JP2017506322A - Method and apparatus for storing heat in a stratified temperature accumulator - Google Patents

Method and apparatus for storing heat in a stratified temperature accumulator Download PDF

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Abstract

ここで提案されているのは、成層型温度蓄積器(2、3)に蓄熱する方法及び装置であり、ここでは、ヒートポンプ(6)の作動流体(4)を、気体状態で少なくとも1つの導入箇所(8)において、成層型温度蓄積器(2、3)の液状の熱媒体(10)に導入して熱媒体(10)と直接に材料的に接触させる。成層型温度蓄積器(2、3)における圧力は、導入箇所(8)において作動流体(4)の凝縮圧力以上である。Proposed here is a method and apparatus for storing heat in a stratified temperature accumulator (2, 3), where the working fluid (4) of the heat pump (6) is introduced in gaseous form at least one. At the point (8), it is introduced into the liquid heat medium (10) of the stratified temperature accumulator (2, 3) and brought into direct material contact with the heat medium (10). The pressure in the stratified temperature accumulator (2, 3) is equal to or higher than the condensation pressure of the working fluid (4) at the introduction point (8).

Description

本発明は、成層型温度蓄積器に蓄熱する方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for storing heat in a stratified temperature accumulator.

成層型温度蓄積器により、エネルギの形成と、その使用とを時間的に切り離すことが可能になる。特に、例えば再生可能エネルギのような変動性のエネルギ源において、このような時間的な切り離しは、エネルギ、特に電気エネルギの供給を確実なものにする。成層型温度蓄積器は、ヒートポンプに接続することができ、このヒートポンプは、電気エネルギを受け取って、低温貯蔵槽から、高温貯蔵槽すなわち成層型温度蓄積器に熱エネルギ(熱)をポンピングする。したがってヒートポンプに接続された成層型温度蓄積器を使用することにより、熱エネルギの形成と、熱消費装置へのその放出とを時間的に切り離すことができ、これにより、例えば、エネルギ需要の負荷ピークを調整することができるため、全体として供給の確実性が改善される。   A stratified temperature accumulator makes it possible to decouple the formation of energy from its use in time. In particular, for variable energy sources such as renewable energy, such temporal disconnection ensures the supply of energy, in particular electrical energy. A stratified temperature accumulator can be connected to a heat pump, which receives electrical energy and pumps thermal energy (heat) from a cold storage tank to a high temperature storage tank or stratified temperature accumulator. Thus, by using a stratified temperature accumulator connected to a heat pump, the formation of thermal energy and its release to the heat consuming device can be separated in time, for example, the load peak of energy demand. Therefore, the reliability of supply is improved as a whole.

一般的に成層型温度蓄積器には、ヒートポンプを用いて熱が蓄えられる。ここでは熱交換器の壁部を介して熱が成層型温度蓄積器に伝達される。ヒートポンプから成層型温度蓄積器への熱輸送を確実にするためには、この熱輸送に対する駆動力として所定の温度差が必要である。同時にこの温度差により、成層型蓄積器から取り出し可能な熱の温度レベル、すなわちその使用価値が限定される。さらに熱交換器の熱交換面用に設置スペースを設ける必要があるが、この設置スペースは、熱エネルギの蓄積には使用できない。   Generally, heat is stored in a stratified temperature accumulator using a heat pump. Here, heat is transferred to the stratified temperature accumulator through the wall of the heat exchanger. In order to ensure heat transfer from the heat pump to the stratified temperature accumulator, a predetermined temperature difference is required as a driving force for this heat transfer. At the same time, this temperature difference limits the temperature level of heat that can be extracted from the stratified accumulator, ie its value of use. Furthermore, it is necessary to provide an installation space for the heat exchange surface of the heat exchanger, but this installation space cannot be used for storing thermal energy.

熱交換面を有する熱交換器を備えた成層型温度蓄積器は、ヒートポンプによって蓄熱され、ここでこの蓄熱は、ヒートポンプの作動流体が、1次側で低い温度レベルの熱を受け取り、2次側の熱交換器内でこの作動流体の熱がより高い温度レベルで成層型温度蓄積器(2次側)の熱媒体に移送されることによって行われる。   A stratified temperature accumulator with a heat exchanger having a heat exchanging surface is stored heat by a heat pump, where the heat pump working fluid receives heat at a low temperature level on the primary side and the secondary side The heat of the working fluid is transferred to the heat medium of the stratified temperature accumulator (secondary side) at a higher temperature level in the heat exchanger.

従来技術から公知であるのは、熱を受け取るため、成層型温度蓄積器の熱媒体を、ヒートポンプに熱結合されている凝縮器を通して2次側に導くことである。さらに従来技術から公知であるのは、ヒートポンプの作動流体を、凝縮器を通して2次側に導くことであり、ここでこの凝縮器は、成層型温度蓄積器内に設けられており、この成層型温度蓄積器の熱媒体と熱的に接触している。言い換えると、熱は、ヒートポンプの作動流体を凝縮する凝縮器を通して、ヒートポンプから成層型温度蓄積器につねに移送されるのであり、この凝縮器は、第1に述べたケースでは成層型温度蓄積器の外部に、第2に述べたケースではその内部にあり、かつ、成層型温度蓄積器の熱媒体とつねに熱的に接触しているのである。   Known from the prior art is to direct the heat medium of the stratified temperature accumulator to the secondary side through a condenser that is thermally coupled to a heat pump to receive heat. Further known from the prior art is to direct the working fluid of the heat pump through the condenser to the secondary side, where the condenser is provided in the stratified temperature accumulator, It is in thermal contact with the heat storage medium of the temperature accumulator. In other words, heat is always transferred from the heat pump to the stratified temperature accumulator through a condenser that condenses the working fluid of the heat pump, which in the first case is the stratified temperature accumulator. Outside, in the second case, it is inside and is always in thermal contact with the heating medium of the stratified temperature accumulator.

作動流体から熱媒体に熱を効率的に伝達するため、従来技術の凝縮器は、空間的なサイズが大きい熱交換面を有しており、この熱交換面は、第1には大きな設置スペースが必要であり、第2には高い投資コストによって成層型温度蓄積器の採算性を低下させてしまっているのである。   In order to efficiently transfer heat from the working fluid to the heat medium, the prior art condenser has a heat exchange surface with a large spatial size, which in the first place is a large installation space. Secondly, the profitability of the stratified temperature accumulator is lowered due to the high investment cost.

したがって本発明の基礎にある課題は、成層型温度蓄積器への熱エネルギの蓄積を改善することである。   The problem underlying the present invention is therefore to improve the storage of thermal energy in the stratified temperature accumulator.

この課題は、独立請求項1に記載した特徴的構成を有する方法及び独立請求項15に記載した特徴的構成を有する装置によって解決される。従属請求項には、本発明の有利な実施形態及び発展形態が記載されている。   This problem is solved by a method having the characteristic configuration according to independent claim 1 and a device having the characteristic configuration according to independent claim 15. The dependent claims contain advantageous embodiments and developments of the invention.

