das leicht verdampfbare Stoff oder Stoffgemisch z.B. H₂O/NH₃ das sich im Wärmetauscher bzw. Kondensator 5 befindet, wird über eine Wärmequelle 1 im inneren Zyklus 2 erhitzt, verdampft und überhitzt. Dieser Dampf expandiert zum Teil in einen Hubzylinder 17 (oder auch einen Gasballon). Danach wird der Dampf aus dem Hubzylinder 17 und aus dem Wärmetauscher 5 durch die Turbine 13 geleitet, indem Ventil 51 geöffnet wird.The readily vaporizable substance or mixture of substances, for example H ₂ O / NH _3, which is in the heat exchanger or condenser 5 is located, via a heat source 1 in the inner cycle 2 heats, vaporizes and overheats. This steam partially expands into a lift cylinder 17 (or a gas balloon). Thereafter, the steam from the lift cylinder 17 and from the heat exchanger 5 through the turbine 13 passed by valve 51 is opened.

Diese Expansion, die große Mengen Dampf transportiert, wird durch Gasballone 16, gefüllt mit einem leicht verdampfbaren Medium(Verdampfungstemperatur ca. 20–100 Grad Celsius) unterstützt. D.h. beim Druckabfall und hoher Temperatur dehnen sich die Gasballone 16 aus und treiben das Stoffgemisch H₂O/NH₃ durch die Turbine 13. Durch eine Gegenkraft am Hubzylinder 17 wird dieser evakuiert und die mechanische Bewegung zurückgeführt.This expansion, which transports large quantities of steam, is through gas balloons 16 , filled with an easily evaporable medium (evaporation temperature about 20-100 degrees Celsius) supported. This means that the gas balloons expand during the pressure drop and high temperature 16 and drive the mixture H ₂ O / NH ₃ through the turbine 13 , By a counterforce on the lifting cylinder 17 this is evacuated and the mechanical movement is returned.

Der innere Zyklus 2 arbeitet so lange, bis der Stoff oder Stoffgemisch im Wärmetauscher bzw. Kondensator 5 zum Großteil verdampft ist und nach öffnen von Ventil 51 ein Druckausgleich und eine Massenverschiebung zwischen den Wärmetau schern stattgefunden hat. Nach dem Druckausgleich wird Ventil 51 geschlossen damit die Stoffmasse nicht zurückströmt.The inner cycle 2 works until the substance or substance mixture in the heat exchanger or condenser 5 for the most part is evaporated and after opening valve 51 a pressure equalization and a mass shift between the Wärmetau shear has taken place. After pressure equalization valve becomes 51 closed so that the pulp does not flow back.

Dies geschieht so lange bis Wärmequelle 6 „leer" ist d.h. Das Temperaturniveau liegt unterhalb ca. 30 Celsius.This happens as long as heat source 6 "Empty" is ie the temperature level is below approx. 30 Celsius.

Danach tritt automatisch Oberzyklus 1 wieder in Aktion.After that automatically enters upper cycle 1 again.

Wärmesenke 1 wird im Folgenden wieder zu Wärmequelle 1.heat sink 1 will become heat source again below 1 ,

Wärmequelle 6 wird im Folgenden wieder zu Wärmespeicher 6.heat source 6 will become heat storage again below 6 ,

Als Sonnenlichtempfänger (Solarkollektor) 1 oder Wärmequelle 1 können handelsübliche thermische Solarzellen verwendet werden.As a sunlight receiver (solar collector) 1 or heat source 1 Commercially available thermal solar cells can be used.

Möglich ist auch, dass der Sonnenlichtempfänger 1 wird isoliert vom Erdboden zur Sonneneinstrahlung bereitgestellt.It is also possible that the sunlight receiver 1 is provided isolated from the ground for solar radiation.

Der Sonnenlichtempfänger 1 kann als fester Behälter oder auch als dehnbarer Ballon oder ähnliches Behältnis ausgeführt sein. Der dehnbare Ballon mit dunkler, nichtreflektierender und stark wärmeleitender Außenoberfläche (bei Bedarf mit Metallplatten bestückt), kann bei Sonneneinstrahlung (Druck, Temperatur und Oberfläche im Ballon erhöhen sich), mit zunehmender Oberfläche eine größere Wärmemenge Ql aufnehmen. Eine Vergrößerung der Oberfläche bewirkt eine erhöhte Energieaufnahme, was wiederum zur Vergrößerung der Oberfläche führt, usw. Am Sonnenlichtempfänger befinden sich die Anschlussmöglichkeiten für den integrierten Wärmetauscher 2 um Flüssigkeiten bzw. Dämpfe ein und abzuleiten.The sunlight receiver 1 can be designed as a solid container or as an expandable balloon or similar container. The expandable balloon with dark, non-reflective and highly thermally conductive outer surface (equipped with metal plates if necessary), can with sunlight (pressure, temperature and surface in the balloon increase), with increasing surface absorb a larger amount of heat Ql. An enlargement of the surface causes an increased energy consumption, what again leads to an enlargement of the surface, etc. The sunlight receiver contains the connection options for the integrated heat exchanger 2 to introduce and remove liquids or vapors.

