能量存储布置和设施制造技术

一种包括热交换器的能量库，所述能量库包括壳体，并且在所述壳体内具有：所述热交换器的输入侧回路，用于连接到能量源；所述热交换器的输出侧回路，用于连接到能量吸收器；和用于储存能量的相变材料；所述能量库包括一个或多个传感器，以提供指示在所述相变材料中作为潜热存储的能量的量的测量数据，所述能量库包括将光发射到所述相变材料中的光源，并且所述一个或多个传感器包括光学感测布置，以检测从光源发射的且已经穿过所述相变材料之后的光，其中所述光源和所述光学感测布置被配置为给出从空到满的多个不同能量存储状态的分级测量。还提供了一种设施，该设施包括耦合在热泵和热水系统之间的这种能量库，以及处理器，被配置为基于来自所述传感器的测量数据做出触发所述热泵的启动的决定；以及一种控制这种设施中的热泵的方法，该方法包括使用来自所述一个或多个传感器的测量数据来触发所述热泵的启动。启动。启动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能量存储布置和设施


[0001]本公开内容不同地涉及用于帮助消费者减少他们的能量使用的方法、系统和设备，并且具体地涉及能量存储布置、包括这样的布置的设施和系统以及对应的方法。

技术介绍

[0002]根据指令2012/27/EU，建筑物代表40％的最终能量消耗和36％的CO2排放。2016年的EU委员会报告“Mapping and analyses ofthe current and future(2020
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2030)heating/cooling fuel deployment(fossil/renewables)(当前和未来加热和冷却燃料部署(化石燃料/可再生能源)的筹划和分析(2020
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2030))”认为，在EU家庭中，加热和热水单独占据了79％的总最终能源使用(192.5Mtoe)。EU委员会还报告，“根据来自Eurostat的2019年的数字，大约75％的加热和冷却仍然从化石燃料产生，而仅22％从可再生能源产生”。为了满足欧盟的气候和能源目标，加热和冷却部门必须急剧降低其能耗并减少其化石燃料的使用。热泵(利用从空气、地面或水中提取的能量)已经被认为是解决该问题的潜在重要因素。
[0003]在许多国家，存在减少碳足迹的政策和压力。例如，在2020年英国，英国政府在未来的家庭标准上出版了一张白皮书，并建议在2025年之前从新的家庭中减少碳排放，使其比现有的排放水平减少75
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80％。另外，在早在2019年宣布了，从2025年起将禁止将燃气锅炉装配到新的家庭。据报道，在英国，在本案申请时，用于建筑物加热的总能量的78％来自气体，而12％来自电力。
[0004]UK具有大量小型、2
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3个或更少的卧室，具有燃气中央加热的房产，并且这些房产中的大多数使用所谓的组合锅炉，其中锅炉用作即时热水加热器，并且用作中央加热的锅炉。组合锅炉很受欢迎，因为它们组合了小的形状因素，提供了或多或少的“无限”热水的直接来源(具有20至35kW的输出)，并且不需要热水存储。这种锅炉可以相对廉价地从声誉好的制造商处购买。所述小的形状因素和无需热水存储罐的能力意味着通常可以将这种锅炉容纳在小的平的或房屋中(通常是安装在厨房墙壁上的)，并且通过一人一天的工作便可以安装新的锅炉。因此，可以获得一种廉价安装的新型组合燃气锅炉。随着对新燃气锅炉的迫切禁止，将需要提供替代热源来代替燃气组合锅炉。此外，先前装配的组合锅炉最终需要用一些替代物来替换。
[0005]尽管热泵已经被提议作为降低对化石燃料的依赖和削减CO2排放的潜在解决方案，但是它们目前不适合在较小的家庭(和小商业)场所中替换燃气锅炉或存在许多技术、商业和实践原因。它们通常非常大，并且需要在房产外部的基本单元。因此，它们不能容易地被改装到具有典型组合锅炉的房产中。能够提供具有典型燃气锅炉的等效输出的单元目前是昂贵的，并且可能需要大量的电力需求。不仅这些单元本身会消耗数倍等效燃气等效物，而且它们的尺寸和复杂性意味着安装在技术上复杂，因此很昂贵。另一个技术问题是热泵往往需要相当长的时间来响应需求而开始产生热量，也许需要30秒来进行自检，然后需要一些时间来加热，因此在请求热水和输送热水之间需要1分钟或更长的延迟。为此，尝试
使用热泵和/或太阳能的可再生解决方案通常适用于具有用于热水存储罐的空间的大型房产(具有空间需求、热损失和军团菌风险)。
[0006]因此，需要提供一种解决方案来解决找到一种合适的技术来代替燃气组合锅炉的问题，特别是对于较小的家庭住宅。
[0007]更一般地，寻求进一步的发展以拓宽热泵的适用性。本公开的各方面提供了关于这些长期需要的解决方案。
[0008]其它问题也来自于需要减少释放到大气中的二氧化碳的量，并且更一般地需要减少家庭浪费的能量的量。