本発明による成層型温度蓄積器に蓄熱する方法では、ヒートポンプの作動流体を、気体状態で少なくとも1つの導入箇所において、成層型温度蓄積器の液状の熱媒体に導入してこの熱媒体と直接に材料的に接触させる。ここで成層型温度蓄積器における圧力は、導入箇所において、作動流体の凝縮圧力以上である。   In the method of storing heat in the stratified temperature accumulator according to the present invention, the working fluid of the heat pump is introduced into the liquid heat medium of the stratified temperature accumulator in the gaseous state at least at one introduction location and directly with the heat medium. Contact materially. Here, the pressure in the stratified temperature accumulator is not less than the condensing pressure of the working fluid at the introduction site.

本発明では、ヒートポンプの作動流体を気体状態で成層型温度蓄積器の液状の熱媒体に直接導入し、これによってこの熱媒体と作動流体との間で直接の材料的な接触が行われる。本発明では、この直接の材料的な接触により、ガス状の作動流体の凝縮が行われる。これは、成層型温度蓄積器における圧力が、ガス状の作動流体の導入箇所において、又は、ガス状の作動流体が導入される、成層型温度蓄積器の部分領域において、作動流体の凝縮圧力以上である場合にあてはまる。ここでは作動流体の凝縮圧力は、導入箇所の温度に依存し、かつ、この温度に対応して設定される。凝縮圧力とは、ヒートポンプのガス状の作動流体が、気体状態から液体状態に移行する圧力であり、しかも成層型蓄積器における作動流体の導入箇所における温度における圧力のことである。言い換えると、ガス状の作動流体の凝縮点には、導入箇所又は成層型温度蓄積器の部分領域において到達するのである。   In the present invention, the working fluid of the heat pump is directly introduced into the liquid heat medium of the stratified temperature accumulator in a gaseous state, and thereby direct material contact is made between the heat medium and the working fluid. In the present invention, the gaseous working fluid is condensed by this direct material contact. This is because the pressure in the stratified temperature accumulator exceeds the condensing pressure of the working fluid at the point where the gaseous working fluid is introduced or in the partial region of the stratified temperature accumulator where the gaseous working fluid is introduced. This is the case. Here, the condensing pressure of the working fluid depends on the temperature of the introduction site and is set corresponding to this temperature. The condensation pressure is a pressure at which the gaseous working fluid of the heat pump shifts from a gas state to a liquid state, and is a pressure at a temperature at a working fluid introduction site in the stratified accumulator. In other words, the condensation point of the gaseous working fluid is reached at the introduction site or in a partial region of the stratified temperature accumulator.

ガス状の作動流体と、成層型温度蓄積器の液状の熱媒体とが直接に材料的に接触することにより、またこれによって作動流体が凝縮されることにより、作動流体の凝縮のプロセスにおいて開放される凝縮熱は、成層型温度蓄積器の熱媒体に直接伝達される。したがって本発明では、付加的な凝縮器、熱交換器及び/又は熱交換面が省略される。本発明により、凝縮器、熱交換器及び/又は熱交換面が省略されることにより、これらの構成部分内及び/又はこれらの構成部分における熱エネルギの付加的な損失を回避することができ、これによって成層型温度蓄積器の効率が高まる。   The gaseous working fluid and the liquid heat medium of the stratified temperature accumulator are opened in the process of condensing the working fluid by direct material contact and thereby condensing the working fluid. The condensation heat is directly transferred to the heat medium of the stratified temperature accumulator. Thus, in the present invention, additional condensers, heat exchangers and / or heat exchange surfaces are omitted. According to the invention, the loss of heat energy in and / or in these components can be avoided by eliminating the condenser, heat exchanger and / or heat exchange surface, This increases the efficiency of the stratified temperature accumulator.

本発明にしたがってガス状の作動流体と、成層型温度蓄積器の液状の熱媒体とが直接に材料的に接触する別の利点は、熱を効率的に伝達するために、作動流体と熱媒体との間に大きな温度差が必要でないことである。圧縮器を有するヒートポンプを用いて成層型温度蓄積器に蓄熱する場合、これによってこの圧縮器における出口圧力を下げることができ、これによってヒートポンプの電気エネルギ消費が低減されて有利である。   Another advantage of the direct material contact between the gaseous working fluid and the stratified temperature accumulator liquid heat medium in accordance with the present invention is that the working fluid and heat medium can be used to efficiently transfer heat. That is, a large temperature difference is not necessary. When storing heat in a stratified temperature accumulator using a heat pump with a compressor, this can advantageously reduce the outlet pressure in the compressor, thereby reducing the electrical energy consumption of the heat pump.

成層型温度蓄積器に蓄熱する本発明による装置は、液状の熱媒体を備えた成層型温度蓄積器と、作動流体を備えたヒートポンプとを有しており、成層型温度蓄積器及びヒートポンプは、作動流体が、気体状態で(過熱された蒸気として又は飽和蒸気として)導入箇所において熱媒体に投入され、この熱媒体と直接に材料的に接触される、ように構成かつ接続されている。ここで導入箇所における成層型温度蓄積器の圧力は、作動媒体の凝縮圧力以上である。   An apparatus according to the present invention for storing heat in a stratified temperature accumulator has a stratified temperature accumulator with a liquid heat medium and a heat pump with a working fluid, and the stratified temperature accumulator and heat pump are: The working fluid is constructed and connected in such a way that it is introduced into the heat medium in the gaseous state (as superheated steam or as saturated steam) at the point of introduction and in direct material contact with the heat medium. Here, the pressure of the stratified temperature accumulator at the introduction site is not less than the condensation pressure of the working medium.

本発明による装置により、ガス状の作動流体と、液状の熱媒体との直接の材料的な接触が可能になり、その結果、凝縮された(液状の)作動流体と液状の熱媒体との直接の材料的な接触も可能になる。ここでは、すでに述べた本発明による方法と同様の、及び同程度の複数の利点が得られる。   The device according to the invention allows a direct material contact between the gaseous working fluid and the liquid heat medium, so that the condensed (liquid) working fluid and the liquid heat medium are in direct contact. It is also possible to make material contact. Here, several advantages similar to and comparable to the method according to the invention already described are obtained.

本発明による方法の一発展形態において、成層型温度蓄積器において凝縮された作動流体は、ヒートポンプに戻される。   In one development of the method according to the invention, the working fluid condensed in the stratified temperature accumulator is returned to the heat pump.

