[发明专利]具有复合绝缘壁的蓄热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种储热蓄热器，以及涉及一种包括该蓄热器的热装置。

背景技术

能量(例如，热能)的储存，用来在所述能量的产生和消耗之间形成时间补偿。

热能储存也可用于利用软能源，例如，太阳能，该能源是可再生的，但间歇地形成。能量储存也可用于利用在“非高峰”时间(在该“非高峰”时间期间，电费是最低的)和“高峰”时间(在该“高峰”时间期间，电费是最高的)之间的电价的差异。例如，在产生被储存在热蓄热器中的热能的压缩空气能量储存的情况下，消耗电力的压缩阶段在非高峰时间期间以最低的成本被有利地进行，而产生电力的膨胀阶段在高峰时间期间进行，以便根据需要，以有利的电费，提供可被注入到输电网中的电力。

照惯例，热能被储存在被放置在蓄热器的室中的储能介质的填充床中，例如，卵石床。该室可包括通过绝缘材料而被内部地绝缘，以便提高能量效率的外壳。

通过传热流体流和蓄热器之间的热交换的储存操作，照惯例被称为“充注阶段”，在充注期间进入蓄热器的传热流体被称为“充注传热流体”。

照惯例，在优选大体上恒定的、高于350℃、或甚至高于500℃(并且通常低于1000℃，或甚至低于800℃)的温度下，充注传热流体进入蓄热器。

然后，充注传热流体继续其在蓄热器中的路线，同时加热与其接触的储能介质。因此，充注传热流体的温度逐渐地降到典型地在20℃和350℃之间的温度。热能的传递可引起储能介质的温度的增加(“明显的”储热)和/或这些介质的相变(“潜在的”储热)。

然后，通过传热流体流和储能介质之间的热交换，所储存的热能可被还原。照惯例，该操作被称为“释放阶段”，在释放期间进入蓄热器的传热流体被称为“释放传热流体”。

因此，蓄热器经历了定期的或不定期的一系列“循环”，每个循环包括充注阶段、可选的等待阶段、然后是释放阶段。定期循环的持续时间通常长于0.5小时，或甚至长于2小时，和/或短于48小时，或甚至短于24小时。

“A review on packed bed solar energy storage systems”，Renewable and Sustainable Energy Reviews，14(2010)，第1059页-第1069页，描述了蓄热器领域的现有技术。

存在提高蓄热器的能量效率的永久需求。

本发明的目的是至少部分地满足该需求。

发明内容

根据本发明，利用蓄热器、特别是显热蓄热器实现该目的，所述蓄热器包括放置在室中的储能介质的床，该室包括外壳(优选金属外壳)和优选放置在所述外壳和所述储能介质之间或者在所述外壳外部的绝缘层。

绝缘层的特征在于，其包括限定多个腔体的结构，每个腔体具有大于5cm³的体积，至少一部分所述腔体被至少部分地填充有绝缘材料。

发明人已发现，该绝缘层产生显著的能量效率。发明人通过腔体限制或甚至阻止在绝缘层中的气流的能力，来解释该结果，但不受限于该理论。实际上，有时产生于蓄热器的绝缘层中的非常高的热梯度(特别是根据蓄热器的长度)的这些流动，不利于热绝缘，因此不利于能量效率。

优选地，根据本发明的蓄热器还包括下列可选特征中的一个、优选多个：

-结构由具有下面的化学分析的结构材料制成，以基于氧化物的重量百分比计，且总数为100％：

-25％<Fe₂O₃<90％，优选Fe₂O₃<70％，和

-5％<Al₂O₃<30％，和

-CaO<20％，和

-TiO₂<25％，和

-3％<SiO₂<50％，和

-Na₂O<10％，和

-其他氧化物<20％。

-结构由具有下面的化学分析的结构材料制成，以基于氧化物的重量百分比计，且总数为100％：

-40％<Fe₂O₃<60％，和/或

-Al₂O₃<20％，和/或

-3％<CaO，和/或

-5％<TiO₂<15％，和/或