储能系统的制作方法
【专利说明】储能系统
[0001]本发明涉及一种储能系统。
【背景技术】
[0002]已知有多种用于储能的系统，例如用于存储热能的蓄热器。
[0003]例如现有技术中已知的房间内部的蓄热器，所述蓄热器在刚质或塑料容器中容纳大量的水。该容器保温绝热，其厚度通常为24-40cm。蓄热器中的水例如通过太阳能热系统加热。加热系统与蓄热器相连，通过该加热系统可以在冬天时将房间加热。
[0004]在文件US3823305A、DE3725163A1、DE102011107315A1、US4520862A 和 DE1934283中公开了更多的蓄热器。
【发明内容】
[0005]目的在于提供一种改进的储能技术。尤其是，能够用蓄热器加热建筑物。
[0006]该目的通过独立权利要求1所述的系统解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。
[0007]提供了一种储能系统。所述系统包括蓄热器。所述蓄热器包括:存储区，所述存储区包含储热介质；以及围绕所述存储区的外壁。位于存储区和外壁(2，11)之间的中间区至少部分地填充有气体介质和支撑材料。此外，中间区与栗装置相连，以此种方式可以控制气体介质的压力。在一个实施例中，所述系统只包括蓄热器。在其它实施例中可以提供更多组件。由外壁围绕的、具有可控气体的中间区也被称作真空绝热。
[0008]蓄热器可以与将能量引入储热介质的装置相连，以此种方式储热介质被加热。储热介质的加热例如可以通过电能的方式发生。加热的储热介质例如以热辐射或热转化的形式将热能释放到周围环境。热能能够穿透中间区和外壁，从而加热蓄热器的周围环境。
[0009]栗装置能够控制热量释放。气体介质的热导率与分子的平均自由程长度密切相关。在给定温度下，热导率在很宽的压力范围内与压力无关，进而与气体密度无关。如果分子的平均自由程长度变得大于发生热传导之间的不同控温壁的间距，则热导率与压力有关。因此，如果中间区被排空，即气体介质的压力下降到阈值以下，则介质的热导率随着压力下降而减小。因此，从储热介质到外壁外侧周围环境的热传递几乎可以完全被阻止。如果周围环境将要被加热，则可以增加气体介质的压力，以便能够热传递。因此，从储热介质到周围环境的热传递可以通过选择气体介质压力的方式被控制。
[0010]气体介质可以是纯气体，例如氢气或氦气，或者可以是气体混合物，例如空气。气体介质的热导率变得与压力有关的阈值取决于特定的气体或气体混合物。气体分子越重，平均自由程长度越短。
[0011]在中间区中至少部分地布置有支撑材料。这使得在中间区中产生支撑真空(supported vacuum)成为可能。气体分子的平均自由程长度在支撑真空中(极大地)减小了。因此不需要过度减小压力以便实现高度绝热。支撑材料可以例如由细孔隙材料和/或绝热材料构成。支撑材料可以例如以固体元件、例如一个或多个板的形式构成、或者由自由流动的松散材料构成。所述板可以例如包含玻璃纤维、硅酸盐、二氧化硅或前述材料的组合。所述松散材料优选具有均匀的密度，大体上相同的颗粒尺寸和/或相同的材料组成。空心玻璃微珠例如可以用作松散材料。在外壁的上方区域可以形成进口，通过该进口可以将松散材料引入到中间区中。此外，可以在外壁的下方区域形成出口，通过该出口可以将松散材料从中间区中移除。在存在支撑真空的情况下，外壁的厚度可以被减小而不会不利地影响其稳定性。外壁例如可以包括1-2_厚的不锈钢壁。可以规定使支撑材料完全填充中间区。例如，可以在中间区布置一个或多个板，以此种方式中间区被完全填充。在该情况下，气体介质例如可以大体上位于各个板的组件之间的孔隙和/或间隙中。通过支撑真空方式的绝热要比没有发生压力减小的传统材料的绝热更加有效大致20、30或50倍。