凝縮された作動流体、ひいては液状の作動流体を戻すことにより、成層型温度蓄積器に蓄熱するための、特に有利な循環プロセスが可能になる。ここでは、ヒートポンプの作業循環路に戻す前に、凝縮された作動流体を、分離器を通して移送するようにする、ことが可能であり、ここでこの分離器により、凝縮した作動流体内に存在する熱媒体の残りが分離されるため、ヒートポンプの作業循環路に送出される熱媒体はまったくないかほとんどない。作動流体を凝縮した後に行うべき、作動流体と熱媒体との材料的な分離は、分離器の使用には限定されず、従来技術から公知の装置及び/又は同等の装置によって行うことが可能である。   Returning the condensed working fluid, and thus the liquid working fluid, enables a particularly advantageous circulation process for storing heat in the stratified temperature accumulator. Here, it is possible to allow the condensed working fluid to be transported through a separator before returning it to the working circuit of the heat pump, where it is present in the condensed working fluid. Since the remainder of the heat medium is separated, there is little or no heat medium delivered to the work circuit of the heat pump. The material separation between the working fluid and the heat medium to be performed after the working fluid has been condensed is not limited to the use of a separator, but can be performed by a device known from the prior art and / or an equivalent device. is there.

この方法の有利な実施形態によれば、成層型温度蓄積器における凝縮の後の密度が、熱媒体の密度以上になる作動流体を使用する。ここでは、実際につねに一層高い密度が有利である。   According to an advantageous embodiment of the method, a working fluid is used in which the density after condensation in the stratified temperature accumulator is equal to or higher than the density of the heat medium. Here, in practice, higher densities are always advantageous.

液状の熱媒体よりも高い、凝縮された作動流体の密度の利点は、成層型温度蓄積器の上端部近傍に作動流体を導入するか又は投入できることである。成層型温度蓄積器の箇所における重力の作用により、熱媒体と比べて密度の高い作動流体は、その凝縮後及び/又は凝縮中に導入箇所から成層型温度蓄積器の下端部に沈降する。本発明において、相対的な概念である上方及び下方は、公知のように重力の方向に関するものである。一般的に熱媒体は、成層型温度蓄積器の上端部において最も高い温度を有する。   The advantage of the density of the condensed working fluid, which is higher than the liquid heat medium, is that the working fluid can be introduced or introduced near the upper end of the stratified temperature accumulator. Due to the action of gravity at the location of the stratified temperature accumulator, the working fluid having a higher density than the heat medium settles from the introduction location to the lower end of the stratified temperature accumulator after the condensation and / or during the condensation. In the present invention, the upper and lower relative concepts are related to the direction of gravity as is well known. In general, the heat medium has the highest temperature at the upper end of the stratified temperature accumulator.

凝縮された作動流体が比較的高い密度を有することの利点及びその結果として作動流体が沈降することの利点は、この作動流体が、成層型温度蓄積器の下端部における温度まで過冷却され、これによって熱媒体に、またその結果として成層型温度蓄積器に付加的な熱が蓄えられることである。   The advantage of the condensed working fluid having a relatively high density and the resulting settling of the working fluid is that the working fluid is supercooled to the temperature at the lower end of the stratified temperature accumulator. Is that additional heat is stored in the heat medium and consequently in the stratified temperature accumulator.

別の利点は、凝縮された作動流体が、沈降により、またこれに関連して熱媒体とつねに材料的に接触することにより、ほぼ完全に凝縮されることである。凝縮された作動流体が沈降した後、及び、成層型温度蓄積器の下端部、例えば底部にそれが蓄積した後、この作動流体をそこから再びヒートポンプに戻すことができる。   Another advantage is that the condensed working fluid is almost completely condensed by sedimentation and in connection therewith is always in material contact with the heat medium. After the condensed working fluid has settled and after it has accumulated at the lower end of the stratified temperature accumulator, for example the bottom, it can be returned to the heat pump again.

本発明の有利な実施形態では、液状の凝集状態の作動流体と、液状の熱媒体とに同一の液体を使用する。   In an advantageous embodiment of the invention, the same liquid is used for the liquid agglomerated working fluid and the liquid heat medium.

有利にはこれにより、例えば作動流体をヒートポンプに戻すか又は熱消費装置に移送する前に、作動流体を熱媒体から分離する付加的な分離器を省略することができる。   This advantageously makes it possible to dispense with an additional separator for separating the working fluid from the heat medium, for example before returning the working fluid to the heat pump or transferring it to the heat-consuming device.

この方法の一発展形態では、100℃(373.15K)の温度において1MPa未満の凝縮圧力を有する作動流体が使用される。   In one development of this method, a working fluid having a condensation pressure of less than 1 MPa at a temperature of 100 ° C. (373.15 K) is used.

100℃の温度において1MPa未満の凝縮圧力を有する作動流体をここでは低圧流体と称する。このような低圧流体の利点は、この低圧流体により、公知の成層型温度蓄積器との組み合わせにおいて本発明の方法が適用できるようになることである。これは、従来技術によれば、一般的な成層型温度蓄積器、特に水式成層型蓄積器が、1MPa未満でありかつ特に0.3MPa〜1MPaの範囲内にある圧力を有するため、当てはまる。ヒートポンプに使用される一般的な作動流体、例えば流体R134a、R400c又はR410aは、100℃において、2MPa〜4MPaの範囲内にある凝縮圧力を有する。したがって上記の作動流体の凝縮圧力は、成層型温度蓄積器における一般的な圧力よりも格段に高いため、100℃の温度において作動流体を導入する際にはこの作動流体は凝縮されない。これに対して低圧流体は、成層型蓄積器内の圧力の範囲にある凝縮圧力を有するため、この低圧流体は、成層型温度蓄積器の液状の熱媒体と接触すると凝縮する。   A working fluid having a condensation pressure of less than 1 MPa at a temperature of 100 ° C. is referred to herein as a low pressure fluid. The advantage of such a low pressure fluid is that it enables the method of the invention to be applied in combination with known stratified temperature accumulators. This is true according to the prior art, because typical stratified temperature accumulators, in particular water stratified accumulators, have a pressure that is less than 1 MPa and in particular in the range from 0.3 MPa to 1 MPa. Common working fluids used in heat pumps, such as fluids R134a, R400c or R410a, have a condensation pressure in the range of 2 MPa to 4 MPa at 100 ° C. Therefore, the condensation pressure of the working fluid is much higher than a general pressure in the stratified temperature accumulator, and therefore, when the working fluid is introduced at a temperature of 100 ° C., the working fluid is not condensed. In contrast, the low pressure fluid has a condensation pressure that is in the range of the pressure in the stratified accumulator, so that the low pressure fluid condenses upon contact with the liquid heat medium of the stratified temperature accumulator.

特に有利であるのは、物質1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノン(商品名Novec(登録商標)649)、ペルフルオロメチルブタノン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−1−プロペン、シス−1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−ブテン及び/又はシクロペンタンのうちの少なくとも1つを含む作動流体である。   Particularly advantageous are the substances 1,1,1,2,2,4,5,5,5-nonafluoro-4- (trifluoromethyl) -3-pentanone (trade name Novec® 649), At least of perfluoromethylbutanone, 1-chloro-3,3,3-trifluoro-1-propene, cis-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and / or cyclopentane A working fluid containing one.

