用于热能的存储装置制造方法及图纸

本文描述的是一种用于热能的存储装置(1；100；200)，包括：热载体单元(2；102；202)，以及蓄热器单元(4；104；204)。所述热载体单元(2；102；202)包括用于工作流体的一个以上的流动管道(6；106，106！，106*；206)。所述蓄热器单元(4；104；204)包括热存储材料，所述热存储材料构造为在与所述工作流体的热交换关系中操作，并且用于由于与所述工作流体的热交换而存储和释放热能，所述蓄热器单元具有包括在10与150mm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于热能的存储装置
本专利技术关于用于热能的存储装置，尤其是用于热能的静态存储装置。
技术介绍
现有技术提供了用于热能的存储装置的许多示例，其使用诸如水、导热油或者熔盐的流体作为存储材料，并且通常包括移动机械部件，所述移动机械部件用于转移并且通常管理能够用作能量热载体流体的存储流体。这种装置的一个主要问题在于需要相对密集的维护来保持装置效率、出现水垢的可能性、可能需要采用辅助加热器来以降低流体的黏度为目标开始操作。此外，由于不能消除的固有限制，所以基于储热流体的储热装置容易受到不良性能的影响。用于热能的存储装置通常包括用于工作流体的流动管道，所述工作流体与蓄热器单元处于热交换关系。如果蓄热器单元使用流体存储材料，则当存储材料释放所存储的热能时，其在由于返混而增加熵的同时经受热能质量退化的现象，这会导致平均存储温度下降。因此，结果是所存储的热能的剩余部分的退化，并且通常是传递至工作流体的热的质量的退化，所述工作流体通常是设备所需的流体。另一方面，用于热能的(静态)存储装置(其中存储材料为固体类型)包括例如，基于用于热力学设备的混凝土的存储系统。存储材料包括通过浇铸提供的混凝土砌块，在其中嵌入有维修/加工管，所述维修/加工管穿过整个砌块并且与一个或多个安装在末端的歧管有关。尽管不需要频繁的维护和拆卸，但这种类型的系统受到存储材料的热力学性能不良的限制，尤其是受到低热导率的限制，这导致热能传递速度低(蓄放热时间长)，以及由于单个、大质量混凝土的各个区域之间的热连续性，导致储能质量退化(尽管较慢)。此外，应当观察到，混凝土的极低的热导率转化为管理高热功率(即，在时间单位内传递大量能量)的不可能性，而不必使用广阔的交换表面和大的存储体积。这意味着，例如，假设由于材料的低热导率，热降几乎全部位于存储材料的大部分中，而且朝向释放流体的热传递的实际驱动力极低(在围绕热载体单元的存储材料的有点广阔的区域中，快速地达到伪稳态的“饱和”状态)，所以不能通过使混凝土砌块经受高温和/或高装载流体流量而没有不可逆地损害存储系统或者延长释放时间来强制装载时间。于是，存在与限制最大可控温度有关的问题：假设混凝土已经以大约500℃的温度经受退化，但只要不与氧化剂接触，诸如石墨的耐火材料能够一直使用到它们的熔化温度(3000℃以上)。最后，假设释放步骤期间的不良性能使得在维持可接受的能量效率水平的同时串联或者并联连接基本上不可行，则已知类型的用于热能的存储系统中的移动机械零件的存在和存储流体的使用二者严重影响了系统的灵活性，就像变得具有挑战性的是：在给定的时间间隔内以与设备一致的温度确保给定的流体流量、而没有(在别处)引起比将会导致利用流体流量的能量回收高的能量损耗。专利技术目的本专利技术的目的是克服上述技术缺陷。特别地，本专利技术的目的是提供一种用于热能的存储装置，其提供装载步骤期间以及释放步骤期间的低维护、高能量效率，可控的装载和释放时间，高交换功率/系统质量比，在恒定温度(或等效地，恒定的热功率)下分配给用户的恒定流量，并且以非常灵活的方式适用于串联或并联连接，而且通常在将返混和熵增加现象最小化的同时构成模块化储热阵列。
技术实现思路
本专利技术的目的通过一种热存储装置来实现，该热存储装置具有形成以下一个或多个权利要求的主题的特征，这些特征形成了本文提供的关于本专利技术的技术公开的主要部分。特别地，本专利技术的目的通过一种用于热能的存储装置来实现，该用于热能的存储装置包括：-热载体单元，以及-蓄热器单元其中：-所述热载体单元包括用于工作流体的一个或多个流动管道，-所述蓄热器单元包括热存储材料，所述热存储材料构造为在与所述工作流体的热交换关系下操作，并且用于由于与所述工作流体的热交换而导致的热能的存储和释放。附图说明现在，将参照仅通过非限制性示例的方式提供的附图来描述本专利技术，其中：-图1为根据本专利技术的第一实施例的用于热能的存储装置的局部分解立体图，-图2和图3分别包括部分A和部分B，其分别示出了根据本专利技术的用于热能的存储装置的热载体单元的组装立体图和分解立体图，其中图2和图3示出了热载体单元的两个变型，-图4和图5为使用分别根据图2和图3的热载体单元的用于热能的存储装置的组装状态的两个立体图，-图6包括部分A和部分B，其分别代表根据本专利技术的第一实施例的用于热能的存储装置的阵列的俯视平面图和仰视平面图，-图7为示出图6A和图6B的构造中的工作流体的流路的示意图，-图8和图9分别包括部分A和部分B，并且它们示出了本专利技术的第二实施例的两个变型，其中部分A示出了组装立体图，而部分B示出了相同的视图，但为了更好地理解装置的内部结构突出显示了隐藏线，-图10包括部分A和部分B，其表示图8和图9的装置的阵列连接的可行技术方案的俯视平面图和仰视平面图，-图11表示图8和图9的装置的可行阵列连接的又一技术方案，-图12包括部分12.1、部分12.2以及部分12.3，其分别示出了根据本专利技术的存储装置的充电、保持以及放电操作，-图13包括部分13.1和部分13.2，其示出了根据本专利技术的存储装置的阵列与已知类型的流体存储装置的释放性能之间的比较，-图14示出了根据本专利技术的用于热能的存储装置的另一实施例的立体图，-图15A为图14的装置的纵向截面，而图15B是同一装置的横截面，-图16为根据图14的装置的阵列的侧视图，-图17为根据本专利技术又一实施例的用于热能的存储装置的阵列的立体图，-图17A、图17B分别为根据图17的线XVII/A-XVII/A和XVII/B-XVII/B的剖视图，-图17C示出了在系统的瞬时充电期间图17的阵列的热剖面，-图18和图19分别示出了根据图17的模块化单元和装置的阵列，其中，图19的模块化单元能够用于提供图18的阵列，以及-图20是根据本专利技术的用于存储装置的阵列的电模拟模型的支持电路。具体实施方式通过对以下详细描述的介绍，需要考虑以下在行业中通常通过品质因数(FOM)(即，用于表征热存储系统的存储容量的性能指标)的表达表示的参数列表。i)特定可存储能量(Ewt)，作为通过存储材料的质量单位在充电期间能够从热载体流体吸收、或者等同地在放电期间能够转移到热载体流体并且因此用户可用的最大能量(考虑相同的操作温度范围)，包括热存储材料将经受状态(熔化/凝固或者沸腾/液化)的变化时吸收/转移的能量，或者ii)体积可存储能量(Evol)，作为通过存储材料的体积单位在充电期间能够从热载体流体吸收、或者等同地在放电期间能够转移到热载体流体并且因此用户可用的最大能量(考虑相同的操作温度范围)，包括热存储材料将经受状态(熔化/凝固或者沸腾/冷凝)的变化时吸收/转移的能量。相对于具有低Ewt值或者低Evol值的材料，具有高Ewt值并且类似地具有高E本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于热能的存储装置(1；100；200；300；400)，包括：/n-热载体单元(2；102；202；302；402)，以及/n-蓄热器单元(4；104；204；304；404)/n其中：/n-所述热载体单元(2；102；202；302；402)包括用于工作流体的一个以上的流动管道(6；106，106！，106*；206；306！，306*；406！，406*)，/n-所述蓄热器单元(4；104；204；304；404)包括热存储材料，所述热存储材料构造为用于在与所述工作流体的热交换关系中操作，并且用于作为与所述工作流体的热交换的结果的热能的存储和释放，所述热存储材料具有包括在10与150mm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170808 IT 1020170000919051.一种用于热能的存储装置(1；100；200；300；400)，包括：
-热载体单元(2；102；202；302；402)，以及
-蓄热器单元(4；104；204；304；404)
其中：
-所述热载体单元(2；102；202；302；402)包括用于工作流体的一个以上的流动管道(6；106，106！，106*；206；306！，306*；406！，406*)，
-所述蓄热器单元(4；104；204；304；404)包括热存储材料，所述热存储材料构造为用于在与所述工作流体的热交换关系中操作，并且用于作为与所述工作流体的热交换的结果的热能的存储和释放，所述热存储材料具有包括在10与150mm2/s之间的热扩散率。


