热化学热泵以及具有可变功率的热能再分配方法
阅读说明：本技术 热化学热泵以及具有可变功率的热能再分配方法 (Thermochemical heat pump and method for redistributing thermal energy with variable power ) 是由 J-E·福雷 于 2018-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种热化学热泵,所述热化学热泵包括溶剂蒸发器(26)、与热源(27)热学关联的蒸发器交换器(49)、包括溶剂蒸汽输入口的反应装置(29)、包括至少一种可溶解在所述溶剂中的盐的盐组合物的至少一个源、与冷源热学关联的至少一个冷却交换器(81)。所述反应装置(29)包括至少一个冷凝反应器(52),所述冷凝反应器包括与所述冷却交换器连接的溶液输入口、与所述冷却交换器连接的溶液输出口、在所述冷凝反应器(52)的输出口与输入口之间的至少一个盐组合物注射、以及用于调整通过该注射引入到液体溶液中的每种盐的质量流量的调整装置。(The invention relates to a thermochemical heat pump comprising a solvent evaporator (26), an evaporator exchanger (49) thermally associated with a heat source (27), a reaction device (29) comprising an input for solvent vapour, at least one source of a salt composition comprising at least one salt soluble in the solvent, at least one cooling exchanger (81) thermally associated with a cold source. The reaction device (29) comprises at least one condensation reactor (52) comprising a solution input connected to the cooling exchanger, a solution output connected to the cooling exchanger, at least one injection of a salt composition between the output and the input of the condensation reactor (52), and adjusting means for adjusting the mass flow of each salt introduced into the liquid solution by this injection.)
技术领域
本发明涉及一种热化学热泵，所述热化学热泵尤其用于通过热化学途径再分配经存储热能。本发明特别地扩展到一种在这种热化学热泵中实施的热能再分配方法。
背景技术
通过热化学途径回收和存储热能具有较大好处，且已成为非常大量的研究和建议的主题，例如，对于称作必然热量(必定在工业站点处以及城市供暖网络的热量产生站点处产生但会丧失)的热量的利用，或者对于太阳热能的季节间的使用(例如参考论文《对于通过LiBr-H20吸收方法长期地存储太阳热能以给家庭供暖的研究》，N'Tsoukpoe，格诺布尔大学，2012年3月19日)。
已知的热化学热泵通常包括挥发性溶剂蒸发器和反应装置，所述挥发性溶剂蒸发器包括称作蒸发器交换器的热交换器，所述蒸发器交换器与热源热学关联，所述反应装置适用于引起挥发性溶剂蒸汽的冷凝以及由如此通过冷凝形成的挥发性液体溶剂对于至少一种盐的盐组合物的吸收，以便形成称作初级溶液的液体溶液，这伴随着热量的产生，所产生的热量通过与冷源热学关联的热交换器朝向所述冷源排泄。这种热化学热泵能够从热源吸收热量(尤其是为了冷却所述热源)并且/或者向冷源传送热量(尤其是为了再加热所述冷源)。因此，所述热化学热泵既可用于加热地方或流体，也可用于冷却地方或流体。
如上述论文所指出的，对于盐组合物中每种盐的选择以及对于液体溶剂的选择特别精细和复杂。而且，通过这种热泵产生的问题中的一个在于能够良好地适用于使用需求，既用于加热冷源又用于冷却热源。特别地，热化学热泵需足够高效以带来所需的加热或冷却，还需可根据使用需求改变所传送的热功率。
发明内容
本发明旨在解决该一般问题。
为此，本发明涉及一种热化学热泵，所述热化学热泵包括：
-称作溶剂蒸发器的蒸发器，所述溶剂蒸发器包括：
ο挥发性液体溶剂的容器，
ο称作蒸发器交换器的热交换器，所述蒸发器交换器适用于可与称作热源的热学源热学关联，并且所述蒸发器交换器包括具有挥发性液体溶剂输入口的回路，所述挥发性液体溶剂输入口与所述挥发性液体溶剂的容器联接，
ο挥发性溶剂蒸汽输出口，所述溶剂蒸发器适用于可传送在来自所述热源的热量作用下汽化的挥发性溶剂蒸汽，
-反应装置，所述反应装置包括：
ο挥发性溶剂蒸汽输入口，
ο称作盐组合物的组合物的至少一个源，所述盐组合物包括至少一种可溶解在所述挥发性液体溶剂中的盐，
ο至少一个称作冷却交换器的热交换器，所述冷却交换器适用于可与称作冷源的热学源热学关联，
-所述溶剂蒸发器的所述蒸汽输出口与所述反应装置的所述蒸汽输入口联接，
-所述反应装置适用于引起所述挥发性溶剂蒸汽的冷凝以及所述盐组合物的吸收，以形成液体溶液，这伴随着热量的产生，所产生的热量通过所述冷却交换器朝向所述冷源排泄，
其特征在于，所述反应装置包括：
-至少一个称作冷凝反应器的反应器，所述冷凝反应器包括：
ο液体溶液输入口，所述液体溶液输入口与所述冷却交换器的冷液体溶液输出口联接，
ο挥发性溶剂蒸汽输入口，
ο液体溶液输出口，所述液体溶液输出口与所述冷却交换器的热液体溶液输入口联接，
ο该冷凝反应器适用于使由所述蒸汽输入口供应的蒸汽与向所述液体溶液输入口传送的冷液体溶液接触，以便引起所述蒸汽的冷凝以及如此通过冷凝形成的挥发性液体溶剂与所述冷液体溶液的混合，由该混合产生了向所述冷凝反应器的液体溶液输出口传送的热液体溶液，
-在至少一个(尤其是每个)冷凝反应器的所述液体溶液输出口与所述液体溶液输入口之间的至少一个盐组合物注射，
-调整装置，所述调整装置用于通过在至少一个冷凝反应器的所述液体溶液输出口与所述液体溶液输入口之间的至少一个盐组合物注射来调整引入到液体溶液中的每种盐的质量流量。
所述冷凝反应器具有液体溶液的再循环，伴随着盐组合物的注射以及对于通过该注射引入的每种盐的质量流量的调整，对于这种冷凝反应器的使用能够简单地调整由所述反应装置形成的液体溶液的运行浓度。然而，发明人已确定，该浓度强制规定了在溶剂的蒸发温度与冷凝反应器输出口处的热液体溶液的温度之间的理论温差，该理论温差是影响由热泵传送的热功率的因素。更具体地，可在溶剂蒸发器与冷凝反应器之间获得的理论温差特别取决于对于液体溶剂的选择、对于盐组合物的每种盐的选择以及对于该运行浓度的选择。
特别地，最大理论温差本身由液体溶液的最大可能浓度确定，所述最大可能浓度取决于对于盐组合物的每种盐的选择以及对于液体溶剂的选择。因此，在根据本发明的热化学热泵中，只需选择盐组合物和液体溶剂就足以获得确定最大理论温差的最大化浓度，所述最大理论温差足以满足使用热功率的最大化需求。在该最大化范围中，由根据本发明的热泵传送的热功率可通过调整由在至少一个冷凝反应器的输出口与输入口之间的盐组合物注射产生的每种盐的质量流量来简单地调整运行。
根据本发明的热泵可包括与单个冷源热学关联的单个冷却交换器，或与不同的多个冷源热学关联的多个热交换器。
根据本发明的热泵可包括单个冷凝反应器，或不同的多个冷凝反应器(例如并联地配置或级联地配置)。
根据本发明的热泵可包括在每个冷凝反应器的输出口与输入口之间的单个盐组合物注射，或在每个冷凝反应器的输出口与输入口之间的同一盐组合物或不同盐组合物的不同的多个注射。
根据本发明的热化学热泵可包括单个盐组合物源，或同一盐组合物的不同的多个源，又或多个不同盐组合物的不同的多个源(不同盐组合物根据至少一种盐的性质和/或其比例的不同来彼此区分)。
可在根据本发明的热泵中考虑盐组合物源的任何实施方式。这样，在一些有利的实施方式中，根据本发明的热化学热泵包括作为盐组合物源的至少一个溶解反应器，所述溶解反应器适用于能够使所述盐组合物中的至少一种(尤其是每种)固体盐溶解在所述液体溶剂的不饱和液体溶液中，该溶解反应器包括用于传送形成所述盐组合物的浓缩液体溶液的流量的至少一个输出口。因此，在这些实施方式中，盐组合物在根据本发明的热泵中基于至少一种固体盐来形成。根据本发明的热泵可包括单个溶解反应器(尤其是当盐组合物包括单种盐时)；或多个溶解反应器，以例如用于使不同的多种盐溶解并且/或者根据不同的浓度溶解并且/或者基于不同的不饱和液体溶液溶解。