上記の物質は、本発明によれば、従来技術から公知の成層型温度蓄積器と組み合わせて使用可能である。例えば、Novec(登録商標)649は、100℃の温度において0.45MPaの凝縮圧力を、ペルフルオロメチルブタノンは、0.89MPaの凝縮圧力を、またシクロペンタンは、0.42MPaの凝縮圧力を有する。したがって上記の流体の凝縮圧力は、100℃において、例えば、約3.97MPaの凝縮圧力を有するR134aの凝縮圧力よりも格段に低い。   The above substances can be used according to the invention in combination with a stratified temperature accumulator known from the prior art. For example, Novec® 649 has a condensation pressure of 0.45 MPa at a temperature of 100 ° C., perfluoromethylbutanone has a condensation pressure of 0.89 MPa, and cyclopentane has a condensation pressure of 0.42 MPa. Therefore, the condensation pressure of the fluid is much lower at 100 ° C. than, for example, the condensation pressure of R134a having a condensation pressure of about 3.97 MPa.

上記の物質の別の利点は、それらの技術的な取り扱い易さである。これらの物質は、良好な環境適合性によって、ならびに、例えば燃焼性を有しない及び地球温暖化能力が極めて低いなどの安全に関する特性が優れている。一般的に物質Novec(登録商標)649及びペルフルオロメチルブタノンは、フルオロケトンの物質群に属するのに対し、シクロペンタンは、クロアルカンの物質群に属する。   Another advantage of the above materials is their technical ease of handling. These materials have excellent safety properties due to good environmental compatibility and, for example, they are not flammable and have very low global warming potential. In general, the substance Novec® 649 and perfluoromethylbutanone belong to the fluoroketone substance group, whereas cyclopentane belongs to the cloalkane substance group.

この方法の別の有利な実施形態によれば、作動流体として水を使用する。   According to another advantageous embodiment of the method, water is used as the working fluid.

これにより、作動流体を熱媒体から分離することができる付加的な分離器を省略することができ、有利である。したがって成層型温度蓄積器における圧力が、水柱の静水圧だけによって形成される静水式温度水式成層型蓄積器では、熱媒体への作動流体の導入箇所の高さは重要でない。特に水式成層型蓄積器は、その上端部に導入されるガス状の作動流体及び引き続いて凝縮される作動流体によって蓄熱可能であり、これにより、水式成層型蓄積器への蓄熱と、上端部における所望の温度への到達との間にわずかな時間的な遅延しか発生せず、有利である。   This advantageously eliminates an additional separator that can separate the working fluid from the heat medium. Therefore, in the hydrostatic temperature water type stratified accumulator in which the pressure in the stratified temperature accumulator is formed only by the hydrostatic pressure of the water column, the height of the working fluid introduction portion to the heat medium is not important. In particular, the water-type stratified accumulator can store heat by a gaseous working fluid introduced into the upper end portion thereof and a working fluid that is subsequently condensed. Advantageously, there is only a slight time delay between reaching the desired temperature in the section.

本発明の別の有利な実施形態では、液状の(凝縮された)凝集状態において液状の熱媒体と混ざらない作動流体が使用される。   In another advantageous embodiment of the invention, a working fluid is used that does not mix with the liquid heat carrier in the liquid (condensed) agglomerated state.

言い換えると、凝縮された作動流体と、液状の熱媒体とは2つの相の流体を形成し、その1つの相は、凝縮された作動流体によって、また別の1つの相は液状の熱媒体によって構成される。液状の凝集状態において熱媒体とわずかな混和性しか有しない作動流体を設けることも可能である。   In other words, the condensed working fluid and the liquid heat medium form a two-phase fluid, one phase by the condensed working fluid and the other phase by the liquid heat medium. Composed. It is also possible to provide a working fluid that has a slight miscibility with the heat medium in the liquid agglomerated state.

作動流体と熱媒体との混合物が2相になっていることにより、これらの液体を容易に材料的に分離することができる。特にこれが容易であるのは、凝縮された作動流体と、液状の熱媒体との密度が異なる場合である。例えばすでに述べた低圧流体Novec(登録商標)649、ペルフルオロメチルブタノン及びシクロペンタンは、熱媒体として特に適している水において溶解性が低く、したがって水とわずかな量しか混ざらない。例えば、Novec(登録商標)649ではわずかに20ppmの水しか溶解しない。   Since the mixture of the working fluid and the heat medium is in two phases, these liquids can be easily separated in terms of material. This is particularly easy when the condensed working fluid and the liquid heat medium have different densities. For example, the low-pressure fluids Novec® 649, perfluoromethylbutanone and cyclopentane already mentioned are poorly soluble in water, which is particularly suitable as a heating medium, so that only a small amount is mixed with water. For example, Novec® 649 only dissolves 20 ppm water.

本発明の別の実施形態では、ガス状の作動流体は、熱媒体の一定温度の層において作動流体を均一に分配する分配装置を用いて、この熱媒体に導入される。   In another embodiment of the invention, the gaseous working fluid is introduced into the heating medium using a distribution device that evenly distributes the working fluid in a constant temperature layer of the heating medium.

成層型温度蓄積器、例えば水式成層型蓄積器は、熱媒体の温度について層状構造を有しており、各層は、所定の温度及び密度を有する。したがってヒートポンプの作動流体から熱媒体への熱伝達の効率の点から有利であるのは、熱媒体の層においてガス状の作動流体を一様ないしは均一に分散させることである。一様及び均一ならびに層の温度又は密度という概念はつねに近似的なものであると理解されたい。   A stratified temperature accumulator, for example, a water stratified accumulator, has a layered structure with respect to the temperature of the heat medium, and each layer has a predetermined temperature and density. Therefore, it is advantageous from the viewpoint of the efficiency of heat transfer from the working fluid of the heat pump to the heat medium that the gaseous working fluid is uniformly or uniformly dispersed in the layer of the heat medium. It should be understood that the concepts of uniform and uniform and layer temperature or density are always approximate.

一般的に成層型蓄積器は、(成層型蓄積器に加わる重力に対して)鉛直方向に配向されているため、成層型蓄積器の個々の層は水平方向に延在している。液状の熱媒体の1つの層においてガス状の作動流体を一様に分散させることにより、この熱媒体と作動流体との間の材料的な接触の表面(接触表面)が大きくなり、これによって作動流体から熱媒体への熱伝達の効率が改善される。   In general, stratified accumulators are oriented vertically (relative to gravity applied to the stratified accumulators), so that the individual layers of the stratified accumulators extend in the horizontal direction. By uniformly dispersing the gaseous working fluid in one layer of the liquid heat medium, the surface of the material contact (contact surface) between the heat medium and the working fluid is increased, thereby operating. The efficiency of heat transfer from the fluid to the heat medium is improved.

