本發(fā)明涉及一種用于將熱從具有第一導(dǎo)熱流體的供應(yīng)商熱網(wǎng)傳輸?shù)骄哂械诙?dǎo)熱流體的用戶熱網(wǎng)的換熱站。此外，本發(fā)明涉及一種用于將熱從具有第一導(dǎo)熱流體的供應(yīng)商熱網(wǎng)傳輸?shù)骄哂械诙?dǎo)熱流體的用戶熱網(wǎng)的方法。

背景技術(shù)：

遠(yuǎn)距離供熱表示為建筑物供給熱能和熱水。為此例如水良好地適于用于熱運輸?shù)慕橘|(zhì)，其中水以流體或以蒸汽形式來使用。介質(zhì)需要在絕熱的管路中處于持續(xù)不斷循環(huán)中。作為近距離供熱表示經(jīng)由比較短的距離為供熱目的進(jìn)行相應(yīng)的換熱，但其中可以流動過渡至遠(yuǎn)距離供熱。

換熱站將這樣的近距離供熱網(wǎng)和遠(yuǎn)距離供熱網(wǎng)與耗熱器連接。遠(yuǎn)距離供熱網(wǎng)的運行溫度在此取決于具有所需的最高溫度水平的消耗器。在慕尼黑的內(nèi)城區(qū)中，例如遠(yuǎn)距離供熱入流的溫度在冬天為130℃而在夏天為80℃?；亓鞯臏囟炔辉试S超過45℃的值。這些溫度屬于如下參數(shù)，所述參數(shù)通常在相應(yīng)的供給企業(yè)的技術(shù)連接條件下被是固定的并且必須通過設(shè)備的運行方式和結(jié)構(gòu)被遵守。當(dāng)然，絕大多數(shù)的消耗器對于其供熱系統(tǒng)而言需要更低的入流溫度。在居住建筑的情況下，熱水供給的所需的入流溫度例如為大約60-65℃，并且因此根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)首先通過混入較冷的水來降低溫度。然而，以此方式浪費熱水的理論上可利用的潛能(有效能)的大部分，這是不利的。于是在現(xiàn)有技術(shù)中，熱在高溫度水平上運輸經(jīng)過遠(yuǎn)的距離并且接著在有效能滅失的情況下被降低到低的溫度水平上。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是克服這些缺點并且更好地利用遠(yuǎn)距離供熱的潛能。

該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的換熱站來解決。

根據(jù)本發(fā)明的用于將熱從具有第一導(dǎo)熱流體的供應(yīng)商熱網(wǎng)傳輸給具有第二導(dǎo)熱流體的用戶熱網(wǎng)的換熱站包括具有工作介質(zhì)的熱動力學(xué)的循環(huán)過程設(shè)備，尤其是具有有機(jī)工作介質(zhì)的orc設(shè)備，其中熱動力學(xué)的循環(huán)過程設(shè)備包括：構(gòu)建為蒸發(fā)器的第一換熱器，用于預(yù)熱、蒸發(fā)和在輸送來自第一流體的熱的情況下可選地附加過熱工作介質(zhì)；用于通過被蒸發(fā)的工作介質(zhì)的膨脹來產(chǎn)生機(jī)械能的膨脹機(jī)；與膨脹機(jī)耦聯(lián)的發(fā)電機(jī)，用于至少部分將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能；構(gòu)建為冷凝器的第二換熱器，用于冷凝膨脹的工作介質(zhì)并且將來自膨脹的工作介質(zhì)的熱能傳輸給第二流體；以及用于在相對于蒸發(fā)器提高壓力的情況下輸送冷凝的工作介質(zhì)的饋送泵?？蛇x地，在冷凝器中在冷凝之前可以冷卻工作介質(zhì)。此外，可選地在冷凝器中在冷凝之后可以將工作介質(zhì)過冷到冷凝溫度之下。第一導(dǎo)熱流體和第二導(dǎo)熱流體可以是同樣的流體。在換熱站中，熱被從具有第一溫度水平的網(wǎng)傳輸?shù)捷^低的第二溫度水平的網(wǎng)中。

