本發(fā)明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的蓄熱器。

背景技術：

蓄熱器是熱能存儲器，其存儲(熱)能并且由此將電能的產(chǎn)生與熱能的產(chǎn)生或熱能的制備在時間上脫耦。借助蓄熱器存儲的熱能接下來可以作為熱量直接輸送給消耗器或者再次用于產(chǎn)生電能。

可能的蓄熱器是散裝物料存儲器，其包括作為散裝物料的石子或磚。在此，散貨材料通常借助大約600℃的熱流體被加載。

現(xiàn)有技術分為豎直和水平定向的蓄熱器。尤其在水平蓄熱器中，在加載和卸載時可能在水平蓄熱器的不同的分區(qū)域中產(chǎn)生溫度梯度、也就是溫度差。通常，所謂的不希望的溫度梯度通過在水平蓄熱器內的自然的對流產(chǎn)生。所謂的溫度梯度是不利的，因為其在加載或卸載水平蓄熱器時導致熱量的不均勻的分配。由此限制了水平蓄熱器的效率。

根據(jù)現(xiàn)有技術嘗試，借助布置在水平蓄熱器內部的水平板材和/或豎直板材，平衡或避免溫度梯度，從而尤其在加載和卸載時在水平蓄熱器內實現(xiàn)幾乎均勻地分配溫度。借助布置在水平蓄熱器內的水平板件或豎向板件避免自然的對流，這導致在水平蓄熱器內實現(xiàn)均勻的溫度分配。但是，通常需要大量的板件。在豎直布置的板件中，附加地在加載或卸載水平蓄熱器時加大了壓力損失。

已知的水平蓄熱器的另外的缺點是，盡管設有水平或豎直布置的板件，還無法避免例如在靜止狀態(tài)下形成的溫度梯度。因為加載水平蓄熱器的熱流布置在水平蓄熱器的蓋子上，同時更冷或被冷卻的流體集中在水平蓄熱器的底板上，所以出現(xiàn)上述情況。由此導致的溫度梯度導致在蓄熱器材料內部出現(xiàn)機械應力，使得水平蓄熱器不能被填充滿，并且由此降低了水平蓄熱器的效率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是，改進水平蓄熱器的溫度分配。

所述技術問題通過具有獨立權利要求1特征部分特征的蓄熱器和具有獨立權利要求12特征部分特征的方法得以解決。在從屬權利要求中提供本發(fā)明的有利的設計方案和改進方案。

按照本發(fā)明的一種用于存儲熱能的蓄熱器，其包括具有水平延伸的縱軸線的容器，其中，所述容器包括蓄熱器材料。通過水平延伸的縱軸線形成水平定向或水平的蓄熱器。按照本發(fā)明，為了流體的流入和/或流出設有第一開口和相對于第一開口豎向錯位的第二開口，其中，所述容器包括至少一個流體無法穿透的板件，所述板件相對于流體的流入方向和/或流出方向傾斜。

換句話說，流體通過第一或第二開口流入或流出蓄熱器的容器，流體借助相對于流入方向和/或流出方向傾斜的板材被轉向。流體的流動方向由此相對于流入方向和/或流出方向借助傾斜的板材被改變。為此，傾斜的板件布置為靠近第一或第二開口。當傾斜的板件相對于第一/第二開口的間距小于相對于第二/第一開口的間距時，傾斜的板件布置得靠近第一/第二開口。

所述板件優(yōu)選相對于流體的流入方向和/或流出方向具有不等于零的銳角，從而始終實現(xiàn)流動方向的角度改變。銳角尤其不等于0°和90°，使得傾斜的板件非豎直且非水平地延伸。

有利地，通過傾斜的板件和由此導致的流入或流出流體的流動方向的改變優(yōu)化了流體在蓄熱器或容器內的分布。由此按照本發(fā)明，減小了容器內的溫度梯度內以及進而減小了蓄熱器內的溫度梯度。

流體無法穿透的傾斜的板件優(yōu)選靠近第一開口布置，并且另外的流體無法穿透的傾斜的板件靠近第二開口布置。由此，容器優(yōu)選包括至少兩個流體無法穿透的傾斜的板件。

在加載蓄熱器時，靠近第一開口的流體能夠穿透的板件如此傾斜，使得流入的熱流實現(xiàn)流動方向的改變，使熱流朝著蓄熱器的底板的方向轉向。由此，有利地避免了流體在流入時相對于蓄熱器的蓋子的自然對流。

在卸載蓄熱器時，流入的冷流借助靠近第二開口的另外的傾斜的板件被導引至上部區(qū)域、也就是朝向蓄熱器的蓋子的方向。由此可能在蓄熱器的蓋子和底板之間產(chǎn)生的溫度梯度被平衡。