成層型温度蓄積器の水平方向の1つの層において作動流体が均一に分散することによってさらに、進入する作動流体のパルスの分散が可能になるため、場合によっては複数の層の混ざり合いに結び付き得る望ましくない混合過程を阻止することができる。   Uniform distribution of the working fluid in one horizontal layer of the stratified temperature accumulator further allows for dispersion of the incoming working fluid pulses, which may in some cases lead to a mix of layers. Undesirable mixing processes can be prevented.

分配装置として対象になるのは、例えば、成層型蓄積器に使用される水平方向の分配管路システムである。特に、上記の成層型蓄積器において公知の分配装置により、熱媒体への作動流体の進入速度が低減される(Goeppert等によるChemie Ingenieur Technik, 2008, 80 No. 3を参照されたい)。さらに分配装置の進入孔の断面積を変化させることにより、ガス状の作動流体の進入速度を制御することができる。進入孔の断面積を制御することの別の利点は、ガス状の作動流体の1次気泡サイズを設定できることである。   For example, the distribution device is a horizontal distribution pipe system used in a stratified accumulator. In particular, a known distribution device in the above stratified accumulator reduces the speed of working fluid entry into the heat medium (see Chemie Ingenieur Technik, 2008, 80 No. 3 by Goeppert et al.). Further, by changing the cross-sectional area of the entrance hole of the distributor, the entrance speed of the gaseous working fluid can be controlled. Another advantage of controlling the cross-sectional area of the entry hole is that the primary bubble size of the gaseous working fluid can be set.

この方法の一実施形態では、成層型温度蓄積器として制御式蓄圧器を使用する。   In one embodiment of the method, a controlled pressure accumulator is used as the stratified temperature accumulator.

制御式蓄圧器では、成層型温度蓄積器内の圧力を所定の圧力範囲内に制御することができ、有利である。蓄圧器における圧力を制御することにより、蓄圧器内の圧力を作動流体の凝縮圧力に適合させることができるため、導入箇所における温度とは無関係に作動流体の凝縮が行われるようになる。例えば、これにより、可能な限りに高い位置に置かれた、成層型蓄積器の導入箇所において、ガス状の作動流体を導入することができる。ここでは成層型蓄積器ないしは蓄圧器の1つの層の温度は、この層の高さと相関しているため、可能な限りに高い導入箇所は最も高い温度に対応する。   The control type accumulator is advantageous because the pressure in the stratified temperature accumulator can be controlled within a predetermined pressure range. By controlling the pressure in the pressure accumulator, the pressure in the pressure accumulator can be adapted to the condensation pressure of the working fluid, so that the working fluid is condensed regardless of the temperature at the introduction point. For example, this allows the gaseous working fluid to be introduced at the point of introduction of the stratified accumulator, which is placed as high as possible. Here, the temperature of one layer of the stratified accumulator or accumulator correlates with the height of this layer, so the highest possible introduction point corresponds to the highest temperature.

この方法の別の有利な実施形態によれば、ヒートポンプの凝縮器に導入する前、成層型温度蓄積器から作動流体に熱が供給される。   According to another advantageous embodiment of the method, heat is supplied to the working fluid from the stratified temperature accumulator before introduction into the condenser of the heat pump.

このことは特に、オーバハング形の飽和蒸気圧曲線を有する作動流体を使用する際には有利である。これにより、凝縮器に導入する前にこの作動流体を過熱するのに使用される、このような作動流体において必要な熱を成層型温度蓄積器から取り出すことができる。   This is particularly advantageous when working fluids having an overhanging saturated vapor pressure curve. This allows the heat required in such a working fluid that is used to superheat the working fluid before introduction into the condenser to be removed from the stratified temperature accumulator.

本発明の別の有利な実施形態によれば、ヒートポンプの気化装置から液滴分離器を用いて分離した熱媒体が成層型温度蓄積器に戻される。   According to another advantageous embodiment of the invention, the heat medium separated from the heat pump vaporizer using a droplet separator is returned to the stratified temperature accumulator.

作動流体と、成層型温度蓄積器の熱媒体とが直接に材料的に接触することにより、作動流体への熱媒体の導入、ひいてはヒートポンプ内の作動流体の循環路への熱媒体の導入は基本的に阻止されない。したがって特にヒートポンプの気化装置では、(一緒に)気化されていない、液状の熱媒体が蓄積する。気化装置において蓄積されるこの熱媒体は有利には、液滴分離器によって気化装置から取り出されて成層型温度蓄積器に戻される。   The introduction of the heat medium into the working fluid and the introduction of the heat medium into the circulation path of the working fluid in the heat pump is fundamental because the working fluid and the heat medium of the stratified temperature accumulator are in direct material contact. Is not blocked. Therefore, particularly in a heat pump vaporizer, a liquid heat medium that has not been vaporized (together) accumulates. This heat medium accumulated in the vaporizer is advantageously removed from the vaporizer by the droplet separator and returned to the stratified temperature accumulator.

本発明の別の有利な実施形態によれば、熱を利用するため、熱媒体が熱消費装置に移送され、ここではこの熱消費装置における利用の前に熱媒体は分離器を通して移送される。   According to another advantageous embodiment of the invention, in order to utilize heat, the heat medium is transferred to a heat consuming device, where the heat medium is transferred through a separator prior to use in the heat consuming device.

分離器を通した熱媒体の移送は、特に成層型温度蓄積器から熱媒体を直接取り出す際に行われる。熱媒体を直接取り出す際には、作動流体と熱媒体との間の本発明による材料的な接触により、作動流体の一部が熱媒体と共に送出される。この際に作動流体の送出を液滴状(エマルジョン)に行うことができるか又は熱媒体に溶解した成分(溶液)として行うこともできる。   The transfer of the heat medium through the separator is performed particularly when the heat medium is taken out directly from the stratified temperature accumulator. When removing the heat medium directly, a part of the working fluid is delivered with the heat medium by the material contact according to the invention between the working fluid and the heat medium. At this time, the working fluid can be delivered in the form of droplets (emulsion) or as a component (solution) dissolved in a heat medium.

上記の分離器によって有利に保証されるのは、作動流体の送出された部分が、熱消費装置に到達せず、場合によって成層型温度蓄積器及び/又はヒートポンプに戻され得ることである。分離に適しているのは、例えば、アクティブ液滴分離器及び/又は凝結性分離器である。作動流体の送出を阻止するための別の選択肢は、熱消費装置の温度を下げることにより、熱媒体における作動流体の溶解度を低減することである。これが当てはまるのは、温度が高くなれば溶解度が高くなる材料混合物の場合である。熱消費装置の温度が低くなることにより、作動流体は沈殿し、したがって熱媒体から材料的に分離される。   It is advantageously ensured by the above separator that the delivered part of the working fluid does not reach the heat consuming device and can possibly be returned to the stratified temperature accumulator and / or heat pump. Suitable for separation are, for example, active droplet separators and / or coagulating separators. Another option for preventing delivery of the working fluid is to reduce the solubility of the working fluid in the heat medium by lowering the temperature of the heat consuming device. This is the case for material mixtures that have higher solubility at higher temperatures. As the temperature of the heat consuming device decreases, the working fluid precipitates and is therefore materially separated from the heat medium.