技术实现思路

[0009]在第一方面，提供了一种包括热交换器的能量库(energybank)，该能量库包括外壳，并且在该外壳内具有：所述热交换器的输入侧回路，用于连接到能量源；所述热交换器的输出侧回路，用于连接到能量吸收器(energy sink)；和用于储存能量的相变材料；所述能量库包括一个或多个传感器，以提供表示在所述相变材料(在下文中，PCM)中作为潜热存储的能量的量的测量数据。
[0010]提供指示在PCM中作为潜热存储的能量的量的测量数据的所述一个或多个传感器可以包括提供所述外壳内的压力的测量的一个或多个传感器。
[0011]在第二方面，提供了一种包括热交换器的能量库，该能量库包括外壳，并且在该外壳内具有：热交换器的输入侧回路，用于连接到能量源；所述热交换器的输出侧回路，用于连接到能量吸收器；和用于储存能量的相变材料；所述能量库包括一个或多个传感器以提供所述外壳内的压力测量。
[0012]能量库的外壳内的压力与所述PCM的状况以及在每个可能相中的PCM的比例有关。该信息对于管理包括这种能量库的系统控制器是有用的。例如，该信息可以用于确定多少能量保持存储为潜热，并且确定所述能量库是否需要或将不久需要“再充(recharging)”。
[0013]根据第一或第二方面的能量库还可以包括将光发射到相变材料中的光源，并且所述一个或多个传感器包括光学感测布置(sensing arrangement)，以检测从光源发射且已经穿过相变材料之后的光，其中所述光源和光学感测布置被配置为给出从空到满的多个不同能量存储状态的分级测量。
[0014]所述PCM中的相之间的变化引起PCM光学特性的可逆变化，因此观察PCM的光学特性可以用于收集关于PCM状态的信息。优选地，在PCM的几个区域中观察PCM的光学特性，并且优选地在所述材料内的不同方向观察PCM的光学特性。
[0015]所述光源可以是可控制的以产生不同颜色的光，并且所述光学感测布置被配置成检测不同颜色中的至少一些。通过基于为任何应用而选择的特定PCM来选择适当的光颜色，可以更准确地确定所述PCM的相已经改变的程度。
[0016]优选地，所述光源包括多个可单独激活的装置。
[0017]将所述光学感测布置耦合到处理器，该处理器被配置为基于从光学感测布置接收的信息来估计所述PCM中存储的能量的量，这提供了确定作为PCM内的潜热存储的能量的量的手段，并且该信息可以用于控制热泵。特别地，这样的信息可以使得热泵在对PCM能量库进行充能时更有效且更适当地使用。
[0018]用于提供指示在PCM中作为潜热存储的能量的量的测量数据的所述一个或多个传感器可以包括被配置为将声音发射到PCM中的声源，以及用于检测从所述声源发射且已经穿过PCM之后的声音的声学感测布置。所述PCM中的相之间的变化引起PCM的吸声特性的可逆变化，因此，观察PCM的声学特性可以用于收集关于PCM状态的信息。
[0019]所述声源可以被配置成产生超声。
[0020]根据第一方面或第二方面的能量库还可以包括一个或多个温度传感器。包括一个或多个温度传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包括热交换器的能量库，所述能量库包括外壳，并且在所述外壳内具有：所述热交换器的输入侧回路，用于连接到能量源；所述热交换器的用于连接到能量吸收器的输出侧回路；以及用于储存能量的相变材料；所述能量库包括：一个或多个传感器，用于提供表示在所述相变材料中作为潜热存储的能量的量的测量数据，所述能量库包括：光源，用于将光发射到所述相变材料中，并且所述一个或多个传感器包括：光学感测布置，用于检测从所述光源发射的且已经穿过所述相变材料之后的光，其中所述光源和所述光学感测布置被配置为给出从空到满的多个不同能量存储状态的分级测量。2.根据权利要求1所述的能量库，其中，所述光源是可控制的以产生不同颜色的光，并且所述光学感测布置配置成检测不同颜色中的至少一些。3.根据权利要求1或2所述的能量库，其中，所述光源包括多个可单独激活的装置。4.根据前述权利要求中任一项所述的能量库，还包括声源和声学感测布置，所述声源被配置成将声音发射到所述相变材料中，所述声学感测布置用于检测从所述声源发射且已经穿过所述相变材料之后的声音。5.根据权利要求4所述的能量库，其中，声源被配置成产生超声波。6.根据前述权利要求中任一项所述的能量库，其中，所述一个或多个传感器中的至少一个被配置为提供所述外壳内的压力的测量。7.根据前述权利要求中任一项所述的能量库，还包括一个或多个温度传感器。8.根据前述权利要求中任一项所述的能量库，其中所述相变材料包括一种或多种石蜡。9.根据权利要求1至7中任一项所述的能量库，其中所述相变材料包括水合盐。10.根据前述权利要求中任一项所述的能量库，其中，所述相变材料在40至60摄氏度之间的温度下具有相变。11.根据前述权利要求中任一项所述的能量库，其中，所述壳体是由第一侧、第二侧和第三侧限定的大致矩形立方体，所述第一侧具有300mm至800mm之间的长度，所述第二侧具有300mm至800mm之间的长度，所述第三侧具有150mm至350mm之间的长度。12.根据前述权利要求中任一项所述的能量库，其中，所述外壳被容纳在绝热套内。13.根据前述权利要求中任一项所述的能量库，还包括处理器，所述处理器操作地连接到所述一个或多个传感器并且被配置成基于来自所述传感器中的一个或多个的数据，确定所述相变材料的状态。14.根据权利要求13所述的能量库，其中所述处理器被配置为基于来自一个或多个所述传感器的数据，确定所述能量库的能量存储值。15.根据权利要求13或14所述的能量库，其中，所述处理器被配置为基于来自所述一个或多个传感器的测量数据，做出触发热源的启动的决定。16.一种设施，包括建筑内热水供应系统、如权利要求13或14所述的能量库，所述热交换器的所述输入侧回路被耦合到热泵，并且所述热交换器的所述输出侧回路被耦合到所述建筑内热水系统，所述处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：八达通能源供暖有限公司，
类型：发明
国别省市：