在根据本发明的热化学热泵用于再分配通过热化学途径(通过将至少一种盐的液体溶液分解成至少一种盐的固体组合物以及挥发性液体溶剂的形式)预先回收的热能的情况下，使用这种溶解反应器是特别有利的。事实上，只需将固体组合物安置在溶解反应器中并将液体溶剂安置在溶剂蒸发器中就足以给冷源和/或热源再分配如此以热化学的形式存储的热能。
在根据本发明的热泵的一些有利的实施方式中，至少一个(尤其是每个)溶解反应器适用于传送呈饱和液体溶液形式的盐组合物。
而且，在符合本发明的一些有利的实施方式中，至少一个盐组合物注射(尤其是通过管道)与所述冷凝反应器的至少一个输出口联接。更具体地，在一些特别的实施方式中，所述盐组合物注射由注射管道形成，所述注射管道使溶解反应器的至少一个输出口与称作公共管道的管道联接，所述公共管道与冷凝反应器的所述液体溶液输出口联接。还能够在变型中或在组合中在冷凝反应器的所述液体溶液输入口上游设置盐组合物注射。
根据本发明的热泵有利地包括至少一个用于驱动液体溶液的泵。特别地，在根据本发明的一些有利的实施方式中，所述公共管道包括处在所述盐组合物注射下游处的泵。因此，该泵能够引起在所述公共管道中形成由来自所述溶解反应器的盐组合物与来自所述冷凝反应器的液体溶液的混合。
在根据本发明的热化学热泵的一些特别有利的实施方式中，至少一个(尤其是每个)溶解反应器包括不饱和液体溶液输入口，所述不饱和液体溶液输入口通过供应管道与所述公共管道联接，所述供应管道包括受控阀，所述受控阀用于调整向所述溶解反应器的输入口传送的不饱和液体溶液的流量。因此，所述盐组合物由浓缩液体溶液形成，所述浓缩液体溶液通过使至少一种固体盐溶解在从冷凝反应器的输出口处提取的其中一部分经稀释液体溶液的流量中来获得。而且，优选地，所述溶解反应器的供应管道与所述公共管道在所述泵的下游处联接。因此，该泵还能够供应所述溶解反应器，这能够避免增加这种泵，考虑到盐溶液的腐蚀性，所述泵的成本相对较高。有利地并且根据本发明，所述调整装置适用于控制溶解反应器的供应管道的每个受控阀，也就是说，对于引入到冷凝反应器的输出口与输入口之间的液体溶液中的每种盐的质量流量的该调整通过调整向溶解反应器的输入口供应的不饱和液体溶液的流量来执行。
根据本发明的热泵的调整装置可涉及所有变型。特别地，所述调整装置可为具有或不具有信息技术辅助的手动调整装置，或相反地优选地是基于由用户限定的至少一个设定值的自动调整装置。因此，特别地，该调整装置可包括至少一个闭环伺服(asservissement)或开环伺服，例如至少一个比例调整器和/或微分比例调整器和/或积分比例调整器和/或积分微分比例(PID)调整器或其它。
特别地，在根据本发明的热化学热泵的一些有利的实施方式中，所述调整装置包括至少一个伺服，所述至少一个伺服适用于根据在所述热化学热泵中测量的至少一个温度值来传送控制信号。
在一些有利的实施方式中，根据本发明的热化学热泵包括处在每个冷却交换器的输出口处的所述冷液体溶液的温度传感器，并且，所述调整装置适用于根据由至少一个这种温度传感器测量的所述冷液体溶液的温度来伺服由至少一个溶解反应器的供应管道的受控阀传送的流量。因此，能够调整运行浓度的这种对于经引入盐的质量流量的调整可在无需测量或不知晓该运行浓度的实际值的情况下执行，可仅通过在经测量的在所述冷却交换器的输出口处的温度上对于由至少一个溶解反应器的供应管道的受控阀传送的流量(该流量确定了从该溶解反应器注射的盐组合物的流量)的伺服来执行。因此，如果经测量的在所述冷却交换器的输出口处的温度太低，则所述伺服打开所述受控阀以增加引入到液体溶液中的盐组合物的流量。相反地，如果经测量的在所述冷却交换器的输出口处的温度过高，则所述伺服关闭所述受控阀以减小引入到液体溶液中的盐组合物的流量。因此，在溶解反应器的供应管道的受控阀上的这种伺服能够简单地调整根据本发明的热泵的理论温差。
另外，在根据本发明的热泵的一些实施方式中，所述公共管道通过再循环管道与每个冷却交换器的热液体溶液输入口联接，所述再循环管道包括受控阀，所述受控阀用于调整向该冷却交换器传送的热液体溶液的流量，并因此调整向每个冷凝反应器的输入口传送的冷液体溶液的流量，所述冷凝反应器的输入口与该冷却交换器的液体溶液输出口联接。而且，优选地，所述再循环管道与所述公共管道在所述泵的下游处联接。因此，该泵还能够供应每个冷却交换器，这能够避免增加这种泵，考虑到盐溶液的腐蚀性，所述泵的成本相对较高。