例えば熱交換器を介して、熱消費装置用の熱を間接的に取り出す際には、熱消費装置側に設けられておりかつ作動流体を熱媒体から分離する分離器を省略することができる。   For example, when the heat for the heat consuming device is indirectly extracted via a heat exchanger, the separator provided on the heat consuming device side and separating the working fluid from the heat medium can be omitted.

本発明の別の有利な実施形態によれば、熱エネルギを蓄積するため、成層型温度蓄積器に相変化材料(英語ではPhase Change Material PCM)が使用される。   According to another advantageous embodiment of the invention, a phase change material (Phase Change Material PCM in English) is used in the stratified temperature accumulator for storing thermal energy.

したがって成層型蓄積器には2つの熱媒体が含まれており、別の1つの熱媒体は、相変化材料として形成される。相変化材料ないしは相変化蓄積器は、これらが、熱エネルギを低損失で、多くの反復サイクルでかつ長い時間にわたって蓄積できるため、有利である。特に、融解温度(相変化温度)が作動流体の(凝集圧力における)凝集温度よりも低い相変化材料が有利である。例えば、作動流体の凝集温度は130℃をとり得るため、相変化材料の125℃の融解温度が有利である。したがって凝集温度よりも最大で5%低い融解温度が有利である。   Therefore, the stratified accumulator includes two heat media, and another heat medium is formed as a phase change material. Phase change materials or phase change accumulators are advantageous because they can store thermal energy with low loss, in many repetitive cycles and over a long period of time. Particularly advantageous are phase change materials whose melting temperature (phase change temperature) is lower than the agglomeration temperature (at the agglomeration pressure) of the working fluid. For example, the melting temperature of 125 ° C. of the phase change material is advantageous because the coagulation temperature of the working fluid can be 130 ° C. Therefore, a melting temperature of up to 5% below the aggregation temperature is advantageous.

成層型蓄積器は有利には、固体の凝集状態にある別の熱媒体を含み得る。ここではこの固体の熱媒体の多孔度を目的に適合させることができる。例えば、液状の熱媒体よりも密度の高い凝縮した作動流体の沈降が可能になる、ようにこの多孔度を選択することができる。   The stratified accumulator may advantageously comprise another heat medium in solid agglomeration. Here, the porosity of the solid heat medium can be adapted to the purpose. For example, this porosity can be selected to allow sedimentation of a condensed working fluid that is denser than a liquid heat carrier.

本発明の別の利点、特徴的構成及び詳細は、以下で説明する実施例から、又は図面によって得られる。   Further advantages, characteristic configurations and details of the invention can be obtained from the embodiments described below or by means of the drawings.

作動流体がこの蓄圧器の熱媒体に直接導かれる、ヒートポンプに接続された蓄圧器を示す図である。It is a figure which shows the pressure accumulator connected to the heat pump by which a working fluid is guide | induced directly to the thermal medium of this pressure accumulator. 図1と同様に作動流体が蓄圧器の熱媒体に直接導かれる、ヒートポンプに接続された静水式蓄圧器を示す図である。It is a figure which shows the hydrostatic pressure accumulator connected to the heat pump by which a working fluid is guide | induced directly to the thermal medium of an accumulator like FIG.

図面において同種の要素には同じ参照符号が付されている。   In the drawings, the same type of elements are given the same reference numerals.

図1には、制御式蓄圧器2が略示されており、この蓄圧器は、ヒートポンプ6の作動流体4が、分配装置12を介して、蓄圧器2の高さ8において、熱媒体10に分配されるように、ヒートポンプ6に接続されており、ここでこの熱媒体10は、作動流体12に直接に材料的に接触している。   FIG. 1 schematically shows a control-type pressure accumulator 2, in which a working fluid 4 of a heat pump 6 is passed through a distribution device 12 to a heat medium 10 at a height 8 of the pressure accumulator 2. In order to be distributed, it is connected to a heat pump 6, where the heat medium 10 is in direct material contact with the working fluid 12.

ヒートポンプ6には、凝縮器14と、気化装置16と、膨張弁20と、分離器18と、液滴分離器15と、逆止弁22とが含まれている。作動流体4は、反時計回り36にヒートポンプ6を循環する。   The heat pump 6 includes a condenser 14, a vaporizer 16, an expansion valve 20, a separator 18, a droplet separator 15, and a check valve 22. The working fluid 4 circulates through the heat pump 6 counterclockwise 36.

図1にはさらに、膨張容器24と、ポンプ28と、別の膨張弁30と、熱媒体10用の貯蔵槽26が示されている。上記の構成部分24、26、28、30は、蓄圧器2及び/又は熱媒体10を調整するために使用される。図1に示した実施例では、熱媒体10として水が使用されている。   FIG. 1 further shows an expansion vessel 24, a pump 28, another expansion valve 30, and a storage tank 26 for the heat medium 10. The components 24, 26, 28, 30 described above are used to condition the accumulator 2 and / or the heat medium 10. In the embodiment shown in FIG. 1, water is used as the heat medium 10.

ガス状の作動流体4は、凝縮器14の後、分配装置12を介し、蓄圧器2の高さ8において熱媒体10に導入され、これによって熱媒体10と直接に材料的に接触する。この際に導入高さ8における蓄圧器2の温度は、例えば、130℃である。作動流体としてNovec(登録商標)649を使用する場合、蓄圧器2における圧力は、ガス状の作動流体4の直接的な凝縮が行われるようにするため、少なくとも0.9MPaでなければならない。   The gaseous working fluid 4 is introduced into the heat medium 10 after the condenser 14 via the distributor 12 at the height 8 of the pressure accumulator 2, thereby making direct material contact with the heat medium 10. At this time, the temperature of the pressure accumulator 2 at the introduction height 8 is 130 ° C., for example. When using Novec® 649 as the working fluid, the pressure in the accumulator 2 must be at least 0.9 MPa in order to allow direct condensation of the gaseous working fluid 4.

制御式蓄圧器2の利点は、蓄圧器2の可能な限りに高温の箇所に作動流体4を導入できることである。これは、蓄圧器2における圧力を適合させることにより、導入高さ8における作動流体4の凝縮圧力をつねに上回ることができるため、好都合である。一般的に、図示しない熱消費装置に対し、熱は、可能な限りに高い温度の箇所において蓄圧器2から取り出される。上記の箇所に作動流体4を導入することにより、蓄圧器2は、低い蓄熱状態において、効率的かつ適時に、熱消費装置によって要求された温度に到達することができる。   The advantage of the control-type pressure accumulator 2 is that the working fluid 4 can be introduced into the hot accumulator 2 as much as possible. This is advantageous because it can always exceed the condensation pressure of the working fluid 4 at the introduction height 8 by adapting the pressure in the accumulator 2. Generally, for a heat consuming device (not shown), heat is extracted from the pressure accumulator 2 at a location where the temperature is as high as possible. By introducing the working fluid 4 to the above location, the pressure accumulator 2 can reach the temperature required by the heat consuming device efficiently and in a timely manner in a low heat storage state.

