改善填料床式储存器中热分布的被动方式制造技术

本发明专利技术涉及一种改善填料床式储存器中热分布的被动方式。描述了用于储存热的系统（100）。系统（100）包括具有第一储存体积（V1）的第一壳体部分（110），其中第一壳体部分包括使第一储存体积（V1）与环境连接的第一开口（113）。第一类型（111）的第一热储存元件布置在第一壳体部分（110）中。系统还包括具有第二储存体积（V2）的第二壳体部分（120），其中第二壳体部分（120）包括使第二储存体积（V2）与环境连接的第二开口（123），其中第一储存体积（V1）与第二储存体积（V2）互相连接以形成共同的储存体积。第二类型（121）的第二热储存元件布置在第二壳体部分（120）中。第一类型（111）的第一热储存元件包括相应的第一元件尺寸，其中第二类型（121）的第二热储存元件包括相应的第二元件尺寸。第一元件尺寸不同于第二元件尺寸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于储存热的系统，且涉及用于制造用于储存热的系统的方法。
技术介绍
现今，一方面为了提高发电厂的效率，并且另一方面为了缓和由时间依赖性的电消耗引起的网络波动，将热能储存器集成于发电厂系统起越来越重要的作用。目前，最近研发的若干种类型的热能储存器是可利用的。热能储存器细分为下述种类。使用填充材料的热容的固体床式储存器，使用相变焓的液体热储存器，以及使用化学反应焓的储存器，均能提供所需的热能储存能力。固体床式储存器填充有热储存元件，如石料，砖块或者陶瓷部件，其是有成本效益的解决方案。使用防范措施来减小在储存介质中发生的自然对流和强制对流效应的负面影响，能够改善在储热和释热阶段的储存动态并提高储存效率。这些效应在整个过程循环期间(即在储热阶段、在准稳态(仅自然对流)和在释热阶段)都会发生。储热和释热阶段期间的自然对流和强制对流的非线性影响将导致储存介质中等温线的倾斜。热工作流体具有较低密度，其迀移到热储存器的顶层，并且由此一方面导致储存介质中温度场的变化，且另一方面导致等温线分布或者倾斜的变化。构造特征(例如储存介质的大横截面积)和工程特征(例如来流的设计)需要将工作流体的来流分割成工作流体的多股流。因此，在热储存面积的全横截面上分割质量流速是必需的。到来的工作流体进入储存器的总质量流速的分布取决于待使用的歧管选取的几何结构。储存介质中等温线的角度向工作流体的流向的倾斜强烈地取决于建筑物/储存器高度并导致动态阶段期间储存器的入口部分和出口部分中温度差异的增加，并因此导致通过出口部分离开系统的平均出口温度的降低。此效果在下列情况下增加:被设计成对工作流体进行分割的储存器具有在储存器的横截面上方垂直分布的多个入口和出口。
技术实现思路
本专利技术的目的可以是提供一种具有合适的内部热分布的热储存器。此目的通过根据独立权利要求的用于储存热的系统和来制造用于储存热的系统的方法而实现。根据本专利技术的第一方面，呈现了一种用于储存热(即热能)的系统。该系统包括具有储存体积的壳体，其中该壳体包括用于将储存体积连接至环境的开口。该系统还包括布置在储存体积内第一位置中的第一类型的第一热储存元件和布置在储存体积内第二位置中的第二类型的第二热储存元件。第一类型的第一热储存元件包括相应的第一元件尺寸，其中第二类型的第二热储存元件包括相应的第二元件尺寸。第一储存元件尺寸不同于第二元件尺寸。根据另一示例性实施例，壳体部分还包括用于将储存体积连接至环境的另外的开口，其中该另外的开口与前述开口间隔开。第一类型的第一热储存元件布置在形成第一位置的开口中，其中第二类型的第二热储存元件布置在形成第二位置的另外的开口中。根据另一示例性实施例，壳体部分还包括布置在开口和另一开口之间的中心部分，其中额外的另一类型的额外的另外的热储存元件位于中心部分中。额外的另一类型的额外的另外的热储存元件包括相应的额外的另外的元件尺寸，其中额外的另外的热储存元件尺寸不同于第一元件尺寸和/或第二元件尺寸。根据本专利技术的第一方面，呈现了一种用于储存热(即热能)的系统。该系统包括第一壳体部分且储存体积包括第一储存体积，其中第一壳体包括形成用于将第一储存体积与环境连接的开口的第一开口。该系统还包括布置在形成第一位置的第一壳体部分中第一类型的第一热储存元件。壳体还包括第二壳体部分且储存体积包括第二储存体积，其中第二壳体部分包括用于将第二储存体积与环境连接的第二开口。第一储存体积和第二储存体积相互连接以形成共同的储存体积。该系统还包括第二类型的第二热储存元件，其布置在形成第二位置的第二壳体部分中。