因此，再循环管道的这种受控阀能够调整穿过每个冷凝反应器流通的液体溶液的总流量，并因此调整由根据本发明的热泵传送的热功率。该调整可完全手动地实施，或相反地基于由用户限定的至少一个设定值通过包括至少一个伺服的自动系统(例如通过热源和/或冷源的恒温装置)实施。
本发明应用于任何性质的热化学热泵，所述热化学热泵的一般运行条件可根据对于液体溶剂以及盐组合物的每种盐的应用和选择而涉及大量的变型。这样，在符合本发明的一些实施方式中，每个蒸发器、反应装置、蒸汽在其中流通的每个管道以及液体溶液在其中流通的每个管道处于第三气体真空下的负压(en dépression sous vide de tiersgaz)。特别地，每个蒸发器、每个冷凝反应器、使蒸发器与冷凝反应器联接的每个管道、每个溶解反应器以及液体溶液在其中流通的每个其它管道处于第三气体真空下的负压。特别地，使得处于第三气体真空下的负压的这种实施能够在低温下实施汽化。
如上文所述，根据本发明的热化学热泵可根据应用和需求而与任何挥发性液体溶剂以及任何盐组合物一起使用。这样，在一些有利的实施方式中，所述挥发性液体溶剂是水，并且，所述盐组合物包括从由以下物质形成的组中选择的至少一种盐：ZnCl2、NaOH、LiBr、ZnBr2、KOH、LiCl、CaBr2、Lil、CaCl2、MgCl2、NaI、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2、NaBr、NH4NO3、KI、SrCl2、NaNO3、NaCl、KCH3CO2、K2CO3、MnCl2、NaNO2。
特别地，本发明涉及一种热化学热泵，所述热化学热泵包括：
-称作溶剂蒸发器的蒸发器，所述溶剂蒸发器包括：
ο挥发性液体溶剂的容器，
ο称作蒸发器交换器的热交换器，所述蒸发器交换器适用于可与称作热源的热学源热学关联，并且所述蒸发器交换器包括具有挥发性液体溶剂输入口的回路，所述挥发性液体溶剂输入口与所述挥发性液体溶剂的容器联接，
ο挥发性溶剂蒸汽输出口，所述溶剂蒸发器适用于可传送在来自所述热源的热量作用下汽化的挥发性溶剂蒸汽，
-称作冷却交换器的热交换器，所述冷却交换器适用于可与称作冷源的热学源热学关联，
-冷凝反应器，所述冷凝反应器包括：
ο液体溶液输入口，所述液体溶液输入口与所述冷却交换器的冷液体溶液输出口联接，
ο挥发性溶剂蒸汽输入口，
ο液体溶液输出口，所述液体溶液输出口与所述冷却交换器的热液体溶液输入口联接，
-使所述溶剂蒸发器的所述蒸汽输出口与所述冷凝反应器的所述蒸汽输入口联接的管道，
-所述冷凝反应器适用于使由所述蒸汽输入口供应的蒸汽与向所述冷凝反应器的液体溶液输入口传送的冷液体溶液接触，以便引起所述蒸汽的冷凝以及如此通过冷凝形成的挥发性液体溶剂与所述冷液体溶液的混合，由该混合产生了向所述冷凝反应器的液体溶液输出口传送的热液体溶液，
-称作盐组合物的组合物的至少一个源，所述盐组合物包括至少一种可溶解在所述挥发性液体溶剂中的盐，
-在所述冷凝反应器的所述液体溶液输出口与所述液体溶液输入口之间的至少一个盐组合物注射，
-调整装置，所述调整装置用于调整注射到所述冷凝反应器的所述液体溶液输出口与所述液体溶液输入口之间的盐组合物的质量流量。
本发明还扩展到一种在根据本发明的热化学热泵中实施的方法。
因此，本发明涉及一种用于通过热化学途径再分配经存储热能的方法，所述方法包括：
-通过与称作热源的热学源交换热量来使挥发性液体溶剂汽化，
-反应，所述反应包括所述挥发性溶剂的蒸汽的冷凝以及盐组合物的吸收，以形成液体溶液，这伴随着热量的产生，所产生的热量通过交换热量来朝向称作冷源的热学源排泄，
其特征在于，所述反应在至少一个称作冷凝反应器的反应器中执行，并且包括：
-给所述冷凝反应器的液体溶液输入口供应来自冷却交换器的冷液体溶液，所述冷却交换器适用于可与所述冷源热学关联，
-给所述冷凝反应器供应由所述汽化产生的挥发性溶剂蒸汽，
-给所述冷却交换器供应由所述冷凝反应器的液体溶液输出口传送的热液体溶液，
-使供应到所述冷凝反应器中的蒸汽与供应到所述冷凝反应器中的冷液体溶液接触，以便引起所述蒸汽的冷凝以及如此通过冷凝形成的挥发性液体溶剂与所述冷液体溶液的混合，由该混合产生了由所述冷凝反应器传送的热液体溶液，
-在至少一个(尤其是每个)冷凝反应器的所述液体溶液输出口与所述液体溶液输入口之间注射至少一种盐组合物，
-通过在至少一个(尤其是每个)冷凝反应器的所述液体溶液输出口与所述液体溶液输入口之间注射盐组合物来调整引入到液体溶液中的每种盐的质量流量。
特别地，在根据本发明的方法的一些实施方式中，所述调整包括在至少一个经测量温度(尤其是供应到所述冷凝反应器中的冷液体溶液的经测量温度)上对于所述质量流量的伺服。