通過按照本發(fā)明的第一和第二開口的豎向錯位，進一步減小了在蓄熱器內的溫度梯度。第一開口與容器的蓋子的豎向間距小于第二開口與容器的蓋子的豎向間距。此外，第二開口與容器的底板的豎向間距小于第一開口與容器的底板的豎向間距。換句話說，第一開口靠近容器的蓋子布置，并且第二開口靠近容器的底板布置。由此，第一和第二開口具有相互豎向的錯位。相宜地，通過第一開口流入或流出的流體的溫度大于通過第二開口流入或流出的流體的溫度。

在按照本發(fā)明的一種運行按照本發(fā)明的蓄熱器的方法中，借助第一開口或者相對于第一開口豎向錯位的第二開口，使流體流入蓄熱器的容器內并且與蓄熱器材料導熱接觸，其中按照本發(fā)明，為了加載所述蓄熱器，流體通過第一開口流入并且通過第二開口流出，和/或為了卸載所述蓄熱器，流體通過第二開口流入并且通過第一開口流出。

在此，第一開口靠近容器的蓋子布置并且第二開口靠近容器的底板布置。由此有利地，在加載蓄熱器時，通過第一開口流入的流體借助傾斜的板件被導向容器的底板。在加載時，借助第一開口流入容器內的流體借助第二開口從容器流出，其中，流體在流出前優(yōu)選借助布置的容器的另外的傾斜的板件被導向容器的蓋子。由此，流體在容器內部具有一種相當于水平定向的S形的流動走向。由此，在容器內部實現(xiàn)幾乎均勻的溫度分布。

通過流體與蓄熱器的蓄熱器材料的導熱接觸，在加載蓄熱器時，流體的溫度被傳遞給蓄熱器材料。在卸載時，存儲在蓄熱器內或蓄熱器材料內的熱量通過蓄熱器材料的導熱接觸被傳遞給流體。通過第一開口流入的熱流尤其在加載蓄熱器時具有比蓄熱器材料更大的溫度。在卸載蓄熱器時，流體的溫度小于蓄熱器材料的溫度。在此規(guī)定，在流體流入時流體的溫度接近873.15K(600℃)并且在流體流出時流體的溫度接近453.15K(180℃)。

按照本發(fā)明的方法具有與前述的按照本發(fā)明的蓄熱器相同形式且相同價值的優(yōu)點。

根據(jù)本發(fā)明的一項有利的擴展設計，傾斜的板件布置在容器的內側上、尤其在容器的蓋子或底板上。

由此通過傾斜的板件有利地進一步改進了流入或流出的流體的流動方向的角度變化，因為阻擋了流體在容器內側面上、尤其在容器的蓋子或底板上的穿流。

尤其優(yōu)選的是，蓄熱器的容器具有至少一個流體能夠穿透的分配器板，其中，流體能夠穿透的分配器板在與流體無法穿透的板件相連的情況下，使容器的至少一個第一分區(qū)域與包括蓄熱器材料的第二分區(qū)域在材料方面相對于蓄熱器材料相互隔開。

由此有利地構成第一分區(qū)域，在第一分區(qū)域中流體首先借助傾斜的板件轉向并且借助流體能夠穿透的分配器板在蓄熱器材料中分布。在此，流體從第一分區(qū)域向包含蓄熱器材料的第二分區(qū)域的轉移通過流體能夠穿透的分配器板實現(xiàn)。換句話說，流體在第一分區(qū)域中的流入和流出不受蓄熱器材料的影響。

在此優(yōu)選的是，所述分配器板包括耐熱的鋼材。

由此適宜地確保，分配器板滿足所需的熱學和機械要求，它們由分配器板在容器內部的布局結構獲得。由耐熱的鋼材構成的分配器板尤其具有支承的功能，例如支承布置在容器內的石子。

特別有利的是，所述分配器板包括無紡布。

由此有利地進一步優(yōu)化了流體在容器內部的幾乎均勻的分布。無紡布的另外的優(yōu)點在于，無紡布與蓄熱器材料的形狀和結構相適配，并且可以適應例如由于熱負荷而導致的蓄熱器材料的變形。

所述分配器板優(yōu)選包括金屬絲格柵。

在此，金屬絲格柵優(yōu)選由耐熱鋼制成的金屬絲構成。

根據(jù)本發(fā)明的有利的設計方案，所述蓄熱器材料由大量石子形式的元件構成。

在此特別有利的是，所述蓄熱器材料包括石子、磚和/或陶瓷材料。

優(yōu)點在于，石子、磚和/或陶瓷材料具有特別高的熱容量，使得在使用前述蓄熱器材料的情況下形成特別有效的蓄熱器。

優(yōu)選的是，所述蓄熱器的垂直于縱軸線的豎向延伸量最大為10m。

換句話說，蓄熱器構成為水平蓄熱器。水平蓄熱器相對于豎直蓄熱器所具有的優(yōu)點是，沿縱軸線(其在豎直蓄熱器中相當于蓄熱器的高度)的幾何延伸量基本上是沒有限制的。此外，水平蓄熱器比豎直蓄熱器在技術上具有較小的耗費。在此，縱軸線涉及蓄熱器的這樣的一條軸線，其相當于蓄熱器的最大的幾何延伸量的方向。