2.根据权利要求1所述的存储装置(100；200；300；400)，其中，所述热载体单元(102；202；302；402)嵌入在所述蓄热器单元(104；204；304；404)内。


3.根据权利要求2所述的存储装置(200；300；400)，其中，所述蓄热器单元(204；304；404)针对所述热载体单元(202；302；402)的一个以上的流动管道(206；306！，306*；406！，406*)提供基质(204A，204B；304A，304B，304C；404A，404B，404C)。


4.根据权利要求1所述的存储装置(100)，其中，所述热载体单元(2，102)包括导热基质(8；108)，所述一个以上的流动管道延伸穿过所述导热基质(8；108)，其中，所述基质(104)与所述蓄热器单元(2，102)处于热交换关系，并且其选择性地：
-嵌入到所述热载体单元(104)中，或者
-与所述蓄热器单元(2)的存储材料接触。


5.根据权利要求4所述的存储装置(1)，其中，所述热载体单元(2)在外部布置到所述蓄热器单元(4)。


6.根据权利要求5所述的存储装置(1)，其中，所述基质(8)包括：
-第一板(10)
-第二板(12)
-蜿蜒的流动管道(6)，其布置在所述第一板(10)与所述第二板(12)之间，
所述第一板和第二板(10，12)中的每个设置有沟槽(14)，所述沟槽构造为在匹配所述第一板和第二板(10，12)时限定通道，所述蜿蜒的流动管道(6)的环形部容纳在所述通道中。


7.根据权利要求4至6中任一项所述的存储装置(1)，包括布置在所述蓄热器单元(4)的相反端的第一热载体单元(2)和第二热载体单元(2)，其中，每个热载体单元(2)的所述基质(8)与所述蓄热器单元(4)的热存储材料处于热交换关系。


8.根据权利要求1或权利要求2所述的存储装置(1；100；...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡洛杰罗·加图索，法比奥·桑托罗，詹卢卡·汤米尼，加埃塔诺·图佐利诺，
申请(专利权)人：戴维有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT