热能储存和取回系统技术方案

本发明专利技术在一些方面提供了一种储热系统，其包括的一条或多条流体输送通路，所述一条或多条通路具有传热流体并且被设置成与成型石墨(例如膨胀石墨)热耦合，所述成型石墨进而设置成与粘结的骨料材料热耦合。成与粘结的骨料材料热耦合。成与粘结的骨料材料热耦合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热能储存和取回系统


[0001]本专利技术涉及热能储存。它适用于热泵和其它依赖热能储存的系统。

技术介绍

[0002]能量储存是调节能量供应的关键能力。例如，利用可再生能源的热泵必须适应经常的间歇性供应，以及相对于需求提供过少或过多的能量。平衡能源供应需要一种储存和取回能源的机制。例如，在工业、商业和住宅热泵中，在过量热能或电能可用时(如在白天)需要能量储存，而在需要能量用于加热时(如在晚上)需要能量取回。
[0003]砂子已被提议作为热能储存的介质。例如，参见Schlipf等人在Energy Procedia的第69卷第1029
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1038页(2015年)发表的“在填充床高温能量储存系统(High Temperature Thermal Energy Storage System，HTTESS)中使用砂子和其它小颗粒材料作为储热介质”。砂子等具有优异的比热容，并且如该文章作者所讨论的，可以廉价获得。然而，砂子不具有良好的导热性，从而导致热量储存和取回效率低下。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供用于热能储存的改进的系统和方法。
[0005]一个相关的目的是提供此类改进的系统和方法，其可用于热泵和其它热能系统的储热器。
[0006]本专利技术的另一目的是提供此类经济有效的改进系统和方法。
[0007]前述是本专利技术实现的目的之一，在一些方面，本专利技术提供了一种储热系统，其包括一条或多条流体输送通路，所述一条或多条通路含有传热流体并被设置成与成型石墨(例如膨胀石墨)热耦合。所述成型石墨又被设置成与粘结的骨料材料热耦合。
[0008]本专利技术的相关方面提供了一种储热系统，例如如上所述，其中所述一条或多条通路被设置成与膨胀石墨的层或所述成型石墨相邻并热耦合。
[0009]本专利技术的另一相关方面提供了一种储热系统，例如如上所述，其中膨胀石墨或其它成型石墨的层被设置成与粘结的骨料材料的层相邻并热耦合。
[0010]本专利技术的又一相关方面提供了一种储热系统，例如如上所述，其中成型石墨和/或粘结的骨料材料的层被压实。
[0011]本专利技术的再一相关方面提供了一种储热系统，例如如上所述，其中所述通路包括不锈钢和/或所述传热流体包括二氧化碳、低共熔混合物、传热油、全氟聚醚(PFPE)、碳氢化合物和制冷剂气体中的任何一种。
[0012]本专利技术的其它相关方面提供了一种储热系统，例如如上所述，其中所述粘结的骨料包括混凝土和/或砂子和硅酸钠的复合物。在进一步的相关方面中，粘结的骨料层包括倾斜延伸通过相应层的穿孔。
[0013]在其它方面，本专利技术提供了操作和/或制造储热器的方法，例如如上所述的储热系统的类型。一种此类方法包括将一条或多条流体输送通路放置成与成型石墨热接触，并且
又将所述成型石墨放置成与粘结的骨料热接触，诸如，例如混凝土或砂子和硅酸钠的复合物。
[0014]本专利技术的相关方面提供了一种方法，例如如上所述，其中所述成型石墨和所述骨料包括层以及根据本专利技术的相关方面的被压实的层。
[0015]本专利技术的又一方面提供了一种方法，例如如上所述，其中该方法包括使加热的二氧化碳通过所述一条或多条通路。
[0016]本专利技术的这些和其它方面在下文和附图中是显而易见的。
附图说明
[0017]参考附图可以更全面地理解本专利技术，其中：
[0018]图1描绘了根据本专利技术的一个实施方案的热能储存系统；
[0019]图2描绘了图1的系统的储热温度曲线；
[0020]图3描绘了根据本专利技术的使用图1的热能储热器的系统；
[0021]图4示出了图1的系统，其在骨料介质和传热层之间具有穿孔砂层。
具体实施方式
[0022]根据本专利技术的能量储存系统消耗来自传热流体的热量，并使用诸如膨胀石墨层的“吸热器”使该热量遍布结合的诸如砂子的骨料材料的块状介质。该系统可以有利地利用(i)粘结的骨料比单独的骨料具有改进的导热性，而不存在骨料的热质量损失，以及(ii)石墨均热器比粘结的骨料具有更优的导热性。关于后者，一些实施例利用了由石墨组成的均热器的更进一步改进的传导性，该石墨已垂直于导热平面膨胀和压缩。
[0023]根据本专利技术的系统能快速地储存和取回热能。
[0024]附加优点包括即使当热源和储存系统之间存在小温差时，它们也吸收大量的热量。此外，在接近蓄能温度的情况下，可以长时间地从系统中提取热量。作为非限制性示例，这些特征对于热机的能量生产是期望的，这可以在温度较高时产生更多电力。
[0025]作为非限制性示例，根据本专利技术的系统可应用于工业、商业和住宅热泵以及其它装置，这些装置在可获得过量热能或电能时(如在白天或非高峰时期)有益于能量储存，而在需要能量用于加热或发电时(如在晚上或高峰时期)有益于能量取回。
[0026]下文描述并在附图中示出的是本专利技术的实施例，其具有传热流体通路、均热器层和粘结的骨料层。应当理解，这是作为示例，并且其它实施例可以利用不同的粘结的骨料材料、不同的传热流体和通路、不同的均热器材料和/或通路、吸热器和/或骨料的不同几何布置(无论是分层布置还是其它布置)，所有这些都符合本专利技术教导的精神。此外，本文所示和所述类型的多个系统(或这些系统的变型)可以串联或并联组合或其任意组合，以从共同的热能源或多个不同的此类来源提取和储存热量，和/或将所储存的热量释放至共同的热能目标或多个不同的此类目标。
[0027]图1是根据本专利技术的储热器的剖视图，该储热器包括壳体100，如图所示，在该壳体内设有粘结的骨料介质140，并且延伸穿过该介质140的流体输送通路120和(多个)均热器130。(多个)均热器130与通路120和粘结的骨料介质140热接触，以便在它们之间传递热量。
[0028]流经通路120的传热流体流由总管110和150实现。尽管在附图中仅示出了一对总
管110、150
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即出于实现传热流体流入(总管110)和流出(总管150)的目的而与壳体100的底层的通路120流体联接
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但是应当理解，这些总管110、150可以实现传热流体与所示通路120中其它通路的流动，和/或可以为此目的提供附加的总管。
[0029]在此示出为正方形或其它矩形横截面的壳体100可以是圆形或无论是否规则的其它横截面。壳体可以由金属、塑料、陶瓷或本领域已知的其它合适材料制成，并且可以包括、包围或包封根据储热器使用环境(如地上或地下、可运输或以其它方式)而选择的绝缘或其它材料，所有这些都在本领域技术人员根据其教导的知识范围内。
[0030]所示实施例的传热流体121是二氧化碳，因为它无毒、不可燃并且适合于高温传热和作为热机中的工作流体。然而，本领域的技术人员应当理解，可以代替二氧化碳或在二氧化碳之外使用其它物质，诸如联苯和二苯醚的低共熔混合物、导热油、全氟聚醚(PFPE)、烃、制冷剂气体或本领域已知类型的其它传热流体，鉴于本专利技术关于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种储热系统，其包括：A.其中带有传热流体的一条或多条流体输送通路，B.所述一条或多条通路被设置成与成型石墨热耦合，C.该成型石墨设置成与粘结的骨料材料热耦合。2.根据权利要求1所述的储热系统，其中该成型石墨包括膨胀石墨。3.根据权利要求1所述的储热系统，其中所述一条或多条通路设置成与该成型石墨的层邻接且是热耦合的。4.根据权利要求1所述的储热系统，其中所述成型石墨设置成与骨料材料的层邻接并且是热耦合的。5.根据权利要求1所述的储热系统，其中所述一条或多条通路设置成与该成型石墨的层邻接并且是热耦合的，并且所述成型石墨设置成与骨料材料的层邻接并且是热耦合的。6.根据权利要求5所述的储热系统，其中所述骨料材料的层包括相对于所述骨料材料的层的平面倾斜延伸的穿孔。7.根据权利要求5所述的储热系统，其中这些层中的至少一层是压实的。8.根据权利要求1所述的储热系统，其中所述通路包括不锈钢。9.根据权利要求8所述的储热系统，其中所述通路包括不锈钢管。10.根据权利要求1所述的储热系统，其中所述传热流体包括二氧化碳、低共熔混合物、传热油、全氟聚醚(PFPE)、碳氢化合物和制冷剂气体中的任一种。11.根据权利要求1所述的储热系统，其中所述粘结的骨料材料包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：弗顿瓦特有限公司，
类型：发明
国别省市：