热力设备以及生产热力设备的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热力设备，并且特别地，涉及例如如热栗情况那样具有在不同的压力下操作的数个液体容器的热力设备。
【背景技术】
[0002]欧洲专利EP 2016349 BI公开了一种包括水蒸发器、压缩机和液化器的热栗。在热栗操作期间，蒸发器内的压力设定成使得待被蒸发的工作流体比如例如水将在要求的温度下蒸发，该要求的温度例如可以是+10°摄氏度。压缩机一一该压缩机构造成具有径向叶轮的连续流动式机器一一压缩蒸汽并且将压缩的蒸汽输送到液化器中。由于蒸汽压缩，蒸汽的温度从蒸发器内的温度上升至更高的温度，比如例如40或50°摄氏度。加热的蒸汽在液化器内将冷凝并且因此加热液化器内的工作流体。当热栗进行加热时，通过压缩的蒸汽引入液化器内的热量可以被用于加热建筑物。然而，当热栗进行冷却时，引入液化器内的热量将作为废热被排放，而蒸发器内通过蒸发冷却的工作流体将被用于冷却目的。
[0003]由于热栗的操作，材料从蒸发器被连续地向前输送到液化器中。为了确保液化器不会溢流，提供了排出口，液化的水穿过该排出口并且经由用于压力控制的栗或阀朝向蒸发器向回传送。
[0004]作为用于压力控制的栗或阀，典型的热栗包括可调节的节流阀以便实现液化器内的高压至蒸发器内的低压的转换。由于被向前输送的工作流体由于蒸发/压缩/液化过程会有很大变化，因此通过排出口被向回输送的工作流体的量也变化很大。这是由于热栗随着功率增大或者随着温度差距(即液化器内存在的高温与蒸发器内存在的低温之间的温差)增大而产生变化。如果热栗必须提供大量的功率以实现加热或冷却，则将会比当热栗必须提供小的功率以实现加热或冷却时输送更多的工作流体。因此，节流阀一般是可调节的以便能够适应排出口中较大范围的不同流动。
[0005]该概念的缺点在于如下事实:节流阀甚至必须是可调节的需要附加的成本和热栗处理中额外的损失。特别是由于在这样的节流阀内通常发生的热工作流体的自发的蒸发，所述热工作流体进入低压区域，产生能量损失，并且附加地产生促进热栗的整体噪首水平的噪首。特别是当热栗意在被大规模使用--通常的热栗均为这种情况--时，所述附加部件的成本和所需控制也是不可被低估的一部分;另外，还涉及到故障的易发性。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种更有效的热力设备。
[0007]该目的通过如权利要求1所述的热力设备或者通过如权利要求15所述的生产热力设备的方法而得以实现。
[0008]本发明基于如下发现:作为可调节的节流阀的替代，简单的补偿管道足以使工作流体从第二液体容器被输送回至第一液体容器，其中，在热栗的情况下，第二液体容器例如可以是液化器，在热栗的情况下，第一液体容器可以是蒸发器。补偿管道包括入口，该入口设置在比如例如液化器的第二液体容器内以便在操作期间限定第二液体容器内的工作流体液位。补偿管道的出口又设置在第一液体容器内使得工作流体能够通过补偿管道从入口被输送至出口。另外，入口设置成在安装方向上高于出口。此外，补偿管道包括弯曲部，在操作期间该弯曲部的最低区域设置在出口下方。因而，存在这样的热力设备，在该热力设备中，在操作期间，工作流体从第一液体容器被向前输送至第二液体容器，并且在该热力设备中，通过补偿管道将工作流体从第二液体容器输送回至第一液体容器以便防止第二液体容器的溢流或者以便避免第一液体容器内的工作流体不足。
[0009]由于入口和出口的特定布置，补偿管道用作重力节流阀，其另外还能够自调节。同时，重力节流阀基于入口在第二液体容器内的定位而限定第二液体容器内的液体液位，第二液体容器的压力比第一液体容器高。只要高压液体容器内一存在附加的工作流体，所述工作流体就返回至第一液体容器。根据第二液体容器与第一液体容器之间的热力设备的特定最大压差，补偿管道的弯曲部的最大高度构造成使得入口附近的液体液位不会到达最低区域，即，使得在热力设备的最大压差的情况下工作流体将仍存在于弯曲部内以便保持高压与低压之间的压力屏障。