根據(jù)本發(fā)明的換熱站的優(yōu)點在于，所述的在遠(yuǎn)距離供熱側(cè)和熱用戶側(cè)之間的有效能差可以被用來產(chǎn)生電能，其方式是：循環(huán)被中間接入，例如具有有機(jī)工作介質(zhì)的有機(jī)朗肯循環(huán)(orc循環(huán))、斯特林循環(huán)、蒸汽動力循環(huán)等。從遠(yuǎn)距離供熱網(wǎng)獲取的高溫?zé)岬囊徊糠衷跓釀恿W(xué)循環(huán)中被轉(zhuǎn)換成電能。工作介質(zhì)的冷凝熱以低溫?zé)狃佀蜔峋W(wǎng)。這樣，熱供給可以完全或部分經(jīng)由熱動力學(xué)循環(huán)實現(xiàn)。本發(fā)明的主要優(yōu)點在于附加地為熱用戶提供電能。

根據(jù)本發(fā)明的換熱站可以構(gòu)建為：可以設(shè)置第三換熱器，用于將熱直接從第一流體傳輸?shù)降诙黧w。這具有如下優(yōu)點：熱能的一部分被直接傳輸給用戶熱網(wǎng)并且因此實現(xiàn)保護(hù)熱供給以防熱動力學(xué)的循環(huán)過程設(shè)備的故障。

對前面所述的改進(jìn)方案的一種改進(jìn)方案在于，可以設(shè)置：用于將第二流體的質(zhì)量流劃分成第一部分和第二部分的裝置；用于將第二流體的第一部分傳導(dǎo)通過冷凝器和第二流體的第二部分傳導(dǎo)通過第三換熱器的裝置；用于將第二流體的質(zhì)量流的第一部分在傳導(dǎo)通過冷凝器之后和第二流體的質(zhì)量流的第二部分在傳導(dǎo)通過第三換熱器之后匯聚的裝置。供應(yīng)商熱網(wǎng)的回流溫度在此可以通過循環(huán)過程設(shè)備的相應(yīng)的調(diào)節(jié)被保持到恒定的水平。在用戶熱網(wǎng)中的入流溫度可以任意調(diào)節(jié)。當(dāng)存在更高的熱需求時，降低至循環(huán)的質(zhì)量流。

根據(jù)另一改進(jìn)方案，用于劃分第二流體的質(zhì)量流的裝置可以設(shè)置在用戶熱網(wǎng)的入流或回流中并且優(yōu)選包括在至第三換熱器的入流中的三通閥或泵。其分別對應(yīng)于該裝置的和該裝置的具體的設(shè)計方案的有利的實例。

另一改進(jìn)方案在于，設(shè)置第四換熱器，用于將熱直接從第一流體傳輸?shù)焦ぷ鹘橘|(zhì)上。對流體產(chǎn)生替選地，通過該改進(jìn)方案能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)過程設(shè)備的熱泵運行模式。熱泵運行為熱用戶提供如下優(yōu)點：所安裝的連接負(fù)荷會降低較小。

對前面所述的改進(jìn)方案的改進(jìn)在于，設(shè)置用于將工作介質(zhì)從蒸發(fā)器的入流旁路至第四換熱器的裝置，尤其為三通閥或電池閥的形式；和用于使膨脹機(jī)作為壓縮機(jī)運行的裝置。以此方式，工作介質(zhì)可以代替被傳導(dǎo)至第一換熱器而傳導(dǎo)給第四換熱器，以便在那里在膨脹機(jī)作為壓縮機(jī)運行時從第一流體吸收熱。

對前面所述的改進(jìn)方案的改進(jìn)在于，用于使膨脹機(jī)作為壓縮機(jī)運行的裝置包括：用于將工作介質(zhì)從第四換熱器直接傳導(dǎo)至作為壓縮機(jī)運行的膨脹機(jī)的低壓側(cè)的裝置，尤其是用于阻斷在蒸發(fā)器與膨脹機(jī)的高壓側(cè)之間的連接的第一閥和旁路管路，該旁路管路具有用于建立在第四換熱器與膨脹機(jī)的低壓側(cè)之間的連接的第二閥，并且此外用于將被壓縮的工作介質(zhì)從作為壓縮機(jī)運行的膨脹機(jī)的高壓側(cè)直接傳導(dǎo)至冷凝器的裝置，尤其是用于阻斷在膨脹機(jī)的低壓側(cè)與冷凝器之間的連接的第四閥和旁路管路，該旁路管路具有用于建立在膨脹機(jī)的高壓側(cè)與冷凝器之間的連接的第三閥。這提供了所述的裝置的優(yōu)選的設(shè)計方案。

根據(jù)另一改進(jìn)方案，換熱站可以構(gòu)建為，第二導(dǎo)熱流體被傳導(dǎo)完全通過冷凝器以及通過第三換熱器。在此，冷凝器被以大的質(zhì)量流穿流。這對于設(shè)備的電效率而言是有利的。

另一改進(jìn)方案在于，帶有第三換熱器的換熱站還包括用于將第一流體的質(zhì)量流劃分成第一部分和第二部分的裝置，尤其是三通閥，和用于將第一流體的第一部分傳導(dǎo)至第三換熱器的裝置。

前面所述的改進(jìn)方案還可以改進(jìn)為，使得與第二流體的熱接觸地設(shè)置儲熱器。這能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)入冷凝器中的第二流體的溫度梯度展平。如果第二流體的溫度大于儲熱器的溫度，則第二流體被冷卻，若溫度較小，則將第二流體加熱。

根據(jù)本發(fā)明的任務(wù)還通過根據(jù)獨立權(quán)利要求11所述的方法來解決。

根據(jù)本發(fā)明的方法借助熱動力學(xué)的循環(huán)過程設(shè)備將熱從具有第一導(dǎo)熱流體的供應(yīng)商熱網(wǎng)傳輸?shù)骄哂械诙?dǎo)熱流體的用戶熱網(wǎng)，所述熱動力學(xué)的循環(huán)過程設(shè)備尤其是orc設(shè)備，其中熱循環(huán)過程設(shè)備包括構(gòu)建為蒸發(fā)器的第一換熱器、膨脹機(jī)、與膨脹機(jī)耦聯(lián)的發(fā)電機(jī)、構(gòu)建為冷凝器的第二換熱器和饋送泵，其中該方法包括如下步驟：在利用第一換熱器從第一流體輸送熱的情況下預(yù)熱、蒸發(fā)和可選地過熱工作介質(zhì)；通過利用膨脹機(jī)使被蒸發(fā)的工作介質(zhì)膨脹產(chǎn)生機(jī)械能，并且利用發(fā)電機(jī)至少部分將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，冷凝相應(yīng)的工作介質(zhì)并且利用第二換熱器將來自膨脹的工作介質(zhì)的熱能傳輸給第二流體；以及在利用饋送泵相對于蒸發(fā)器提高壓力的情況下輸送被冷凝的工作介質(zhì)。在冷凝之前可選地可以冷卻膨脹的工作介質(zhì)。在冷凝之后可選地可以過冷冷凝的工作介質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的方法和其改進(jìn)方案的優(yōu)點對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和其改進(jìn)方案的優(yōu)點并且因此在此不再詳細(xì)介紹。

按照根據(jù)本發(fā)明的方法的改進(jìn)方案，設(shè)置另一步驟：利用第三換熱器將熱從第一流體直接傳輸?shù)降诙黧w。

對前面所述的改進(jìn)方案的改進(jìn)在于，設(shè)置如下的其他步驟：用于將第二流體的質(zhì)量流劃分成第一部分和第二部分；將第二流體的第一部分傳導(dǎo)通過冷凝器和第二流體的第二部分傳導(dǎo)通過第三換熱器；和將第二流體的質(zhì)量流的第一部分在傳導(dǎo)通過冷凝器之后和第二流體的質(zhì)量流的第二部分在傳導(dǎo)通過第三換熱器之后匯聚。

根據(jù)另一改進(jìn)方案，該方法包括如下步驟：利用第四換熱器將熱從第一流體直接傳輸?shù)焦ぷ鹘橘|(zhì)。

另一改進(jìn)方案在于，第二導(dǎo)熱流體被傳導(dǎo)完全通過冷凝器以及通過第三換熱器。

根據(jù)另一改進(jìn)方案，設(shè)置至少部分將電能饋入到網(wǎng)中，和/或至少部分使用電能以運行用戶熱網(wǎng)，尤其用戶側(cè)的供熱設(shè)備。

