[发明专利]用于无管道蓄热器的、基于蒸发热的热传递

说明书

本发明公开了一种蓄热方案，该方案可以在蓄热器中没有任何内部管道或机械泵送下进行操作，并且该方案的特征在于基于传热流体的蒸发和冷凝的传热技术，所述传热技术将防止蓄热容器中出现热区和冷区。主要优点是所述蓄热容器具有更低的成本；在蓄热容量、输入功率和输出功率之间的相互作用具有更大的自由度，并且可以在没有任何机械部件或加压部件下进行操作。

技术领域

本发明涉及一种用于储能以供以后使用的蓄热器，以及用于制造该蓄热器的方法和设备。

背景技术

许多生产能源的技术，尤其是风能和太阳能等可再生能源，以与本地能源消费不相容的方式提供能源。因此，储能供以后使用是能源基础设施的重要方面。如今，确实存在许多这样的技术，例如，化学电池和蓄热器解决方案。然而，与存储的能量的量相比，大多数解决方案是昂贵的，或者具有有限的操作循环(充热-放热)，与直接使用的能量相比，显著地增加了储能的成本。因此，可以通过大量操作循环以低成本来存储大量能量的可扩展解决方案将是有利的。

本发明公开的是这样的储能解决方案的设计和制造方法，满足上述所有期望的方面。

发明内容

发明目的

可以看作本发明的目的的是提供一种用于储存热能的改进方法。

可以看作本发明的另一个目的的是降低热能储存的成本。

可以看作本发明的另一个目的的是，使用较大比例的具有低碳足迹的天然材料来提供热能解决方案。

可以看作本发明的另一个目的的是，简化蓄热器的构造，并且分别相对于输入系统和输出系统的功率和储热器的大小增加了储热容器尺寸的灵活性。

可以看作本发明的另一个目的的是增强耐用性，简化维护并减少更换热能储存容器的障碍。

本发明的另一个目的是提供现有技术的替代方案。

技术方案

可以以多种方式储存热能。最常用的方法是，使用穿过混凝土中的嵌入管的传热流体如空气、热油或加压水来加热大的热质，例如，大块的混凝土。当要使用储存的能量时，冷流体通过嵌入的管道，从而被混凝土加热。然后，加热的流体可用于驱动热卡诺过程或利用储存的热量的其他过程。也可以使用液体储存容器来代替使用固体储存器，例如，大型热油储存器或熔融盐，其中通常通过使流体通过热交换器以加热辅助流体来执行热提取过程，此过程将被用于卡诺或其他过程。储存热能的第三种方式是通过使用相变材料，例如，在某一温度下熔化或沸腾的材料，其中使用相对大量的热量来促进相变。一旦相变过程反转，热量在相变材料的沸点或熔点再次释放。

本发明利用固体储热容器，并且新颖性涉及给蓄热器充热和放热的方法，通过提供一种新颖且有效的方法来储存热能以及从这样的蓄热器中提取能量而无需嵌入管道，通过该方法可以防止在储存容器中形成较热区或较冷区。

本发明包括输入系统、储热容器和输出系统。此外，本发明可以包括用于回收使用过的传热流体的不同部分的系统；以及用于从储热容器中去除所有传热流体的系统，该系统优选用于维护或报废拆除。

所述输入系统包括用于在接近环境压力的压力下产生传热液体的饱和蒸汽的系统。典型的实施方案是使主要流体回路(热源)和待蒸发的传热流体通过热交换器，所述热交换器将热量从热源传递到传热介质，从而蒸发传热流体。然后，蒸发的传热流体作为非加压蒸汽进入储热容器。