[0012]在这个意义上，支撑材料被理解为通过产生的低压来产生支撑真空。如上所述，这意味着分子的平均自由程长度被缩短了。此外，支撑材料可以被构成为执行静态承压(statically bearing)功能。作为在中间区中减小压力的结果，作用在外壁上的力取决于外部压力与中间区内压力之间的压差。支撑材料可以被构成为吸收这些力并阻止外壁形变。在该情况下，支撑材料因此执行两个功能。它既支撑真空还物理上地支撑外壁。这样的支撑材料也可以被称作静态承压支撑材料。此外，支撑材料可以作为辐射防护(抵制热辐射)。
[0013]中间区可以至少部分地填充有至少两种不同的支撑材料。支撑材料可以是静态承压支撑材料。另一支撑材料可以是静态非承压支撑材料。可以以多层布置支撑材料。静态非承压支撑材料也可以被称作填充材料或绝热材料。非承压支撑材料(绝热材料)也可以作为辐射防护(抵制热辐射)。
[0014]根据一实施例，中间区可以至少部分或完全填充有四种支撑材料。这四种支撑材料可以以这样的方式布置:两种支撑材料直接靠近外壁并且与存储区无接触。这两种支撑材料构成了外部支撑层。另外两种支撑材料可以直接靠近存储区并且与外壁无接触。它们构成了内部支撑层。四种支撑材料的热传递系数可以是相同的或者不同的。此外，外部层的两种支撑材料的热传递系数可以是相同的或不同的。最后，内部层的两种支撑材料的热传递系数也可以是相同的或不同的。
[0015]可以规定使静态承压支撑材料的一端靠近存储区放置，而该静态承压支撑材料的另一端靠近外壁的内侧放置。静态承压支撑材料在存储区和外壁之间的中间区的整个长度上延伸，从而形成了支撑。也可以在中间区中布置多个这样的支撑。各支撑之间的区域可以至少部分填充有绝热材料，从而可以调整绝热。可以节省成本和/或材料。进一步的绝热材料可以提供为直接靠近存储区。因此，各栏之间的区域填充有(部分地填充有)双层。进一步的绝热材料可以与温度有关，即具有大于600°C、优选大于800°C、更优选大于1000°C的熔融温度或升华温度。在存储区包含例如混凝土核心的固体储热介质的情况中，进一步的绝热材料可以具有1000°C -1400°C范围内的熔融温度或升华温度。通过选择进一步的绝热材料可以调整存储区的最大热释放。进一步的绝热材料可以是板型、例如包含二氧化硅的板。
[0016]使用多层支撑层(相同或不同材料)具有下述优势:可以标示出最大热传递系数，可以调整更大范围的热传递系数，可以使用更薄的绝热厚度，蓄热器的更高的存储能力(最高温度)是可能的以及可以减小蓄热器的体积。
[0017]由于使用了彼此不同的材料(例如静态承压和静态非承压)，更大范围的热传递系数是可能的。在静态非承压材料的情况中，可以进一步降低热传导。可以实现更小的热传递系数，直到多重设置(多层设置)，在该多重设置中，几乎只有热辐射仍需被防止。
[0018]蓄热器可以刚性连接到建筑物的地板。可以规定将蓄热器整合到建筑物的地基中。此外，可以规定使存储区的底侧完全被外壁围绕。在蓄热器的底侧可以形成绝热。可以规定将支撑材料例如以前述的板或多个板的形式布置在中间区内侧的存储区的下方。通过调节气体介质的压力，从而还可以确保底部区域的绝热。存储区可以例如竖立在板(或多个板)上。可选地或附加地，在蓄热器下方可以构成腔室。该腔室可以包括围绕腔室区的腔室壁。该腔室区可以至少部分填充有进一步的气体介质和进一步的支撑材料。此外，该腔室区可以与栗装置或进一步的栗装置相连，以此种方式可以控制进一步的气体介质的压力。因此，可以控制底部方向上的热释放。将关于气体介质和支撑材料的实施例相应地应用到进一步的气体介质和进一步的支撑材料。尤其可以规定气体介质和进一步的气体介质以及支撑材料和进一步的支撑材料都是相同的。此外，底侧的绝热可以可选地或附加地包括一个或多个泡沫玻璃板，例如彼此堆叠的