所述的改進(jìn)方案可以單獨使用或如所要保護(hù)地合適地彼此組合。

本發(fā)明的其他特征和示例性的實施形式以及優(yōu)點在下文中參照附圖予以詳細(xì)闡述。應(yīng)理解的是，實施形式并不窮盡本發(fā)明的范圍。此外，應(yīng)理解的是，進(jìn)一步描述的特征的數(shù)個或所有也可以以其他方式彼此組合。

附圖說明

圖1示意性地示出了在純供熱運行中的有效能利用和溫度曲線。

圖2示出了具有集成的orc過程的相應(yīng)的有效能利用。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的換熱站的第一實施形式。

圖4示出了orc過程的t-q曲線。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的換熱站的第二實施形式。

圖6示出了通過減小質(zhì)量流的避免氣穴現(xiàn)象。

圖7示出了處于第一運行模式中的根據(jù)本發(fā)明的換熱站的第三實施形式。

圖8示出了處于第二運行模式中的根據(jù)本發(fā)明的換熱站的第三實施形式。

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的換熱站的第四實施形式。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的換熱站的第五實施形式。

具體實施方式

首先，在下文中參照有效能示出本發(fā)明的基本動機(jī)。有效能表示能量的可以完全轉(zhuǎn)換成任意其他能量形式的部分，譬如電能。有效能即為能量中的能做功的部分。與之不同，無效能是能量中的不能做功的部分，轉(zhuǎn)換成其他能量形式在此并不可能。這樣，熱能本身在理想化的過程中可以僅僅一部分被轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。

熱流由有效能部分和無效能部分構(gòu)成，其中有效能部分借助等式來計算。在此情況下，t是熱源的溫度并且tu是環(huán)境溫度。在常規(guī)供熱系統(tǒng)中，在熱流中包含的有效能通過溫度的降低來消滅，如圖1所描述的那樣。溫度的降低在此情況下可以有不同的原因。這樣，會需要降低溫度，例如為了遵守供熱系統(tǒng)中的溫度邊界，這例如保證換熱站。溫度的進(jìn)一步減小在每次換熱時進(jìn)行，要么在換熱站中要么在供熱中進(jìn)行，其例如加熱空間。當(dāng)熱已減小到環(huán)境溫度，則其不再能做功并且是純粹的無效能。

相反地，將熱動力學(xué)循環(huán)集成到供熱系統(tǒng)(參見圖2)能夠?qū)崿F(xiàn)在熱流中包含的有效能以電能形式進(jìn)一步使用。被轉(zhuǎn)換成電能的能量流盡管不再可用于供熱，但其可以通過在orc處理中略微提高熱輸送來補(bǔ)償。由于能量載體的價格低并且由此相對于電能的合約價格所產(chǎn)生的熱能，這特別在住宅經(jīng)濟(jì)/小型消耗器的領(lǐng)域中在經(jīng)濟(jì)上是令人感興趣的。

圖3以本發(fā)明的第一實施形式示出了產(chǎn)生流的換熱站的最簡單的實現(xiàn)。這里所使用的附圖標(biāo)記也在用于其他實施形式的其他附圖中當(dāng)其是相同元件時被保留。

根據(jù)本發(fā)明的用于將熱從具有第一導(dǎo)熱流體的供應(yīng)商熱網(wǎng)10傳輸?shù)骄哂械诙?dǎo)熱流體的用戶熱網(wǎng)20的換熱站1包括具有工作介質(zhì)(例如水或水蒸汽)的熱動力學(xué)的循環(huán)過程設(shè)備30，尤其是具有有機(jī)工作介質(zhì)的orc設(shè)備，其中熱動力學(xué)的循環(huán)過程設(shè)備30包括：構(gòu)建為蒸發(fā)器31的第一換熱器，用于蒸發(fā)和可選地附加預(yù)熱和/或在輸送來自第一流體的熱的情況下過熱工作介質(zhì)；用于通過被蒸發(fā)的工作介質(zhì)的膨脹來產(chǎn)生機(jī)械能的膨脹機(jī)32；與膨脹機(jī)耦聯(lián)的發(fā)電機(jī)33，用于至少部分將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能；構(gòu)建為冷凝器34的第二換熱器，用于冷凝和可選地附加冷卻和/或可選地附加過冷膨脹的工作介質(zhì)并且將來自膨脹的工作介質(zhì)的熱能傳輸給第二流體；以及用于在相對于蒸發(fā)器提高壓力的情況下輸送冷凝的工作介質(zhì)的饋送泵35。饋送泵通過馬達(dá)36運行。此外，在用戶熱網(wǎng)的熱循環(huán)中設(shè)置泵21，利用泵輸送第二流體(例如水)。