第一类型的第一热储存元件包括相应的第一元件尺寸，其中第二类型的第二储存元件包括相应的第二元件尺寸。第一元件尺寸不同于第二元件尺寸。根据本专利技术的另一方面，呈现了一种来制造用于储存热的系统的方法。根据该方法，呈现了具有第一储存体积的第一壳体部分，其中第一壳体包括用于将第一储存体积与环境连接的第一开口。提供了第一类型的第一热储存元件且该类型的第一储存元件布置在第一壳体部分中。提供了具有第二储存体积的第二壳体部分，其中第二壳体部分包括用于将第二储存体积与环境相连的第二开口。第一储存体积和第二储存体积相互连接以形成共同的储存体积。提供了第二类型的第二热储存元件。第二类型的第二热储存元件布置在第二壳体部分中。第一类型的第一热储存元件包括相应的第一元件尺寸，且第二类型的第二热储存元件包括相应的第二元件尺寸。第一元件尺寸不同于第二元件尺寸。根据本专利技术的系统包括由第一壳体部分和第二壳体部分形成的壳体。第一壳体部分和第二壳体部分可包括矩形或者椭圆形横截面。例如，壳体部分可由金属材料制造。壳体部分可被环境包围，其中壳体部分包括具有良好隔热特性的材料和/或额外隔热层，使得环境和壳体部分的储存体积之间的对流得以减小并最小化。该系统可分别包括中心轴线和对称轴线，其中沿着中心轴线可以一个接一个地布置第一壳体部分、第二壳体部分和多个另外的壳体部分。第一壳体部分具有第一储存体积且第二壳体部分具有第二储存体积。第一壳体部分和第二壳体部分相对彼此布置使得第一壳体部分和第二壳体部分一起形成第一储存体积和第二储存体积的整体的共同储存体积构造。第一开口可形成在第一壳体部分的壁部分处。第一开口适合于将第一储存体积与环境连接。换言之，工作流体可从环境穿过第一开口流入第一储存体积。然而，在用于储存热的系统的另一工作模式中，工作流体可从第一储存体积穿过第一开口流到环境中。相应地，第二开口可形成在第二壳体部分的壁部分处。第二开口适合于将第二储存体积与环境连接。换言之，工作流体可从环境穿过第二开口流入第二储存体积。然而，在用于储存热的系统的另一工作模式中，工作流体可从第二储存体积穿过第二开口流到环境中。第一类型的第一热储存元件布置在第一壳体部分中，且第二类型的第二热储存元件布置在第二壳体部分中。第一热储存元件和第二热储存元件可以是由石料、砖块、熔岩石料或者陶瓷部件组成的散状物料。各个热储存元件由具有高热容的材料制成。热储存元件的尺寸可由直径或者元件体积限定。此外，热储存元件的尺寸可由所谓的索特尔平均直径(Sauter mean diameter)限定，索特尔平均直径描述了所述(第一或第二)类型的元件的元件尺寸的平均值。索特尔平均直径定义为与所关注的热储存元件具有相同体积/表面积比值的球体的直径。由于一种类型的所有热储存元件的尺寸会稍微不同，可定义类型使得该类型的热储存元件中的至少80%或者更多具有预定期望的尺寸。上面描述的用于储存热的系统可应用于发电厂中，特别地可应用于太阳能发电厂中，其中热在不需要产生高电功率的情况下产生。在此情形中，应用热储存系统以储存热(热能)，直到需要产生较高的电功率。相应地，环境分别包围各个开口和壳体部分。可将开口联接至发电厂系统，该发电厂系统可以分别是热产生系统或者热转换机器或系统。上面描述的储存器系统的工作循环细分为三种工作模式: 一储存系统的储热阶段一由热源(例如发电厂)产生的工作流体(例如蒸汽、液体或者气态介质)的温度比热储存元件的初始温度高。工作流体通过相应的开口被吹入储存器；一储存系统的准静态阶段一出现封闭系统，在该封闭系统中不存在与外部热源的热交换。热储存元件通过自然对流和系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于储存热的系统（100），所述系统（100）包括：具有储存体积的壳体，其中所述壳体包括用于将所述储存体积与环境连接的开口，布置在所述储存体积内第一位置中的第一类型（111）的第一热储存元件，布置在所述储存体积内第二位置中的第二类型（121）的第二热储存元件，其中所述第一类型（111）的所述第一热储存元件包括相应的第一元件尺寸，其中所述第二类型（121）的所述第二储存元件包括相应的第二元件尺寸，其中所述第一储存元件尺寸不同于所述第二元件尺寸。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：D科施尼茨克，V乌斯蒂诺夫，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE