[發明專利]吸附式熱泵和用于運行吸附式熱泵的方法

有效

• 申請號: 201780029864.8
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN109477671B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: R·赫爾曼;W·米特爾巴赫
• 申請（專利權）人: 華氏有限公司
• 主分類號: F25B15/10
• 分類號: F25B15/10;F25B15/02;F25B15/00;F25B17/08
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 閆娜

本發明涉及一種吸附式熱泵，其中，在蒸發器、吸附裝置和冷凝器之間或在蒸發器/冷凝器和吸附器之間的工作回路具有氣體半回路和構成在蒸發器和冷凝器之間的液體半回路，其中，液體半回路包含能夠與工作介質混合的、液態的、降低工作介質的蒸汽壓的功能介質，該功能介質的蒸汽壓在25℃時低于0.2mbar。在一種用于借助工作回路運行吸附式熱泵的方法中，所述工作回路由吸附器、蒸發器和冷凝器或蒸發器/冷凝器以及在吸附器、蒸發器和冷凝器之間循環的工作介質構成，所述工作介質在經過工作回路時在液體半回路內與液態的、降低蒸汽壓的功能介質混合，并且在移入工作回路的氣體半回路中之前與功能介質離解。其中，所述功能介質是離子液體。

技術領域

本發明涉及吸附式熱泵和用于運行吸附式熱泵的方法。

背景技術

吸附式熱泵的基本結構由蒸發器和冷凝器以及吸附器構成。在運行這樣的設施時，在這些組件之間驅動工作介質循環。工作介質在第一步驟中在吸附器中被吸附。在此，工作介質在蒸發器中轉變為氣相，由此在蒸發器處吸收來自周圍環境的熱量。在第二步驟中，工作介質在吸附器處被排出。對此所需的外部能量供應例如通過使用廢熱進行。所排出的工作介質在冷凝器中再次液化并且在此釋放熱量。通過該過程將熱量從蒸發器泵送到冷凝器側上。這種熱泵能夠在沒有運動部件的情況下執行。

通常，蒸發器和冷凝器能夠合并在一個構件中。然后，所述構件形成所謂的蒸發器/冷凝器。在此，工作介質的冷凝和蒸發在相同的位置發生。雙重作用的吸附式熱泵也是可行的，其中冷凝器和蒸發器在其功能方面交替，進而根據工作任務能夠作用為冷凝器和蒸發器。例如使用水作為工作介質。但是也能夠使用其它物質。

在這種設施中，蒸發器常常被證實是工作回路的組件，其結構起到限制性能的作用，因為在給定的構件尺寸和表面的情況下，能夠僅蒸發有限量的工作介質。工作介質的更換，例如使用甲醇或氨來代替水，在此能夠僅提供非常有限的性能提升，這此外還必須換來附加的缺點。在大多數情況下，替代的工作介質相比于水具有易燃和/或有毒的缺點。為此在整體考慮中蒸發性能的可能提升僅以不利的比例進行。

已知的是，液體與在液體中溶解的物質的蒸汽壓通常低于純液體的蒸汽壓。因此，通過添加溶解的物質增加了在工作介質蒸發時的能量耗費。相應地提升每單位量的蒸發器性能。如果使用例如水作為工作介質，那么例如能夠添加鹽。但是，使用可溶性的固體引起不希望的在蒸發器中的積聚和晶體形成并且能夠促進其腐蝕。

如果有機液體溶解在工作介質中以降低蒸汽壓，那么在這種情況下通常不僅工作介質蒸發，而且有機組分或可能的分解產物也轉為氣相。因此，在氣相中的所述附加組成成分提高了真空系統中的壓力，由此明顯降低吸附器的性能。這種不利的效應也在無機液態添加劑、例如酸中發生。所述添加劑也劇烈地排出氣體。此外，酸由于其強烈的侵蝕性而是非常不合適的。

發明內容

因此，存在解決上述缺點的任務。

尤其應提出下述可行性：降低工作介質的蒸汽壓，而不會產生所提及的不利的副作用。此外，還存在下述任務：使吸附式熱泵的工作回路的部件更耐腐蝕或耐霜凍，并且此外還改進在工作介質與在蒸發器和冷凝器中的傳熱面之間的潤濕特性和熱接觸。所尋求的一方面是一種相應改進的吸附式熱泵以及一種用于運行吸附式熱泵的方法，其中能夠避免所提及的缺點。

吸附式熱泵包括吸附裝置，所述吸附式熱泵包含固態吸附劑、蒸發器、冷凝器或蒸發器/冷凝器和在工作回路中的工作介質。在此，工作回路在蒸發器、吸附裝置和冷凝器之間或者在蒸發器/冷凝器和吸附裝置之間具有氣體半回路并且工作回路具有構成在蒸發器和冷凝器之間的液體半回路，在所述氣體半回路中工作介質是氣態的并且在液體半回路中工作介質是液態的。液體半回路包含能夠與工作介質混合的、液態的、降低工作介質的蒸汽壓的功能介質。

根據本發明的吸附式熱泵基于如下構思：在工作介質以液態形式存在于工作回路中的部段中至少部分地將功能介質摻入工作介質中，所述功能介質對工作介質的特性產生正面影響。功能介質在此實際上不轉化成氣相，尤其是在吸附裝置中，所述功能介質不會被顯著吸附或解吸。