為了清楚的目的，選擇遠(yuǎn)距離供熱網(wǎng)10、orc過程30以及供熱網(wǎng)20的簡化的視圖。在蒸發(fā)器31中，在輸送熱的情況下蒸發(fā)流體的工作介質(zhì)，在膨脹機(jī)32中(例如螺旋膨脹機(jī)、渦輪機(jī))膨脹并且在較低的壓力水平上液化。在冷凝器34中液化時，熱被從工作流體傳送到熱水網(wǎng)并且由此實現(xiàn)所需的入流溫度。膨脹機(jī)32經(jīng)由軸與發(fā)電機(jī)33耦合，該發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。這不僅可以饋入到網(wǎng)中，而且為了滿足供熱設(shè)備的能量需要而被使用。循環(huán)通過饋送泵35將工作介質(zhì)的壓力提高到蒸發(fā)壓力并且將工作介質(zhì)重新輸送到蒸發(fā)器31中的方式來關(guān)閉。熱動力學(xué)的循環(huán)過程設(shè)備30集成到換熱站1因此提供了在耗熱器中分散的力熱耦合的可能性。在較大的換熱站的情況下，通過模塊化結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了堆棧中的多個設(shè)備的并行運行。以此方式實現(xiàn)了更好的部分負(fù)載特性以及提高的靈活性。

換熱站與熱動力學(xué)循環(huán)過程設(shè)備的組合當(dāng)然有如下問題：orc僅可以利用在遠(yuǎn)距離供熱入流和回流之間的溫度梯度的一部分。這原因在于如下事實：在熱源與工作介質(zhì)的溫度之間的夾點限制熱吸收，如orc過程的t-q曲線在圖4中所闡明的那樣。在那里示出了遠(yuǎn)距離供熱網(wǎng)、供熱網(wǎng)以及在orc過程中的流體的溫度曲線。在此情況下，是orc可以吸收的最大熱量，是建筑物的熱需求。在熱動力學(xué)工藝過程中，在兩種經(jīng)由一個或多個換熱器傳輸熱的媒介之間的最小溫度差稱作夾點。

此外，在根據(jù)圖3的第一實施形式中熱功率取決于orc30的運行。在熱動力學(xué)的循環(huán)過程設(shè)備30故障時，供熱網(wǎng)20的熱供給不再可能，因為經(jīng)由冷凝器34不再有熱被耦合輸出。工作介質(zhì)饋送泵35對氣穴的敏感性引起另一問題。如果在短時間之內(nèi)大量冷水進(jìn)入冷凝器34，例如在突然出現(xiàn)熱需求時，則冷凝器34中的壓力下降。在此情況下，如果低于與工作介質(zhì)的主導(dǎo)的溫度對應(yīng)的沸騰壓力，出現(xiàn)氣穴，即在到饋送泵35的出口和入口中的冷凝物中局部形成蒸汽氣泡，其接著又癟下去。由于與之連續(xù)的壓力波引起饋送泵35的葉輪的損傷，此外所形成的蒸汽導(dǎo)致所輸送的體積流的衰竭，這接著導(dǎo)致循環(huán)過程設(shè)備30立即停頓。

專利文獻(xiàn)de102009053390b3“thermodynamischemaschinesowieverfahrenzuderenbetrieb”描述了用于避免在熱動力學(xué)循環(huán)過程中的氣穴的設(shè)備和方法，其尤其在使用空氣冷凝器時是有利的。在此情況下，通過在冷凝器中添加不用于冷凝的氣體將附加的壓力施加給工作介質(zhì)。因為這與泵的更大的入流高度同意，所以在泵入口中實際壓力距沸騰壓力的距離增大。作為回報，由此在膨脹機(jī)上的壓力差并且因此所輸出的電功率減小。由于在冷凝為水時在膨脹機(jī)上的壓力差比較低，該解決方案對于現(xiàn)有的應(yīng)用情況而言是不利的。

然而，這些缺點可以通過后續(xù)示出的其他實施形式以及由此構(gòu)成的優(yōu)選的組合來避免。

供熱運行在根據(jù)圖5的第二實施形式2中與循環(huán)過程的運行無關(guān)。熱的變化的部分被該循環(huán)過程吸收，而其余部分經(jīng)由第三換熱器40直接傳送到供熱網(wǎng)20中。對三通閥22替選地，另一泵被使用在至用于劃分質(zhì)量流的第三換熱器40的供熱網(wǎng)入流中。此外，這些泵可以不僅設(shè)置在供熱網(wǎng)20的入流以及回流中。在循環(huán)過程故障時，整個熱量可以經(jīng)由第三換熱器40來輸送。因此在第三換熱器40的充分設(shè)計時提供了應(yīng)急功能性。遠(yuǎn)距離供熱網(wǎng)的回流溫度可以通過循環(huán)過程相應(yīng)地調(diào)節(jié)可以保持在恒定的水平或低于所需的最高溫度之下。在orc運行中，溫度比在orc關(guān)斷時略微更高。在熱網(wǎng)20中的入流溫度可以任意調(diào)節(jié)。當(dāng)存在更高的熱需求時，降低循環(huán)過程中的質(zhì)量流。在工作介質(zhì)的輸入溫度和輸出溫度恒定時，由此進(jìn)行對orc的更小的熱輸送。這由于遠(yuǎn)距離供熱網(wǎng)10的恒定的質(zhì)量流又意味著：在遠(yuǎn)距離供熱網(wǎng)10的側(cè)上的輸出溫度升高。由此，在第三換熱器40上存在更大的溫度差，由此提高了直接傳輸給熱網(wǎng)20的熱量。該系統(tǒng)不僅可以接入熱水網(wǎng)中，在其中遠(yuǎn)距離熱網(wǎng)和熱水網(wǎng)彼此分開，而且可以接入僅存在共同的網(wǎng)的網(wǎng)中。為了集成到混合網(wǎng)中，第三換熱器40不再變得必要，因為可以直接將遠(yuǎn)距離熱水的子流傳導(dǎo)到熱網(wǎng)中。

此外，第二實施形式提供更好的功能性來避免氣穴損傷。在此情況下，熱水的質(zhì)量流可以通過冷凝器34經(jīng)由三通閥22來減小。如圖6所示，由此水質(zhì)量流的溫度差增大。工作介質(zhì)的冷凝溫度通過水的入口溫度、在夾點中的溫度差以及水的溫度差和質(zhì)量流來影響。如果水側(cè)的入口溫度升高，則工作介質(zhì)的冷凝壓力也升高。如果水的質(zhì)量流減小，則水的出口溫度升高。由于換熱器面積保持恒定，然而在工作介質(zhì)與水之間的溫度差升高，則工作介質(zhì)被更強(qiáng)地過冷。較大的過冷在饋送泵入流中如較大的入流高度一樣起作用，因為實際壓力距在泵輸入端處的蒸發(fā)壓力的距離增大。

在遠(yuǎn)距離熱入流(例如120℃)與回流(例如45℃)之間有大的溫度差的情況下，在蒸發(fā)器34中的換熱快速地到達(dá)其邊界。由于在工作介質(zhì)與在第一換熱器(蒸發(fā)器)中的入口處的流體之間的夾點，遠(yuǎn)距離供熱回流的冷卻并且因此熱輸送是僅有限地可行的。

此外，第二實施形式2能夠?qū)崿F(xiàn)不同的運行模式。第一運行模式用于供熱和用于產(chǎn)生電流。在平均的熱需求的情況下，循環(huán)過程與熱供給平行地進(jìn)行并且熱需求的一部分通過冷凝熱來滿足。來自熱網(wǎng)20的熱的小的部分經(jīng)由膨脹機(jī)32和發(fā)電機(jī)33轉(zhuǎn)換成電能。第二運行模式用作純粹的供熱運行。為此，在非常大的熱需求的情況下關(guān)斷循環(huán)過程設(shè)備30并且整個所需的熱經(jīng)由第三換熱器40被輸送給熱網(wǎng)20。該運行模式在此情況下等同于傳統(tǒng)輸送站