図1に示した実施例において、作動流体4として、約1300kg/mの密度を有するNovec(登録商標)649を使用することができる。熱媒体10として、1000kg/mの密度を有する水10を使用すると、作動流体4は、熱媒体10よりも密度が高くなる。作動流体4の密度を熱媒体10よりも高くすることにより、作動流体4は、重力100の影響によって蓄圧器2の底部9に沈降する。作動流体4が蓄圧器2の底部9に沈降することにより、作動流体4は、蓄圧器2の底部9における温度に到達するまで過冷却されるため、作動流体4から付加的な熱が取り出されて有利である。Novec(登録商標)649と水との混和性が小さいことにより、底部9に沈殿する作動流体4の相が発生し、この相はこの場合に蓄圧器2の底部9において取り出すことができ、分離器18を介してヒートポンプ6の作業循環路36に戻される。この(流体)分離器18によって保証されるのは、蓄圧器2からヒートポンプ6の作業循環路36に熱媒体10が入らないようにすることである。 In the embodiment shown in FIG. 1, Novec® 649 having a density of about 1300 kg / m 3 can be used as the working fluid 4. When the water 10 having a density of 1000 kg / m 3 is used as the heat medium 10, the working fluid 4 has a higher density than the heat medium 10. By making the density of the working fluid 4 higher than that of the heat medium 10, the working fluid 4 sinks to the bottom 9 of the accumulator 2 due to the influence of the gravity 100. Since the working fluid 4 sinks to the bottom 9 of the pressure accumulator 2, the working fluid 4 is supercooled until it reaches a temperature at the bottom 9 of the pressure accumulator 2, so additional heat is extracted from the working fluid 4. It is advantageous. Due to the low miscibility of Novec® 649 with water, a phase of the working fluid 4 that settles at the bottom 9 is generated, which phase can then be removed at the bottom 9 of the pressure accumulator 2 and separated. It is returned to the work circuit 36 of the heat pump 6 through the vessel 18. This (fluid) separator 18 ensures that the heat medium 10 does not enter the work circuit 36 of the heat pump 6 from the pressure accumulator 2.

水10よりも密度の低い作動流体4、例えば650kg/mの密度を有するシクロペンタン(C10)を使用する場合、凝縮の後、作動流体4は上昇するため、蓄圧器2の上端部で取り出されるはずである。 When using a working fluid 4 having a density lower than that of the water 10, for example, cyclopentane (C 5 H 10 ) having a density of 650 kg / m 3 , the working fluid 4 rises after condensation, so that the upper end of the accumulator 2 is increased. Should be taken out in the department.

逆止弁22は、熱媒体10が凝縮器14に、ひいてはヒートポンプ6の作業循環路36に送出されることを阻止する。   The check valve 22 prevents the heat medium 10 from being sent to the condenser 14 and thus to the work circuit 36 of the heat pump 6.

図2には、本発明による方法の択一的な実施形態が示されており、ここでは制御式蓄圧器2の代わりに静水式蓄圧器3が使用されている。ここでヒートポンプ6には、すでに図1で示しかつ説明した要素が含まれている。   FIG. 2 shows an alternative embodiment of the method according to the invention, in which a hydrostatic pressure accumulator 3 is used instead of a controlled pressure accumulator 2. Here, the heat pump 6 includes the elements already shown and described in FIG.

蓄圧器2とは異なり、静水式蓄圧器3では、蓄積器3内の圧力は、この場合には水10である熱媒体10の静水圧だけによって形成される。言い換えると、蓄圧器3内の圧力は、水10の液柱だけによって形成される。ここでも110℃の温度においてNovec(登録商標)649を作動流体4として静水式蓄圧器に導入する場合、作動流体4を凝縮するためには少なくとも0.6MPaの圧力が必要である。これにより、蓄圧器3への作動流体4の導入箇所ないしは導入高さ8は、少なくとも50mだけ作動流体4の導入高さ8よりも水10が上になる、ように選択しなければならないことになる。一般的には作動流体4の導入高さ8に対応して圧力を選択することができる。   Unlike the pressure accumulator 2, in the hydrostatic pressure accumulator 3, the pressure in the accumulator 3 is formed only by the hydrostatic pressure of the heat medium 10, which is water 10 in this case. In other words, the pressure in the pressure accumulator 3 is formed only by the liquid column of the water 10. Again, when introducing Novec (registered trademark) 649 as the working fluid 4 to the hydrostatic pressure accumulator at a temperature of 110 ° C., a pressure of at least 0.6 MPa is required to condense the working fluid 4. Thereby, the introduction location or introduction height 8 of the working fluid 4 to the pressure accumulator 3 must be selected such that the water 10 is higher than the introduction height 8 of the working fluid 4 by at least 50 m. Become. In general, the pressure can be selected in accordance with the introduction height 8 of the working fluid 4.

熱媒体10の液柱の高さを上げる又は導入高さ8を低くすることなく静水式蓄圧器3における圧力をさらに上げるため、蓄圧器3の上端部に低温の水の層32を載置する。この低温の水の層32は、分離装置34によって静水式蓄圧器3の水10から分離される。静水式蓄圧器3の上端部に低温の水の層32を載置することによって保証されるのは、導入高さ8における圧力が、導入時の作動流体4の凝縮圧力を上回り、作動流体4の凝縮がはじまることである。したがって作動流体4の導入高さ8を比較的高く設計することができ、これによって導入高さ8における温度を上げることができる。   In order to further increase the pressure in the hydrostatic accumulator 3 without increasing the height of the liquid column of the heat medium 10 or decreasing the introduction height 8, a low temperature water layer 32 is placed on the upper end of the accumulator 3. . This low temperature water layer 32 is separated from the water 10 of the hydrostatic pressure accumulator 3 by a separation device 34. The fact that the low temperature water layer 32 is placed on the upper end of the hydrostatic pressure accumulator 3 guarantees that the pressure at the introduction height 8 exceeds the condensing pressure of the working fluid 4 at the time of introduction. Condensation begins. Therefore, the introduction height 8 of the working fluid 4 can be designed to be relatively high, whereby the temperature at the introduction height 8 can be increased.

図1のように、作動流体4は、熱媒体10よりも密度が高いことにより、重力100の影響によって静水式蓄圧器3の底部9に沈降する。ここでもこれを、分離器18を介して底部9からヒートポンプ6の作業循環路36に供給することができる。熱媒体10が作動流体4よりも密度が高い場合、静水式蓄圧器3の上端部において作動流体4の取り出しが行われる。   As shown in FIG. 1, the working fluid 4 has a higher density than the heat medium 10, and thus sinks to the bottom 9 of the hydrostatic accumulator 3 due to the influence of gravity 100. Again, this can be supplied from the bottom 9 to the working circuit 36 of the heat pump 6 via the separator 18. When the density of the heat medium 10 is higher than that of the working fluid 4, the working fluid 4 is taken out at the upper end portion of the hydrostatic pressure accumulator 3.