[0010]在本发明的另外的优选实施方式中，其中，第二液体容器内的工作流体比第一液体容器内的工作流体热，可以明显地减小弯曲部的高度。这是由于如下事实:其中，在补偿管道中，热的工作流体进入第一液体容器，即，靠近补偿管道外侧的出口或者靠近位于补偿管道内的出口，形成附加的蒸汽屏障。这是由于如下事实:热的工作流体开始蒸发，即，在靠近出口而遇到第一液体容器内的冷的工作流体时表现出沸腾和/或形成气泡的趋势。因而，补偿管道内出现“蒸汽屏障”以及因而出现附加的压降。这种附加的压降能够明显地减小弯曲部的高度，即，通常为U形补偿管道的高度。
[0011 ]当热力设备必须处理作为最大值的特定的压差例如为200mbar时——这是特别地当普通的水用作工作流体时的情况，弯曲部的所需高度最大为2m。这意味着热栗当其待被设定为用于进行加热或冷却时，需要2m的附加空间以用于在液化器下方进行安装以便形成本发明的重力节流阀。
[0012]所述附加高度导致整个热栗组件的尺寸增大。由于附加的压差一一在第一液体容器内的工作流体的温度比第二液体容器内的工作流体的温度低的情况下该附加的压差将会升高一一即由于因蒸汽屏障所造成的附加的压降，会使例如2m的所述高度明显减小，SP减小为低至5cm或者甚至2cm，然而仍然能够提供可靠的热力设备，该热力设备包括如下的重力节流阀，该重力节流阀提供第二液体容器内的压力与第一液体容器内的压力的可靠的分离而不需要通过补偿管道在液体容器之间进行压力补偿。
[0013]本发明的优点在于不需要可控制阀，可控制阀将引起附加的损失、易受故障以及附加成本所有的问题。作为替代，需要简单的补偿管道，该简单的补偿管道例如可以构造为非常简单的导管的由塑料或金属制成的的软管，其直径可以小于10cm。另一方面，优选地，最小的直径至少为I cm或最小的截面面积为0.8cm2 ο
[0014]特别地，当蒸汽屏障附加地支持重力节流阀时，该热力设备的特征还在于低安装高度，因为将安装重力节流阀的“在下方的”空间由于附加的蒸汽屏障而明显地减小。
[0015]包括简单的补偿管道的热力设备的另外的优点包括:补偿管道免于维修；自动调节第二液体容器内的液体液位，这由补偿管道的入口所确定而无需进一步提供比如浮体的任何物品；以及只要出口定位成低于第一液体容器内存在的操作液体液位就可在结构量度允许的情况下将出口灵活地安装在第一液体容器内。只要入口限定液体液位，入口也可以根据需要安装，例如穿过第二液体容器的底部安装为突出管道，或者在限定的液体液位应当所处的位置处侧向地安装在第二液体容器处。
[0016]包括重力节流阀的本发明的热力设备因而可以在工作流体从第一液体容器被向前输送至第二液体容器的情况下被使用并且必须通过补偿管道被补偿。特别地，在构造为热栗并且其中向前输送装置构造成包括具有相应的蒸汽进入口和蒸汽排出口的压缩机这样的热力设备的情况下，由于由机械特征所决定的补偿管道的可灵活的安装性和功能性，补偿管道特别适于低维修且特别有效的热栗，该热栗不会引起可能由可控制的节流阀或类似兀件造成的任何损失。
[0017]本发明的另外的主要优点在于，不会像现有技术的情况那样由于可调节的节流阀处发生自发性蒸发而在可调节的节流阀中耗损压差。替代地，在本发明中，压差被直接引入到第一液体容器一一第一液体容器例如是热栗的蒸发器一一中。第一液体容器中发现的趋于进行核沸腾的蒸发趋势形成了附加的压力屏障，通过该压力屏障，可以显著地减小安装高度即补偿管道的弯曲部的高度，这进一步导致蒸发器内的更有效的蒸发以便增强正常的或“常规的”蒸发过程。因而，不仅已知的热力设备的损失一一所述损失通过可调节的节流阀被接收一一被完全消除，而且另外返回输送以主动的方式被使用以增大蒸发效率，这是由于在出口附近产生的工作流体蒸汽有助于热栗效果，正如通过“正常的”蒸发过程而在蒸发器内产生的工作流体蒸汽实现的那样。
【附图说明】
[0018]下面将参照附图详细地说明本发明的优选实施方式，在附图中:
[0019]图1示出了根据本发明的实施方式的热力设备的示意图；
[0020]图2a示出了压力相同的连通管道，图2b示出了压力不同的连通管道；
[0021 ]图3示出了作为热力设备的实施方式的热栗的示意图；以及
[0022]图4示出了具有液体容器的补偿管道的示意图，其中，附加的压力屏障靠近出口。
【具体实施方式】
[0023