在敏感熱源的情況下(例如地?zé)崮芄嵩O(shè)備)，回流溫度是重要的參數(shù)，以便從該源獲取盡可能多的熱并且提高設(shè)備的效率。根據(jù)圖7的第三實施形式3是第二實施形式2的改進(jìn)方案，通過其可以實現(xiàn)在遠(yuǎn)距離回流中相應(yīng)的低溫度。

對產(chǎn)生電流替選地，通過根據(jù)圖7的第三實施形式3能夠?qū)崿F(xiàn)orc的熱泵運行模式。為此，膨脹機(jī)32作為壓縮機(jī)32運行，其方式是：閥54關(guān)閉而閥53打開，使得流體在低壓側(cè)上流入膨脹機(jī)32中。此外，閥55關(guān)閉。通過打開的閥52，被濃縮的工作介質(zhì)流入冷凝器34，在冷凝器中將熱傳送給熱網(wǎng)20中。通過節(jié)流閥56進(jìn)行壓力降低，該壓力降低隨著沸騰溫度降低而出現(xiàn)。借助第三換熱器40，熱能的一部分被傳輸給熱網(wǎng)20，并且這樣回流溫度降低到適于熱泵的范圍。接著，工作介質(zhì)經(jīng)由三通閥51可以傳導(dǎo)至第四換熱器50，在第四換熱器中工作介質(zhì)可以被蒸發(fā)。由此，進(jìn)一步冷卻遠(yuǎn)距離供熱回流。

熱泵運行為熱用戶提供如下優(yōu)點：所安裝的連接負(fù)載會降低較小。其原因在于，分流功率通過在遠(yuǎn)距離供熱入流和回流之間的確定的擴(kuò)張以及換熱器的面來限定。通過在換熱器面恒定和質(zhì)量流恒定的情況下附加冷卻回流，實際的熱輸送在熱泵運行中大于分流功率。對于例如地?zé)崮芄嵩O(shè)備的運營方得到如下優(yōu)點：可以從再生的熱源獲取更多的能量。此外，通過在低回流溫度的情況下熱能的更高的產(chǎn)出還可以替代提供尖峰負(fù)荷能的一部分。

在根據(jù)圖8的orc運行中，第三實施形式3類似于第二實施形式2地進(jìn)行。在此情況下，閥54和55打開，三通閥51阻斷至第四換熱器50的通道并且實現(xiàn)至第一換熱器31的通道。

通過閥52、53、54、55可以旁路膨脹機(jī)32，因此壓力損失降低和對熱網(wǎng)20的熱提供可以經(jīng)由自然循環(huán)來實現(xiàn)?？商孢x地，第三換熱器40可以實現(xiàn)旁路。在熱泵運行情況中，可以實現(xiàn)低遠(yuǎn)距離供熱回流溫度。熱網(wǎng)入流溫度的限制通過最大的冷凝溫度加上換熱器的容量來構(gòu)成。利用略微修改不僅在分離的熱回路中而且在混合的熱回路中可以使用。在此如針對第二實施形式地給出了避免氣穴現(xiàn)象。蒸發(fā)器的溫度差如第二實施形式。在遠(yuǎn)距離熱入流與回流之間有大的溫度差的情況下，在蒸發(fā)器中的換熱快速地到達(dá)其邊界。由于在遠(yuǎn)距離供熱管路中的工作介質(zhì)與流體之間的夾點，遠(yuǎn)距離回流的冷卻并且因此對orc的熱輸送是僅有限地可行的。