ここまで複数の有利な実施例によって詳細に本発明を述べて説明してきたが、本発明は、開示された例によって限定されることはなく、又は当業者は、本発明の保護範囲を逸脱することなく、ここから別の複数の変化形態を導出することが可能である。   Although the invention has been described and explained in detail with reference to a number of advantageous embodiments, the invention is not limited to the disclosed examples or those skilled in the art will depart from the protection scope of the invention. Without this, it is possible to derive another plurality of variations from here.

Claims (15)

成層型温度蓄積器(2、3)を蓄熱する方法であって、
ヒートポンプ(6)の作動流体(4)を、前記成層型温度蓄積器(2、3)の液状の熱媒体(10)へ、少なくとも1つの導入箇所(8)において、気体状態で導入し、かつ、当該熱媒体(10)と直接材料的に接触させる、
ただし、前記導入箇所(8)において、前記成層型温度蓄積器(2、3)内の圧力は、前記作動流体(4)の凝縮圧力以上である、
ことを特徴とする方法。
A method of storing heat in the stratified temperature accumulator (2, 3),
Introducing the working fluid (4) of the heat pump (6) into the liquid heat medium (10) of the stratified temperature accumulator (2, 3) in a gaseous state at at least one introduction point (8); and In direct material contact with the heating medium (10),
However, in the introduction part (8), the pressure in the stratified temperature accumulator (2, 3) is not less than the condensation pressure of the working fluid (4).
A method characterized by that.
前記成層型温度蓄積器(2、3)において凝縮された作動流体(4)を前記ヒートポンプ(6)に戻す、
請求項1に記載の方法。
Returning the working fluid (4) condensed in the stratified temperature accumulator (2, 3) to the heat pump (6);
The method of claim 1.
前記成層型温度蓄積器(2、3)における凝縮の後の密度が前記熱媒体(10)の密度以上になる作動流体(4)を使用する、
請求項1又は2に記載の方法。
Using a working fluid (4) in which the density after condensation in the stratified temperature accumulator (2, 3) is equal to or higher than the density of the heat medium (10);
The method according to claim 1 or 2.
液体状態における前記作動流体(4)と、前記熱媒体(10)とは同じ液体である、
請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
The working fluid (4) in the liquid state and the heat medium (10) are the same liquid,
4. A method according to any one of claims 1 to 3.
前記作動流体(4)の凝縮圧力は、100℃の温度において1MPa未満である、
請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
The condensation pressure of the working fluid (4) is less than 1 MPa at a temperature of 100 ° C.,
The method according to any one of claims 1 to 4.
物質1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノン、ペルフルオロメチルブタノン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−1−プロペン、シス−1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−ブテン及び/又はシクロペンタンのうちの少なくとも1つを含む作動流体(4)を使用する、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
Substance 1,1,1,2,2,4,5,5,5-nonafluoro-4- (trifluoromethyl) -3-pentanone, perfluoromethylbutanone, 1-chloro-3,3,3-trifluoro- Using a working fluid (4) comprising at least one of 1-propene, cis-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and / or cyclopentane,
6. A method according to any one of claims 1-5.
作動流体(4)として水を使用する、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
Use water as working fluid (4),
6. A method according to any one of claims 1-5.
液体状態において前記熱媒体(10)と混ざらない作動流体(4)を使用する、
請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
Using a working fluid (4) that does not mix with the heating medium (10) in a liquid state;
7. A method according to any one of claims 1-6.
前記熱媒体(10)の一定温度の層において前記作動流体(4)を均一に分配する分配装置(12)を用いて、前記熱媒体(10)に前記ガス状の作動流体(4)を導入する、
請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。
The gaseous working fluid (4) is introduced into the heating medium (10) using a distributor (12) that uniformly distributes the working fluid (4) in a constant temperature layer of the heating medium (10). To
9. A method according to any one of claims 1-8.
成層型蓄積器(3)として制御式蓄圧器(3)を使用する、
請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
Controlled pressure accumulator (3) is used as stratified accumulator (3),
10. A method according to any one of claims 1-9.
前記ヒートポンプ(6)の凝縮器(14)に導入する前、前記成層型温度蓄積器(2、3)から前記作動流体(4)に熱を供給する、
請求項1から10までのいずれか1項に記載の方法。
Before introducing into the condenser (14) of the heat pump (6), heat is supplied from the stratified temperature accumulator (2, 3) to the working fluid (4).
11. A method according to any one of claims 1 to 10.
前記ヒートポンプ(6)の気化装置(16)から液滴分離器(15)を用いて分離した熱媒体(10)を前記成層型温度蓄積器(2、3)に戻す、
請求項1から11までのいずれか1項に記載の方法。
Returning the heat medium (10) separated from the vaporizer (16) of the heat pump (6) using the droplet separator (15) to the stratified temperature accumulator (2, 3);
12. A method according to any one of claims 1 to 11.
熱を利用するため、前記熱媒体(10)を熱消費装置に移送し、
前記熱消費装置における利用の前に前記熱媒体(10)を分離器を通して移送する、
請求項1から12までのいずれか1項に記載の方法。
In order to use heat, the heat medium (10) is transferred to a heat consuming device,
Transporting the heating medium (10) through a separator prior to use in the heat consuming device;
13. A method according to any one of claims 1-12.
熱エネルギを蓄積するため、前記成層型温度蓄積器(2、3)に相変化材料を使用する、
請求項1から13までのいずれか1項に記載の方法。
In order to store thermal energy, a phase change material is used in the stratified temperature storage (2, 3).
14. A method according to any one of claims 1 to 13.
液状の熱媒体(10)を備えた成層型温度蓄積器(2、3)と、作動流体(4)を備えたヒートポンプ(6)とを有する装置であって、
前記成層型温度蓄積器(2、3)及び前記ヒートポンプ(6)は、前記作動流体(4)が、気体状態で、導入箇所(8)において前記熱媒体(10)に導入され、当該熱媒体(10)と直接に材料的に接触させる、ように構成かつ接続されており、
前記導入箇所における前記成層型温度蓄積器(2、3)の圧力は、前記作動媒体(4)の凝縮圧力以上である、
ことを特徴とする装置。
A device comprising a stratified temperature accumulator (2, 3) provided with a liquid heat medium (10) and a heat pump (6) provided with a working fluid (4),
In the stratified temperature accumulator (2, 3) and the heat pump (6), the working fluid (4) is introduced into the heat medium (10) at the introduction point (8) in a gas state, and the heat medium (10) configured and connected in direct material contact with,
The pressure of the stratified temperature accumulator (2, 3) at the introduction location is not less than the condensation pressure of the working medium (4).
A device characterized by that.
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