用于在两种或更多种介质之间传递热的方法以及用于执行所述方法的系统技术方案

本发明专利技术涉及在两种或更多种介质之间传递热的方法，该方法可以用于家庭、商业或工业目的，并且该方法仅受温度差和压力变化的存在的影响。本发明专利技术还涉及用于传递热的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在两种或更多种介质之间传递热的方法以及用于执行所述方法的系统
本专利技术涉及通过气缸/活塞闭合式系统等的热传递系统，在该热传递系统的封闭室中，存在对所述室外部的温度变化敏感的流体，其中，所述流体在所述流体吸收或释放热时改变状态。更具体地，本专利技术涉及用于在两种或更多种介质之间产生热传递的方法以及用于执行所述方法的系统，该系统可用于对空间进行空气调节，或者可用于需要在两种或更多种介质之间进行热传递的任何用途，该系统允许家庭、商业或工业用途。
技术介绍
目前，存在许多产生用于对空间进行空气调节的热传递的技术，但这些技术为了允许吸收或递送确定量的能量需要大量的能量，此外，冷却液体的使用对环境造成破坏。例如，存在使用会影响臭氧层或产生温室效应的冷却剂的热泵。例如，存在CFC或含氯氟烃、从饱和烃衍生的惰性气体，它们在大气中保留50年至100年，并在与来自平流层的臭氧结合时分解，从而释放氯原子。在已经确认来自CFC的对臭氧层的破坏后，CFC被替换为HFC或氢氟碳化合物、氟化气体，所述HFC或氢氟碳化合物、氟化气体促进了地球的温室效应和全球变暖。CFC的一示例是氟利昂，氟利昂在热传递的循环过程中蒸发，这种类型的物质目前被替代性制冷剂替换，这受到了试图减少制冷剂对环境和臭氧层影响的法律的驱使，所述法律比如为欧洲F-Gas法规，其主要目标是到2030年将氟化温室气体(GHG)的使用减少70％。全球在减少制冷剂气体方面所做的努力的另一示例是，将近200个国家通过了蒙特利尔议定书的第二版(1987年)《基加利修正案》，由于温室气体被认为对地球非常有害并且对全球变暖影响很大，该修正案提出了逐步消除氢氟碳化合物(HFC)的生产和使用的具体计划。另一有关的目的与减少能量消耗相关。作为热泵的HVAC系统具有被称为COP(性能系数)的性能，性能(COP)表示热单元(以热kWh为单位)与由设备实际消耗的功率(以电kWh为单位)之间的关系。因此，COP越高，系统性能越高。作为示例，典型的热泵具有2与6之间的COP，这取决于两个源的温度之间的差异。因此，性能(COP)的增大将产生能量消耗的降低，并且因此产生CO2消耗的降低。技术问题的解决方案所提出的解决方案基于使用环境热、流体、其压缩和减压，从而在以下称为“回路”的封闭回路内在压力下引起流体的状态变化。这些状态变化引起流体的密度的变化，从而交替地引起收缩和膨胀，进而产生吸收或释放热的热传递。系统还包括下述结构：该结构除了包括用作在必要时用于冷却或加热流体的支持设备的外部热源之外，还包括当前HVAC设备中已经存在的基本元件，比如风扇。该系统的优点在于，系统可以使用不同类型的流体，比如水、CO2、相变材料“PCM”、不会破坏臭氧层的其他流体、或者促进全球变暖的温室气体以及易燃的HFO(氢氟烯烃)。通常，该系统和方法不需要对环境有害的制冷剂或易燃的制冷剂，这有助于环境保护。另一优点是，COP(性能系数)高于当前技术，并且可以达到远高于10的值，甚至更高，这取决于载荷和流体，如在以下一些示例中可以观察到的，COP可以在一些系统中赋予15、20、30、40或者更大。这允许节省大量能量，并且因此也可以通过较少的电力消耗而大大减少排放到大气中的CO2。另一优点是，通过力单元在系统中使用两个或更多个相反的回路，由于两个回路的压力沿相反的方向推动，因此压缩流体所需的能量的量大大降低。在力单元的柱塞中产生平衡作用，因此需要比最大压力低得多的压力来压缩相反的回路中的流体并在其中产生状态变化。在从固态至液态的状态变化的情况下工作时，较小的体积通常移位以压缩流体，这与传递相同量的能量的传统系统不同。现有技术在现有技术中，存在与用于空气调节的热传递的系统相关的若干文献。因此，例如，在文献WO2016/186572中，公开了一种下述机器：该机器利用环境热或余热，并在闭合回路中使用二氧化碳工作流体来产生具有作为副产品的冷能的可再生能源。该机器被公开为环境热发动机，该环境热发动机包括膨胀器，该膨胀器用于降低流体温度；低压热交换器，该低压热交换器连接至膨胀器，以确保流体以流化状态保留；液压马达，该液压马达另外连接至低压热交换器，以用于转换流体的液压，该流体由至少环境热或低质量的热以及移位流体流来驱动；以及高压热交换器，该高压热交换器通过环境热对流体进行再加热以防止冻结。膨胀器、低压热交换器、液压马达以及高压热交换器在用于使流体循环的闭合回路中彼此连接。文献US2014/053544公开了一种热力发动机系统，该热力发动机系统包括第一热交换器、膨胀器、第二热交换器和阀组件。第一热交换器与热源连通，以用于加热内部的工作流体。膨胀器位于第一热交换器的下游并且与第一热交换器连通，以用于接纳热工作流体。第二热交换器位于膨胀器的下游并且与膨胀器连通，以用于冷却从膨胀器接纳的工作流体。阀组件与第二热交换器和膨胀器连通，以用于为膨胀器的替代性注入提供来自第二热交换器的经冷却的工作流体。文献US5099651A公开了一种用于操作气体驱动的发动机热泵系统的方法，并且公开了制冷蒸气压缩的类型。更具体地，文献US5099651A涉及一种热泵系统，该热泵系统优选地由气体驱动的内燃发动机来驱动，该气体驱动的内燃发动机至少部分地由与载荷和环境热源或贮槽流体地连接的工作流体冷却。现有技术文献中没有文献公开下述封闭系统的使用：在该封闭系统中，流体和来自周围环境或介质的热以及仅压缩和减压步骤用于释放或吸收热，以便产生从液态至固态或部分固态并且反之亦然的状态变化、以及从液态至气态并且反之亦然的状态变化，并且由此产生热传递。与现有技术的另一不同之处在于，该系统可以由一个、两个或更多个封闭回路构成，封闭回路换句话说为没有循环的闭合回路，封闭回路设计成使得容纳在这些回路中的每个回路中的流体除了由遭受压缩和减压的流体的密度变化所产生的替代性体积变化所引起的自然移位、以及还由流体的状态变化所引起的变化之外不循环也不移位，由此流体通过相同的路径膨胀和收缩，这允许活塞或类似物的移位。另一方面，在用于空气调节系统的现有技术中，可以观察到的是，流体可以在该空气调节系统内循环，并且流体是对环境有害的制冷剂，而在本系统的情况下，各种各样的流体可以用于该系统的操作，尤其是对环境无害的液态制冷剂。
技术实现思路
本专利技术包括一种用于在两种或更多种介质之间产生热传递的方法，以及一种用于执行所述方法的装置或系统，该装置或系统能够用于对空间进行空气调节，或者能够用于需要在两种或更多种介质之间进行热传递的任何用途，并且可以易于用于家庭、商业或工业用途。所提出的解决方案是基于使用流体与流体周围空间之间的温度差并结合压力变化，从而引起流体的状态变化。作为示例，在水的情况下，优选地在蒸馏水、以下称为“水”的情况下，当在闭合回路内经受高压时，水从其液态变为固态或部分固态，比如变为“冰II、或冰III、或冰V、或冰VI、或冰VII”，以及从固态或部分固态变为液态，这种物质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在两种或更多种介质之间产生热传递的方法，所述方法能够用于家庭、商业或工业用途，其中，所述方法包括以下步骤：/n(a)对引入管道(8)中的流体进行压缩，直到产生状态的变化为止；/n(b)对所述流体进行减压以重新引起状态的变化，使得达到初始状态。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171229 CL 3498-20171.一种用于在两种或更多种介质之间产生热传递的方法，所述方法能够用于家庭、商业或工业用途，其中，所述方法包括以下步骤：
(a)对引入管道(8)中的流体进行压缩，直到产生状态的变化为止；
(b)对所述流体进行减压以重新引起状态的变化，使得达到初始状态。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述流体进行压缩和减压的所述步骤还包括：
(a)移动活塞或柱塞，使所述活塞保持在最小冲程点处，以使得达到期望的压力；
(b)使所述闭合回路暴露于环境或介质，直到在所述管道(8)内部的所述流体中产生状态的变化并发生热传递为止；
(c)对所述管道(8)内部的所述流体进行减压并使所述闭合回路暴露于环境或介质，以便引起引入所述管道(8)中的所述流体的膨胀，直到再次产生状态的变化并引起由所述管道(8)内部的所述流体的所述状态的变化而导致的热传递，所述热传递发生在热交换器等中。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述状态的变化对应于所述流体从其液态或超临界流体状态转化为固态、从气态转化为液态或超临界流体状态、或者从其固态转化为液态或超临界流体状态、从液态或超临界流体状态转化为气态。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还能够包括以下步骤：
(d)借助于电子致动的单向制动伺服器或电子致动的单向阀等制动所述活塞或者直接经由力单元制动所述活塞，以便增大通过所述力单元支承的压力；在使用两个或更多个回路的情况下，当所述回路膨胀时，使用所述力单元来支承相反回路的重建；
(e)通过使所述电子致动的单向制动伺服器或阀或执行类似功能的其他装置断开接合来释放所述活塞，或者直接经由所述力单元释放所述活塞；这在使用两个或更多个回路并且使用线性增压泵时将执行产生补偿作用的功能。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，为了引起在封闭回路内部被加压的所述流体的所述状态的变化，所描述的所述方法还包括将温度和压力变化结合使用。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流体能够是任何类型的可压缩且可膨胀的流体。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流体能够是水、CO2或者优选地为相变材料(PCM)。