根據(jù)本發(fā)明的一項相宜的擴展設計，所述容器的第一側面具有第一開口，并且所述容器的與第一側面相對置的第二側面具有第二開口。

由此有利的是，幾乎整個蓄熱器被流體流過。由此優(yōu)化了蓄熱器的效率。

附圖說明

由以下實施例并結合附圖進一步闡述本發(fā)明的另外的優(yōu)點、特征和細節(jié)。在唯一的附圖中示出具有兩個傾斜的板件的蓄熱器。

相同的零件可以在附圖中以同一個附圖標記示出。

具體實施方式

在唯一附圖中示出一種蓄熱器1，其包括具有兩個傾斜的板件42、43的容器2。在此，容器2沿著縱軸線延伸，其中，縱軸線基本上平行于水平方向H延伸。

水平和豎直的定義始終涉及在蓄熱器1的地點占支配地位的重力(垂向)。

容器2在第一側面91上具有第一開口81。在此，第一開口81在容器2的上部區(qū)域內靠近蓋子16布置。由此，第一開口81與蓋子16的豎向間距小于第一開口81與容器2的底板14的豎向間距。上部和下部的定義涉及豎直方向V(垂向)，其中，沿豎直方向V在容器2的下端部(底板14)之后是容器2的上端部(蓋子16)。

容器2的與第一側面91相對置的第二側面92具有第二開口82，其中，第二開口82在容器2的下部區(qū)域中靠近底板14。因此，第二開口82至底板14的豎向距離小于第二開口82至容器2的蓋子16的豎向距離。換句話說，第二開口82具有相對于第一開口81的豎向錯位。

在蓋子16上布置有傾斜的板件42，并且在底板14上布置有另外的傾斜的板件43，其中，每個傾斜的板件42、43與蓋子16或底板14一起確定或構成一個不等于零的銳角32。在此，板件42、43幾乎平行地延伸。

此外，容器2包括兩個分配器板12，它們幾乎平行于水平方向H延伸，并且在容器2內分別通過第一或第二側面91、92以及分別通過傾斜的板件42、43中的一個限定出容器2的第一分區(qū)域611和另外的第一分區(qū)域612的邊界。

蓄熱器1的蓄熱器材料5布置在容器2的第二分區(qū)域62內。在此，蓄熱器材料5包括礦石4。在第一分區(qū)域611、612內沒有布置蓄熱器材料5。兩個第一分區(qū)域611、612是流動開放地與第一或第二開口81、82相連，并因此構成用于使流體流過蓄熱器1的進口區(qū)域和出口區(qū)域611、612。

在容器2內為了加載蓄熱器1而流入具有流入方向20的熱流體。在此例如空氣被用作流體。借助靠近第一開口81布置的傾斜的板件42，流體的流動方向22相對于流入方向20發(fā)生改變，使得流入的流體向下向著容器2的底板14偏轉。在此，流體通過分配器板12進入容器2的第二分區(qū)域62，并且與蓄熱器材料5進行熱接觸。在流過容器2的第二分區(qū)域62之后，流體的流動方向22通過靠近第二開口82布置的另外的傾斜的板件43發(fā)生改變，使得流體向上向著容器2的蓋子16的方向偏轉。接下來，流體通過另外的分配器板12流入容器2的另外的第一分區(qū)域612，并且從第二開口82沿著流出方向21從容器2流出。

有利的是，借助板件42通過第一開口81流入的熱流體向下向著容器2的底板16導引，也就是說，向著在蓄熱器1中或容器2中籠罩的冷溫度導引，使得布置的下部區(qū)域內的蓄熱器材料5通過流入或導入的熱流體被加熱。通過加熱蓄熱器材料5，流體被冷卻并且穿過第二開口82沿著流出方向21從容器2流出。在此，流體在流出前借助另外的傾斜的板件43向著容器2的蓋子2的方向導引。有利的是，由此通過傾斜的板件42、43改進了流體在布置于容器2的蓄熱器材料5中的穿流。由此，在容器2內或蓄熱器材料5內的溫度梯度被減小或消除。

在卸載蓄熱器1時，第二開口82用作用于流體的進口并且第一開口20用作用于流體的出口，使得在卸載蓄熱器1時的流動方向相對于在加載蓄熱器1時的流動方向相反。但是，按照本發(fā)明由流體在容器2內的改進的分配帶來的優(yōu)點仍然保持，并且在卸載時也仍然保持由此實現(xiàn)的改進的溫度分配的優(yōu)點。

由此按照本發(fā)明，流體的流動方向22借助傾斜的板件42、43始終如此改變和配合，使得熱流體流入或導入容器2的較冷的分區(qū)域中或者冷流體流入或導入容器2的較熱的分區(qū)域中。由此，流體的流動方向22有利地配合在蓄熱器1內的溫度分配。

盡管通過優(yōu)選實施例詳細示出并闡述了本發(fā)明的細節(jié)，但是本發(fā)明不受公開實施例的限制，并且只要不脫離本發(fā)明的保護范圍，技術人員由此可以推導出其它變型方案。