Der Sonnenlichtempfänger 1 ist gegen Überdruck und gegen äußere Einflüsse geschützt aufzubauen. Außerdem sind alle ent sprechenden Umweltschutzbestimmungen einzuhalten. Auch kann er von einer Art Wintergarten mit Spiegelflächen umgeben sein.The sunlight receiver 1 is to be protected against overpressure and against external influences. In addition, all the relevant environmental regulations must be adhered to. He can also be surrounded by a kind of conservatory with mirror surfaces.

Die Wärmequelle 1 kann in den relativ kühlen Nachtstunden als Wärmesenke 1 benutzt werden, da diese stakt auskühlt an der Luft.The heat source 1 Can be used as a heat sink in the relatively cool night hours 1 can be used, as this constantly cools in the air.

Der Wärme- oder Wasserspeicher 6 ist so dimensioniert, dass mindestens eine Tageswärmeleistung, abzüglich der erzeugten elektrischen Leistung, der Wärmequelle gespeichert werden kann. Da die Solarwärmeleistung übers Jahr sehr stark schwankt, kann der Wärme-, oder Wasserspeicher 6 auch aus mehreren kleinen Speichern bestehen.The heat or water storage 6 is dimensioned such that at least one daily heat output, minus the generated electrical power, of the heat source can be stored. Since the solar thermal capacity varies greatly over the year, the heat or water storage 6 also consist of several small memories.

100100: wärmetechnisches Kraftwerkheat engineering power plant
11: Wärmequelleheat source
22: Wärmetauscherheat exchangers
33: Mediummedium
44: Turbineturbine
55: Wärmetauscherheat exchangers
66: Wärmesenkeheat sink
6a6a: Energiespeicherenergy storage
77: Rohrleitungpipeline
88th: Rohrleitungpipeline
99: Rohrleitungpipeline
1010: Rohrleitungpipeline
1111: Rohrleitungpipeline
1313: Turbineturbine
1515: Hubzylinderlifting cylinder
1616: Balloneballoons
1717: Hubzylinderlifting cylinder
21, 2221 22: Verbindung zwischen den Wärmetauschernconnection between the heat exchangers
3131: Leitungencables
1414: Stromgeneratorpower generator
141141: mechanische Kopplungmechanical coupling
101101: KreislaufsteuerungCycle control
102102: Temperaturfühlertemperature sensor
50, 5150, 51: Ventile, Sperrventilvalves, check valve
60, 6160 61: Ventilevalves
70, 7170 71: Ventilevalves
8080: Ventilevalves
90, 9190, 91: Ventilevalves

Claims

Thermal power plant ( 100 ), in which a temperature difference between a heat source ( 1 ) and a heat sink ( 6 ), wherein an internal closed circuit ( 2 . 21 . 5 . 22 . 13 ), which circuit comprises at least two heat exchangers connected to a circuit ( 2 . 5 ) through which a medium ( 3 ), which in particular can absorb thermal energy, the heat exchangers ( 2 . 5 ) can each be cooled or heated from the outside in the interior, whereby these optionally for the circulating medium ( 3 ) can work as an evaporator or as a capacitor, wherein the heat source ( 1 ) and the heat sink ( 6 ) each either a first heat exchanger ( 2 ) or a second heat exchanger ( 5 ) can be assigned, whereby by the by the heat source ( 1 ) and the heat sink ( 6 ) caused temperature difference of the heat exchanger ( 2 . 5 ) a transport from the medium ( 3 ) from one heat exchanger to the other, characterized in that the medium ( 3 ) at the heat sink ( 6 ) and the heat source ( 1 ) at the heat exchangers ( 2 . 5 ) can be easily evaporated and condensed, the medium ( 3 ) is a mixture containing ammonia and / or methylene chloride.

