[发明专利]向用户供应热能的系统及其所用设备

说明书

本发明涉及一种向用户供应热能的系统，其载热媒体至少在一处热源被加热，本发明还涉及供这种系统用的分配装置和收集装置以及包括这些分配装置、收集装置和用于对供给用户的加热的载热媒体进行控制的设备。

为了向用户供应热能而使用诸如太阳能收集器、废热收集器、地下水库等环境能源收集器已然是公知的了，同时还知道为了获得适合热能用户需要的温度可用热力泵把某种温度低的热能提高到高温度的热能。

由于向用户提供热能涉及到许多方面的技术，而已知的各种系统远不能达到这些技术与组成系统的要求，因此这样的系统的普遍使用受到很大的限制。

例如，对于环境能源收集器特别是太阳能收集器来讲，在对它们供以足够低温度的载热媒体时效率最佳，因为只有如此大的温差才可为该环境能源收集器所利用，才能回收大量的热能。可是，必须注意的是大多数环境能源收集器的可获取的热量是随时间而变化的，从环境能源收集器中可取出的热能取决于例如该期间的户外温度，而该温度在夏季是比冬季高出许多的，而且照例是白天又高于夜间，由太阳能收集器所能回收的热能也取决于太阳与太阳能收集器的相对位置，也取决于气候。对于从生产工艺或工艺操作中回收余热一类的热收集器也有类似的技术状态，因为这些热量是与这些操作过程发生的时间有关的，这就出现了热收集器供热时间与用户需要热能的时间不能匹配的棘手问题，结果是一方面热收集器回收热能供应过度，另一方面则是热收集器不敷热量消费的需要。

还应该考虑的是载热媒体是由具有不同温度的不同的热收集器，例如太阳能收集器、环境能源收集器和热库同时输出的，因而必须使来自不同热源的载热媒体不混在一起，因为这意味着无论哪一载热媒体处于最高温度都将被冷却到一个较低的温度并伴有热能的附加损耗，相应的必须保证使来自不同热源的具有不同温度的载热媒体输送到被设定在这些温度值上的特定的热能用户去。

如果用热力泵把给定的温度提高到较高的温度时，为了能向要求高温热能的某些热能用户供应热能，还应考虑到热力泵的效率总是在供给在某些较窄温度值范围内的载热媒体时才处于最佳状态。此外，热力泵还需要保持连续工作一段相当长的时间，就是说至少一个小时；必须避免频繁地开闭热力泵，否则会大大缩短其寿命，另外的一个方面是其必须设计成具有最大的热力泵容量，使其就是在从环境能源收集器回收的热能供应量低的情况下也能适应对热能的需求。

要提及的另一方面是，在各类建筑中特别是宾馆、公寓楼、商业设施和工厂中，不仅需要热能而且需要供冷(negative heat energy)。在一年中的寒冷季节特别在冬天，取暖需要热能；就是在整个一年中，为了对清洁用水、游泳池、室内空调等进行通常用途的加热也需要热能。在全年中，为作诸如食物储藏的冷冻系统冷却之用也需要冷源，由于这种系统照例是设置在建筑物的中心部位的，业已发现其在冬季对冷源的需求至少是和夏季的一样高，甚至更高，其原因是在冬天这些建筑是供暖的，其热能也到达冷冻室中。

因此，本发明的目的是提供一种向用户供应热能的系统，其具有至少由一个热源加热的载热媒体，考虑到了上述各个方面，从而可使该系统满足为其所形成的各种技术与组成系统的要求。按照本发明，其可以通过如下方式实现：至少一个热源的输出管线连接在与之相配的分配器的入口上，该分配器包括许多出口，通往不同温度的热能用户的流体管线与之相连；利用该分配器可以选定一个用户并把加热后的载热媒体输送至该用户。

该分配器应能保证由热源输出的载热媒体供至一个特定的用户或一组热能用户，为此，需要借助热源而输出的温度值精确。

最好，将需要不同温度的热能用户串联起来，从而可使载热媒体能依次地流过各用户，可以列举出散热器、洗碗机、洗衣机、衣物干燥机、热水加温器和地板加温系统作为加热的载热媒体流过其中的单独连接或最好是将它们串联的例子；在工作过程中，载热媒体向用户放出其热能并被冷却。

可列举的热源的例子为环境能源收集器，特别是太阳能收集器、废热收集器，热库，特别是地下水库等。若设置两个太阳能收集器，使它们分别对准不同的方向，则它们排出不同温度的载热媒体。由于每个这种热源都是分配给其各自的分配器的，通过各分配器，载热媒体被通向一个或一组用户，而且总是被调整到与之相关的收集器的载热媒体输出所具有的特定温度上，于是，就可把热能从载热媒体中提取出来。