[发明专利]用于混合能量设备的耦合系统

说明书

本发明涉及一种按照权利要求1前叙部分的用于混合能量设备的耦合系统，该混合能量设备包括一个热泵装置和一个力-热耦合装置，该耦合系统具有至少一个用于耦合该热泵装置和该力-热耦合装置的耦合设施。本发明还涉及一种按照权利要求10前叙部分的能量转换系统，具有一个用于产生热和/或冷的热泵装置和一个用于产生电流和/或热的力-热耦合装置。此外本发明还涉及一种按照权利要求12前叙部分的用于通过耦合系统进行能量转换的方法。

力-热耦合装置在家用技术和建筑物供电技术中已普遍公知。这种装置在输入燃料例如油或者木材的情况下产生电流和热。该装置有很高的总效率，因为在产生电流过程中出现的副产品热可用于给建筑物供热。市场上的力-热耦合装置有很宽的功率范围，从1KW到150MW电功率，总效率达到90%以上。

此外热泵也是普遍公知的。它是一种热动力机器，它能够由一个辅助能量驱动并实现介质温度的上升和下降。热泵不仅被用作所谓制冷机如冰箱用于降低温度，也可用作制热机来提高温度。这种热泵可以通过小份额的输入驱动能量而将大份额的环境热提高或降低到可利用的温度。

众所周知，热泵能够可逆地使用，即驱动能量既可用于提升温度，如用于供热或提供热水，也可用于降低温度，如空调或冷却。这可通过冷却回路例如借助一个4通阀转换来实现。

这两种技术的直接耦合，即由力-热耦合装置和热泵组成的能够同时或原则上产生电流、热和冷的混合能量设备，迄今没有被公开。

本发明的任务在于，提供一种装置和方法，以实现热泵装置和力-热耦合装置的耦合，其中，与已知的不耦合的装置相比，可以保证尽可能高的总效率和低的能源消耗。此外，不仅热泵的电机排热可以尽可能有效地被利用，而且首先将环境热提高或降低到可利用的温度水平。

根据本发明，上述任务通过具有权利要求1、10、12的特征的对象解决。有利的扩展方案可由从属权利要求得知。

本发明的用于混合能量设备的耦合系统包括一个热泵装置和一个力-热耦合装置，具有至少一个用于耦合该热泵装置和该力-热耦合装置的耦合设施，其特征在于，该至少一个耦合设施具有一电耦合单元和/或一液压耦合单元，该耦合单元为了该热泵装置和该力-热耦合装置的耦合而实施为可转换的。

本发明耦合系统的一个有利实施方式规定，该耦合设施包括一燃料驱动的马达。

本发明耦合系统的一个进一步有利的实施方式规定，该耦合设施包括一与该马达耦合的变速器。

本发明耦合系统的一个更有利实施方式规定，该耦合设施包括一与该变速器耦合的电机，以便在马达驱动下将经过变速器变换的力传递给电机或从电机传出。

本发明耦合系统的另一个有利实施方式规定，该耦合设施包括一与变速器耦合的压缩机，以便将变速器变换后的力传递给压缩机。

该耦合系统的又另一个有利实施方式规定，该耦合设施包括一控制装置用于转换该耦合系统。

该耦合系统的一个有利实施例规定，该控制装置包括一马达控制单元用于控制马达。

本发明耦合系统的另一个有利实施例规定，该控制装置包括一功率电子单元用于根据功率来调节该耦合系统。

因此本发明耦合系统的另一个有利实施方式规定，该控制装置包括一接口单元，用于实现连接到其它构件上。

本发明的能量转换系统具有一个用于产生热和/或冷的热泵装置和一个用于产生电流和/或热的力-热耦合装置，其特征在于，该热泵装置和该力-热耦合装置通过至少一个根据本发明的耦合系统相互耦合。

该能量转换系统的一个有利实施方式规定，该热泵装置通过压缩机和/或变速器与马达和/或电机实现可转换的耦合。

用于借助本发明耦合系统来进行能量转换的本发明方法包括运行热泵装置和运行力-热耦合装置的步骤，其特征在于，该热泵装置和该力-热耦合装置相互之间可转换地耦合，可以选择式地将它们中的一个装置的能量提供给对应的另一个装置。

本发明方法的一个有利实施方式规定，该转换包括不同运行模式之间的互换。

本发明方法的另一个有利实施方式规定，运行模式的互换包括从下面的组中选出的运行方式的互换：产生电流和/或产生热和/或产生冷。

本发明方法的又一个有利实施方式规定，该耦合以电的方式或以电和液的方式来实施。

本发明方法的另一个有利实施方式规定，该耦合被逆转实施，使得可以从产生能量的运行模式转换到消耗能量的运行模式。

通过本发明耦合系统、本发明能量转换系统和用于能量转换的本发明能量转换方法尤其可以实现以下优点：