8.一种用于在两种或更多种介质之间产生热传递的系统，所述系统能够用于家庭、商业或工业用途，其中，所述系统包括：
(a)一个或更多个力单元，所述一个或更多个力单元能够增大或减小流体(10)的压力；
(b)封闭管道回路。


9.根据权利要求8所述的用于在两种或更多种介质之间产生热传递的系统，其中，所述封闭管道回路包括一个或更多个管道，以便形成封闭管道回路等，所述回路在其端部中的一个端部处封闭。


10.根据权利要求8所述的用于在两种或更多种介质之间产生热传递的系统，其中，所述管道(8)中的一些管道是具有板或翅片等的管道，所述管道能够是毛细管等，并且其中，所述管道(8)形成热交换器(34)。


11.根据权利要求8所述的用于在两种或更多种介质之间产生热传递的系统，其中，所述力单元包括能够增大或减小流体的压力的装置，后者装置能够是柱塞、活塞等以及泵等，以用于使所述装置移动。


12.根据权利要求8所述的用于在两种或更多种介质之间产生热传递的系统，其中，所述力单元能够是活塞、液压缸活塞、增压泵、液压泵、线性增压泵等、直接作用旋转泵等、往复式泵等、电动马达等、方向控制阀或其他电子致动单元以及诸如电子致动的致动器和制动伺服器、填充阀、释放阀等之类的其他部件。


13.根据权利要求8所述的用于在两种或更多种介质之间产生热传递的系统，其中，所述系统还包括一个或更多个电子致动的制动伺服器或控制阀等，所述一个或更多个电子致动的制动伺服器或控制阀等是连接至自动控制系统的所述一个或更多个力单元的一部分。


14.根据权利要求8所述的用于在两种或更多种介质之间产生热传递的系统，其中，所述系统还包括：
(a)控制系统，所述控制系统控制压力和收缩，使得引起所述流体的下述状态的变化：从液态或超临界流体状态至固态或部分固态且反之亦然、从气态至液态且反之亦然；
(b)所述封闭回路的一个或更多个压力和温度传感器，所述一个或更多个压力和温度传感器向所述控制系统提供信息。


15.根据权利要求8所述的用于在两种或更多种介质之间产生热传递的系统，其中，所述系统还能够包括一个或更多个通风管，所述一个或更多个通风管用于适当地排出或引入热或冷。


16.根据权利要求8所述的用于在两种或更多种介质之间产生热传递的系统，其中，所述系统还能够包括一个或更多个冷却塔或热交换器(42)等。


17.根据权利要求8所述的用于在两种或更多种介质之间产生热传递的系统，其中，所述系统还能够包括一个或更多个通风挡板(40)等，所述一个或更多个通风挡板(40)等控制进入通风管或通风管道等的空气流，以便适当地排出或引入热或冷。


18.根据权利要求8所述的用于在两种或更多种介质之间产生热传递的系统，其中，一个或多个通风挡板(40)等能够使其方向反向，以便在加热或冷却模式下使用所述系统。


19.根据权利要求8所述的用于在两种或更多种介质之间产生热传递的系统，其中，所述系统还能够包括外部热源，所述外部热源用作对所述流体进行冷却或加热的支持。


20.根据权利要求8所述的用于在两种或更多种介质之间产生热...

【专利技术属性】
技术研发人员：琼·巴普蒂斯特·克劳迪奥·桑坦德库博恩，
申请(专利权)人：AHR能源有限公司，
类型：发明
国别省市：智利;CL