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的換熱站的第四實施形式4。在第四實施形式4中，設(shè)置用于將第一流體的質(zhì)量流劃分成第一部分和第二部分的裝置，呈三通閥形式，和用于將第一流體的第一部分傳導(dǎo)至第三換熱器40的裝置。此外，與第二流體熱接觸地存在儲熱器60。在循環(huán)過程故障時，整個熱量可以經(jīng)由第三換熱器40來輸送。因此，在第三換熱器40充分設(shè)計的情況下提供了應(yīng)急功能性。在orc運行中，遠(yuǎn)距離回流溫度相對于第二實施形式2略微提高。在熱網(wǎng)中的入流溫度可以任意調(diào)節(jié)。當(dāng)(例如在峰值負(fù)荷的情況下)存在升高的/提高的熱需求時，降低至循環(huán)過程的質(zhì)量流，由此經(jīng)由第三換熱器40將在更高的溫度水平上的更多熱傳輸?shù)綗峋W(wǎng)20。熱網(wǎng)入流溫度如在第二實施形式2中。利用略微修改不僅在分離的熱回路中而且在混合的熱回路中可以使用。在熱網(wǎng)20的回流中，作為熱緩沖器，將儲熱器60(潛熱蓄熱器或敏感的儲熱器)連接在冷凝器34上游。這能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)入冷凝器34中的熱水的溫度梯度展平。在遠(yuǎn)距離熱入流與回流之間有大的溫度差的情況下，在蒸發(fā)器中的換熱快速地到達(dá)其邊界。由于在遠(yuǎn)距離供熱管路中的流體與工作介質(zhì)之間的夾點，遠(yuǎn)距離供熱回流的冷卻并且因此熱輸送是僅有限地可行的。

在根據(jù)圖10的第五實施形式5中，在熱網(wǎng)20的側(cè)上的orc的冷凝器34始終以最低溫度以及以大的質(zhì)量流穿流，因為第二導(dǎo)熱流體完全被傳導(dǎo)不僅穿過冷凝器34而且穿過第三換熱器40。這對于設(shè)備的熱效率是有利的，因為在較大的質(zhì)量流的情況下在熱水回流中形成較低的溫度差。在夾點恒定的情況下因此相對于膨脹機(jī)較低的反壓力(參見圖11)，這引起較高的電功率。在循環(huán)過程故障時，整個熱量可以經(jīng)由第三換熱器40來輸送。因此，在第三換熱器40充分設(shè)計的情況下提供了應(yīng)急功能性。由于在冷凝器34中熱網(wǎng)回流升溫，遠(yuǎn)距離供熱回流可以通過第三換熱器40并不如在第二實施形式中那樣多地被冷卻。由此，在orc運行中根據(jù)運行方式得到遠(yuǎn)距離供熱回流溫度的提高，例如提到大約10k至15k。在熱網(wǎng)20中的入流溫度可以任意調(diào)節(jié)。當(dāng)存在熱需求時，降低循環(huán)過程中的質(zhì)量流，由此經(jīng)由第三換熱器40將在更高的溫度水平上的更多熱直接傳輸?shù)綗峋W(wǎng)。利用略微修改不僅在分離的熱回路中而且在混合的熱回路中可以使用。避免氣穴：在熱網(wǎng)的回流中，如在第四實施形式4中，作為熱緩沖器可以將潛熱蓄熱器或敏感的儲熱器連接在冷凝器34上游。這能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)入冷凝器中的熱水的溫度梯度展平。在第五實施形式5的蒸發(fā)器中的溫度差對應(yīng)于第二實施形式2的蒸發(fā)器中的溫度差。

總之，根據(jù)本發(fā)明的換熱站具有如下的優(yōu)點和缺點。作為優(yōu)點，所使用的有效能的更好利用(在更高的附加利用的較少的附加熱功率的情況下，參見圖2)；在熱傳送給耗熱器時有效能的較少的滅失；在終端用戶中(產(chǎn)生電流的供熱系統(tǒng))的分布式力熱耦合；利用不同的溫度變化和網(wǎng)類型(混合的和分離的回路)；功率和運行中的大靈活性，與增長的熱網(wǎng)匹配(可以實施為堆棧)；以及效率的提升并且整個系統(tǒng)的功率系數(shù)的提升。稱為缺點的是：為熱用戶的略微較低的最大熱提供，并且在實施形式1、2、4、5中，遠(yuǎn)距離供熱回流的溫度的略微至適當(dāng)?shù)奶岣?。盡管在具有應(yīng)急功能的實施形式中，通過orc的旁路即其關(guān)斷和對第三換熱器40的充分設(shè)計可以提供整個支路功率。

所示的實施形式僅為示例性的并且本發(fā)明的整個范圍通過權(quán)利要求來限定。