Thermal power plant ( 100 ), in which a temperature difference between a heat source ( 1 ) and a heat sink ( 6 ), wherein an internal closed circuit ( 2 . 21 . 5 . 22 . 13 ), which circuit comprises at least two heat exchangers connected to a circuit ( 2 . 5 ) through which a medium ( 3 ), which in particular can absorb thermal energy, the heat exchangers ( 2 . 5 ) can each be cooled or heated from the outside in the interior, whereby these optionally for the circulating medium ( 3 ) can work as an evaporator or as a capacitor, wherein the heat source ( 1 ) and the heat sink ( 6 ) each either a first heat exchanger ( 2 ) or a second heat exchanger ( 5 ) can be assigned, whereby by the by the heat source ( 1 ) and the heat sink ( 6 ) caused temperature difference of the heat exchanger ( 2 . 5 ) a transport from the medium ( 3 ) takes place from one heat exchanger to the other, characterized in that a circulation control ( 101 ) is provided, by means of valves ( 50 . 51 . 60 . 61 . 70 . 71 . 80 . 90 . 91 ) the connection of the heat sink ( 6 ) or the heat source ( 1 ) to the respective heat exchanger to be cooled or reheated ( 2 or 5 ) as well as the cyclical circulation of the medium ( 3 ) in the cycle ( 2 . 21 . 5 . 22 . 13 ), whereby the circulation control ( 101 ) is set up so that the medium ( 3 ) until a pressure equilibrium or a defined pressure ratio between the first heat exchanger ( 2 ) and second heat exchanger ( 5 ) is fed to the condenser, so the cooling heat exchanger.

Thermal power plant according to claim 1 or 2, characterized in that a check valve ( 50 . 51 ) is provided for interrupting the connection of the heat exchanger.

Thermal power plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the compound ( 21 . 22 ) between the heat exchangers ( 2 . 5 ) at least one energy converter, in particular a turbine ( 4 . 13 ) or a lifting cylinder ( 15 . 17 ) interposed by the circulating mass transport of the medium ( 3 ) in the cycle ( 2 . 21 . 5 . 22 . 13 ) is driven.

Thermal power plant according to claim 4, characterized in that the gaseous medium ( 3 ) is at least approximately isentropically expanded in the turbine.

Thermal power plant according to claim 4 or 5, characterized in that the turbine ( 4 . 13 ) with a mechanical work implementing device, in particular a power generator ( 14 ), an air conditioner or a heat pump.

Thermal power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit is a gas balloon or lifting cylinder ( 15 . 17 ), in particular at the heat exchangers, is connected.

Thermal power plant according to one of the preceding claims, characterized in that as a heat source ( 1 ) a solar collector, in particular with vacuum tube collectors ("heat pipe") or as an expandable balloon is provided.

Thermal power plant according to one of the preceding claims, characterized in that as a heat source ( 1 ) an oil or gas burner, a geothermal reservoir or a fuel cell is provided.

Thermal power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the heat sink ( 6 ) is formed by a heat storage, in particular by a water tank.

Thermal power plant according to claim 2, characterized in that the circulation control ( 101 ) is set up so that the residual energy in the heat exchanger ( 2 or 5 ) with the smaller amount of medium ( 3 ) to an energy store ( 6 ) is transported.

Thermal power plant according to claim 2 or 11, characterized in that the circulation control ( 101 ) is set up so that always that heat exchanger ( 2 . 5 ) is connected as an evaporator (is heated), currently a larger amount of the medium ( 3 ) than the amount of medium ( 3 ) in the other heat exchanger.

Thermal power plant according to one of claims 2 or 11 to 12, characterized in that the circulation control ( 101 ) is arranged so that the cooling of the heat exchanger ( 2 or 5 ) with the smaller amount of medium ( 3 ) takes place when no medium ( 3 ) from one to the other heat exchanger ( 2 . 5 ) is transported.

Thermal power plant according to one of the preceding claims, characterized in that for the transmission of heat energy in the heat exchangers ( 2 . 5 ) lines filled with a transmission medium ( 31 ) provided by these lines ( 31 ) and through the heat source ( 1 ) and / or the heat sink ( 6 ) for further heat exchange.

Thermal power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling in the heat exchanger ( 2 or 5 ) polytropically.

Thermal power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the heat supply in the heat exchanger ( 2 or 5 ) polytropic.

Thermal power plant according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of heat sources ( 1 ) as solar panels, geothermal heat sources, fuel cells and gas and / or oil burners are provided.

Thermal power plant according to one of the preceding claims, characterized in that several parallel operating circuits with heat exchangers and turbine / n and / or lifting cylinders and / or gas balloons between the heat source ( 1 ) and the heat sink ( 6 ) intended are.

thermal Power plant according to one of the preceding claims, characterized that multiple circuits with heat exchangers and turbine / n and / or lifting cylinders and / or gas balloons provided are what different media for different temperature levels include.

Thermal power plant according to one of the preceding claims, characterized in that in the heat exchangers ( 2 . 5 ) filled with liquid to be evaporated gas balloons ( 16 ) are introduced.