而且，在根据本发明的方法的一些实施方式中，所述盐组合物通过使至少一种固体盐溶解在液体溶液的其中一部分流量中来形成，所述液体溶液包括由至少一个(尤其是每个)冷凝反应器传送的液体溶液。所述盐组合物由此是浓缩液体溶液，尤其是饱和液体溶液。
在根据本发明的方法的一些实施方式中，所述调整由此包括对于所述盐组合物的经注射流量的伺服。在变型中或在组合中，还能够通过对于经注射盐组合物的浓度的伺服来实施调整。
本发明还涉及一种热化学热泵，所述热化学热泵适用于实施根据本发明的热能再分配方法。
本发明还涉及一种热化学热泵和一种热能再分配方法，所述热化学热泵和所述热能再分配方法的特征组合或不组合地采用上文或下文提及的结构性特征或功能性特征的全部或部分。无论所给出的正式陈述是什么，除非另有明确说明，上文或下文提及的不同结构性特征或功能性特征不应被视作紧密地或不可分割地彼此联系，本发明可涉及这些特征中的仅单个，或这些特征中的一个的仅一部分，又或这些特征中的全部或部分的任何分组、组合或并置。
附图说明
通过阅读下文以非限制性方式给出的详细说明和附图，本发明的其它目的、特征和优点将更加清楚，在所述附图中：
-图1是示出了根据本发明的热化学热泵的第一可能实施方式的示意图，
-图2是氢氧化钠水溶液的Othmer曲线图，
-图3是示出了根据本发明的热化学热泵的第二可能实施方式的示意图，
-图4是示出了图3的热泵的处于不同状态时的示意图。
具体实施方式
图1所示的根据本发明的热化学热泵15包括：
-称作溶剂蒸发器26的蒸发器，所述溶剂蒸发器处于第三气体真空下的负压，在所述溶剂蒸发器中，供应纯液体溶剂28(例如由来自回收站点的车辆供给)，该溶剂蒸发器26与用作热源的冷介质27热学关联，以能够通过所述溶剂蒸发器26吸收从该热源27上汲取的热量，该热量能够使所述溶剂蒸发器26中的液体溶剂28汽化。
-反应装置29，所述反应装置处于第三气体真空下的负压，并且所述反应装置与所述溶剂蒸发器26的输出口通过处于第三气体真空下的负压的管道30联接，以便接收由所述溶剂蒸发器26产生的蒸汽；该反应装置29被供应至少一种盐的一定量的固体组合物(例如与纯液体溶剂同时地由来自回收站点的车辆供给)；所述反应装置29适用于一方面能够使所述液体溶剂冷凝，使所述液体溶剂与所述一定量的固体组合物的至少一部分接触，以及使每种盐溶解在不饱和液体溶液的液体溶剂中，以形成具有总浓度Cf的液体溶液。
所述反应装置29与用作冷源的热介质31热学关联，以便在一方面由蒸汽的冷凝以及另一方面由固体组合物在液体溶剂中的溶解产生的热量作用下朝向该冷源转移热量。
因此，由于至少一种盐的所述固体组合物溶解在形成(用于该固体组合物的)溶剂的液体中，这种热泵15能够冷却热源27并且/或者再加热冷源31。
所述溶剂蒸发器26包括封闭的容器46，所述容器包括要汽化的纯液体溶剂，并且所述容器的底部与配备有泵48和受控比例阀50的管道47连通，所述管道能够从所述容器46中提取液体，以使所述液体通行到称作蒸发器交换器49的热交换器中，所述蒸发器交换器与热源27关联，并且所述热源的温度高于从所述容器46中提取的纯液体溶剂的温度。由此，所述液体溶剂在由所述蒸发器交换器49吸收的热量作用下在所述溶剂蒸发器26中至少部分地汽化，所述蒸发器交换器的输出口与所述容器46的上部在所述液体溶剂在所述容器46中的液位上方联接，所述容器46的该上部接收如此汽化的溶剂。温度传感器51能够测量所述蒸发器交换器49的输出口处的液体溶剂蒸汽的温度。
所述反应装置29包括呈封闭壳体形式的冷凝反应器52，所述冷凝反应器与所述溶剂蒸发器26的容器46的上部通过管道30联接，以便可从所述蒸发器26供应溶剂蒸汽。所述冷凝反应器52的上部包括滴流装置55，所述滴流装置与供应液体溶液的管道54联接。该滴流装置55能够在所述冷凝反应器52内部创建所述液体溶液的下落膜，所述下落膜与所述溶剂蒸汽接触，由此引起该蒸汽的冷凝及其与所述液体溶液的混合，这伴随着热量的产生。因此，所述冷凝反应器52的下部中的液体溶液与所述冷凝反应器52的输入口处的液体溶液相比具有更低的浓度和更高的温度。通过管道56从所述反应器52中提取所述液体溶液。
所述反应装置29还包括同样呈封闭壳体形式的溶解反应器57，所述溶解反应器适用于可被供应至少一种固体盐58的晶体，所述晶体例如布置在水平筛网上和/或纺织基质中。该溶解反应器57还包括处在上部中的液体溶液供应59，以便能够使该液体溶液的流与所述固体盐58的晶体接触，并使所述固体盐的晶体溶解在所述液体溶液中。在溶解并产生热量之后，通过管道60从所述溶解反应器57的下部提取饱和的浓缩液体溶液。
用于传送分别来自所述冷凝反应器52和所述溶解反应器57的液体溶液的管道56和60在泵62的输入口处汇合到公共管道61中，液体溶液在所述公共管道中混合。
包括受控比例阀66的第一管道63使所述泵62的输出口与称作冷却交换器81的热交换器联接，所述冷却交换器与冷源31关联，并且所述冷却交换器能够从由所述泵62传送的液体溶液朝向所述冷源31转移热量，该热交换器81的输出口用于传送经冷却液体溶液。该经冷却液体溶液通过使所述热交换器81的输出口与所述冷凝反应器52联接的管道54供应到所述冷凝反应器52中。温度传感器53能够测量在所述交换器81与所述冷凝反应器52之间的管道54中流通的液体溶液的温度。
包括受控比例阀67的第二管道64使所述泵62的输出口与所述溶解反应器57的供应59联接。
随着从所述溶剂蒸发器26的容器46中提取的溶剂的蒸发，所述反应装置29在所述公共管道61中产生一定体积的称作初级溶液且具有总运行浓度Cf的液体溶液。该初级溶液可在后续热能回收阶段中重新使用，例如，在运输到必然热量(必定在工业站点处产生且通常会丧失的热量)的回收站点之后。该初级溶液可被传送到存储容器(图1未示出)中，所述存储容器根据所述初级溶液从所述公共管道61的产生来供应。在变型中，可在所述冷凝反应器52的输出口处提取液体溶液，从而将所述液体溶液存储在存储容器中以备后用。
在所示的示例中，自动装置85是一种与温度传感器51、53联接以从所述温度传感器接收测量信号并且与阀66、67联接以可控制所述阀的装置，该自动装置85根据伺服来编程。
对于所述阀67的控制能够调整通过处在所述溶解反应器57的输出口处的管道60引入到液体溶液中的盐组合物的质量流量，并因此调整所述热泵的总运行浓度Cf。该总浓度Cf确定了由液体溶液带来的理论温差。
图2示出了氢氧化钠水溶液的蒸汽压力随温度而变化的对数式Othmer曲线图。曲线C1是结晶曲线。从该结晶曲线延伸的不同线对应于氢氧化钠水溶液的不同质量浓度，处在最左侧的线L1对应于纯水。如所见，例如，与280K(7℃)的纯水相比，由50％的氢氧化钠水溶液提供的理论温差ΔT为335K-280K＝55K。对于70％的氢氧化钠水溶液，该理论温差为120K。因此，使用氢氧化钠，可获得较大的理论温差。
如果热泵用于将冷源31加热到预定的设定温度，则热源27的温度以及蒸发器26中的溶剂的温度是预定的(或视作如此)，并且理论温差的值确定了冷凝反应器52的输出口处的液体溶液的温度，并因此确定了冷却交换器81的输入口处的液体溶液的温度。
在流量恒定时，通过增加冷却交换器81的输入口处的液体溶液的该温度，增加了向冷源31提供的热功率。由传感器53测量的在冷却交换器81的输出口处的温度(通过附近的冷却交换器81的效率系数)代表了冷源31的温度。如果经测量温度低于设定温度，则自动装置85增加阀67的打开，以增加经注射盐组合物的质量流量，并因此增加冷却交换器81的输入口处的液体溶液的温度。相反地，如果经测量温度高于设定温度，则自动装置85减小阀67的打开，以减小经注射盐组合物的质量流量，并因此减小冷却交换器81的输入口处的液体溶液的温度。
用于根据在由传感器53测量的温度与设定温度之间的差值增加或减小阀67的打开的控制法则可涉及所有适当变型：特别地，所述控制法则涉及比例控制法则和/或微分比例控制法则和/或积分比例控制法则和/或积分微分比例(PID)控制法则或其它。
注意到，冷却交换器81包括与冷源31热学关联的次级回路，该次级回路与该交换器81的形成热泵的一部分的主回路隔离，温度传感器53可由处在该次级回路的输出口处的温度传感器代替，以便带来对于冷源31的设定温度更精确的调整。
另外，注意到，冷却交换器81的输入口处的液体溶液的温度需高于冷源31需达到的设定温度。因此，出于这个原因，适合选择盐组合物以能够满足该条件。特别地，在实践中，氢氧化钠的使用能够通过在由传感器53测量的温度上的简单伺服来满足该条件，因为如上所述，可通过氢氧化钠获得的理论温差可非常大，且可达150℃。
对于阀66的控制能够调整在冷凝反应器52中再循环的液体溶液的流量。优选地，所述阀66处于正常运行状态，且最大程度地打开。然而，如果所需的功率减小，则可关闭所述阀66以立即减小由热泵提供的热功率。
自动装置还与泵62、48联接且经编程以控制其置于运行或停止，以及与阀50联接，以便能够调整在蒸发器26中汽化的液体溶剂的流量。
如果热泵用于将热源27冷却到预定的设定温度，则冷源31的温度以及冷凝反应器52的输出口处的液体溶液的温度是预定的(或视作如此)，并且理论温差的值确定了蒸发器交换器49的输入口处的蒸发器26中的液体溶剂的温度。
在流量恒定时，通过降低蒸发器交换器49的输入口处的液体溶剂的该温度，增加了由热源27向蒸发器交换器49提供的热功率。如果由传感器51测量的在蒸发器交换器49的输出口处的蒸汽温度低于设定温度，则自动装置85减小阀67的打开，以减小经注射盐组合物的质量流量，并因此增加蒸发器交换器49的输入口处的液体溶剂的温度。相反地，如果由传感器51测量的温度高于设定温度，则自动装置85增加阀67的打开，以增加经注射盐组合物的质量流量，并因此减小蒸发器交换器49的输入口处的液体溶剂的温度。
用于根据在由传感器51测量的温度与设定温度之间的差值来增加或减小阀67的打开的控制法则可涉及所有适当变型：特别地，所述控制法则涉及比例控制法则和/或微分比例控制法则和/或积分比例控制法则和/或积分微分比例(PID)控制法则或其它。
另外，注意到，蒸发器交换器49的输入口处的液体溶剂的温度需低于热源27需达到的设定温度。因此，出于这个原因，适合选择盐组合物以能够满足该条件。特别地，在实践中，氢氧化钠的使用能够通过在由传感器51测量的温度上的简单伺服来满足该条件，因为如上所述，可通过氢氧化钠获得的理论温差可非常大，且可达150℃。
对于蒸发器交换器49的输入口处的阀50的控制能够调整在该蒸发器交换器49中流通的液体溶剂的流量。优选地，阀50处于正常运行状态，且最大程度地打开。然而，如果所需的功率减小，则可关闭阀50以立即减小由热泵提供的热功率。
如上文所述涉及冷源31的内容，温度传感器51可由处在蒸发器交换器49的次级回路的输出口处的温度传感器代替或补充并且/或者由热源27的温度传感器代替或补充。
在图3和图4上所示的实施方式中，接下来，由反应装置29传送的初级溶液经受部分分离步骤，在所述部分分离步骤期间，所述初级溶液部分去浓缩。为此，向处于第三气体真空下的负压的重结晶装置34的输入口供应所述初级溶液，所述重结晶装置包括与蒸发器26关联的热交换装置，以便通过由蒸发器26产生的冷将初级溶液冷却到足够低的温度，以引起所述初级溶液中包括的至少一种盐的部分重结晶。
所述重结晶装置34产生：一方面，称作去浓缩溶液的液体溶液，所述去浓缩溶液的总浓度Cd非零且小于Cf，并且可存储在例如处于第三气体真空下的负压的容器36中；另一方面，至少一种盐的一定量的称作重结晶组合物77的固体组合物。
所述重结晶组合物77可在所述反应装置29中循环利用，来形成所述初级溶液。
如所见，所述反应装置29以总浓度Cf运行，所述总浓度是所产生的初级溶液32的浓度，且限定了在所述反应装置29与所述蒸发器26之间和因此在所述热源27与所述冷源31之间可产生的最大化温差。
相反地，如果所述重结晶组合物77不包括溶剂，则所述去浓缩溶液包括与所述初级溶液同样量的液体溶剂，但具有的浓度Cd低于Cf。
因此，所述反应装置29还包括呈封闭壳体形式的部分重结晶反应器72，所述部分重结晶反应器包括热交换器74，所述热交换器包括通过管道75供应冷液体溶剂的冷回路，所述管道与蒸发器26的输出口处的泵48的下游借助于受控比例阀76联接。在通行到内部变热的该冷回路之后，液体溶剂通过管道78在蒸发器26的容器46中循环利用。部分重结晶反应器72还包括处在上部中的液体溶液供应73，以便能够使该液体溶液的流与热交换器74接触(或到所述热交换器的热回路中)，由此，该液体溶液冷却到足够低的温度，以部分重结晶。如此形成的晶体77在所述部分重结晶反应器72的下部中回收(例如在所述部分重结晶反应器的筛网上或织物基质中)。如此在部分重结晶反应器72中形成的去浓缩液体溶液通过包括受控阀83的管道82从所述部分重结晶反应器的下部中提取，该管道82通到容器36中，去浓缩液体溶液存储在所述容器中。
包括受控比例阀80的管道79还使所述部分重结晶反应器72的下部与所述溶解反应器57的输出口处的阀69的下游联接，或与公共管道61在泵62的上游处联接，以使来自所述部分重结晶反应器72的液体溶液可与来自所述冷凝反应器52的液体溶液混合。
使所述溶解反应器57与所述公共管道61联接的管道60包括受控比例阀69。包括比例供应阀68的第三管道65使泵62的输出口与所述部分重结晶反应器72的供应73联接。
所述自动装置85能够通过调整供应到所述热交换器74中的液体溶剂的流量来调节所述部分重结晶反应器72的温度，由于温度传感器(未示出)，所述调整通过根据经测量的在所述部分重结晶反应器72中的温度控制阀76的开度来进行，向所述自动装置85传送所述温度传感器的信号。
所述自动装置85还能够通过控制所述部分重结晶反应器72的供应流量来根据来自所述蒸发器26的液体溶剂的供给调节所述反应装置29中的液体溶液的液位，所述控制通过控制供应阀68的开度来进行。为此，有利地在所述反应装置29中设置所述液体溶液的至少一个液位传感器(未示出)，所述自动装置85接收由每个液位传感器传送的信号，并且适用于维持液位。
在图3所示的状态下，工作站能够使晶体58逐渐溶解在一定量的纯液体溶剂中，所述晶体与例如由车辆供给的组合物对应，所述一定量的纯液体溶剂与例如由车辆供给的量对应，并且掺和到蒸发器26的容器46中。所述蒸发器26中的液体溶剂的汽化产生了在交换器74中使用的冷，以使所述部分重结晶反应器72中的液体溶液中的至少一部分部分地重结晶，所述部分重结晶反应器产生在所述部分重结晶反应器72中累加的去浓缩溶液以及如此形成的至少一种固体盐的晶体77。供应到所述部分重结晶反应器72中的液体溶液的体积有利地与例如由冷凝反应器52从蒸发器26再引入的液体溶剂的体积对应。
在该状态下，阀50、66、67、68、69、76打开，且阀80关闭。公共管道61中形成的液体溶液是具有浓度Cf的初级溶液，所述浓度的值取决于阀66和67的各自状态，以便能够根据热源27和/或冷源31的需求调节分别向冷凝反应器52和溶解反应器57传送的流量和因此经传送的热功率。
一旦所有晶体58全都溶解在溶解反应器57中并且/或者所述部分重结晶反应器52达到去浓缩溶液的最大化容量，则所述去浓缩溶液通过打开受控阀83而通过管道82排泄到容器36中。
在图4所示的状态下，公共管道61并不从溶解反应器57供应，而是从部分重结晶反应器72供应，所述部分重结晶反应器由此用作溶解反应器。在该状态下，阀69关闭，且阀80打开。公共管道61中形成的液体溶液是初级溶液，所述初级溶液的浓度Cf取决于阀66和68的各自状态，以便能够调节分别向冷凝反应器52和部分重结晶反应器72传送的流量。因此，在部分重结晶期间形成的晶体77可立即循环利用，来形成初级溶液，直到这些晶体77耗尽。
不同反应器52、57、72、蒸发器的容器46、热交换器49、81、去浓缩溶液存储容器36以及使它们彼此联接的不同管道处于第三气体真空下的负压，也就是说，(根据受控阀的状态)连通以形成同一封闭壳体，在设备投入运行之前，所述壳体中的所有气体通过真空泵(未示出)排泄。
在图3所示的实施方式中，自动装置85还与阀68联接，以便能够调整向所述部分重结晶反应器72的输入口供应的液体溶液的流量，以及与阀76联接，以便能够调整能够冷却所述部分重结晶反应器72的液体溶剂的流量。自动装置85还与阀69、80联接，以便能够使热泵的状态从图3所示的状态变换到图4所示的状态，反之亦然。
不同的受控阀可例如是由自动装置控制的比例电磁阀，所述比例电磁阀尤其如上所述地编程以实施上文提及的技术功能，尤其是根据闭环或开环的适当伺服，且基于测量传感器，尤其是温度传感器和/或恒温器和/或容器或反应器中的液位传感器和/或反应器中固体组合物的存在性检测传感器或其它。
本发明可涉及除了上文描述的变型和应用之外的大量的变型和应用。特别地，当然，除非另有明确说明，上文描述的实施方式中的每个的不同结构性特征和/或功能性特征不应被视作彼此组合和/或紧密地彼此联系，而应相反地视作简单的并置。而且，上文描述的不同实施方式中的结构性特征或功能性特征可涉及任何不同并置或任何不同组合的全部或部分。
例如，对于经注射盐组合物的质量流量的调整可通过作用在溶解反应器57的供应阀67上来完全手动地实施；热泵可并不安置成处于第三气体真空下的负压，而是安置成处在更高的压力下(如果该压力与所关系到的汽化现象兼容，考虑到与蒸发器关联的热源的热学特征)，同时包括中性气体(例如空气或其它)。另外，不同的冷凝装置、溶解装置、热交换装置……可涉及化学工程中本身已知的所有结构变型和优化，以便施加上文提及的技术功能。
溶解反应器57的供应管道可并不与公共管道61联接，而是与冷却交换器81的输出口联接，以便被供应经冷却液体溶液。相应的阀67由此安置在所述冷却交换器81下游。同样，重结晶反应器72的供应管道可并不与公共管道61联接，而是与冷却交换器81的输出口联接，以便被供应经冷却液体溶液。相应的阀68由此安置在所述冷却交换器81下游。