能量存储装置和设施制造方法及图纸

提供了一种热水供应系统，该热水供应系统包括：可控的热水供应出口，该可控的热水供应出口在完全打开时具有给定的流速；热能存储器，该热能存储器包括能量存储介质，该能量存储介质包括用以将能量存储为潜热的相变材料，该热能存储器配置成接收来自可再生能量的源的能量；可再生能源；该热水供应系统能够操作成在处理器的控制下使用可再生能源

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能量存储装置和设施


[0001]本公开不同地涉及用于帮助客户减少其能源使用的方法、系统和设备，并且特别地涉及能量存储装置、包括这种装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，建筑占最终能耗的40％以及CO2排放量的36％。欧盟委员会2016年的报告“Mapping and analyses of the current and future(2020
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2030)heating/coolingfuel deployment(fossil/renewables)(当前和未来(2020
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2030)供暖/制冷燃料部署(化石/可再生能源)的测绘和分析)”得出结论，在欧盟家庭中，仅供暖和热水就占最终能源使用总量的79％(192.5Mtoe)。欧盟委员会还报告称，“根据欧盟统计局2019年的数据，大约75％的供暖和制冷仍由化石燃料产生，而仅22％由可再生能源产生”。为了实现欧盟的气候和能源目标，供暖和制冷行业必须大幅减少能源消耗，并且减少化石燃料的使用。热泵(从空气、地面或水中提取能量)已被确定为解决该问题的潜在重要因素。
[0003]在许多国家，都有减少碳足迹的政策和压力。例如，在英国，2020年英国政府发布了一份关于未来住宅标准的白皮书，提议到2025年将新住宅的碳排放量比现有水平减少75％至80％。此外，2019年初宣布，从2025年起，禁止为新住宅安装燃气锅炉。据报道，在提交申请时，英国用于建筑供暖的总能源的78％来自天燃气，而12％来自电力。
[0004]英国有大量带有燃气集中供暖的2间至3间卧室或更少卧室的小型房产，并且这些房产中的大多数房产使用所谓的混合锅炉，其中，锅炉用作瞬时热水加热器，并且用作用于集中供暖的锅炉。混合锅炉很受欢迎，因为它们结合了小的形状因子，提供了或多或少的“无限”热水(输出功率为20kW至35kW)的直接来源，并且不需要热水存储。这种锅炉可以相对便宜地从信誉良好的制造商那里购买。小的形状因子和无需热水存储罐的能力意味着，即使在小公寓或小房子里也可以容纳这种锅炉——通常安装在厨房的墙壁上，并且一个人一天的工作就可以安装新的锅炉。因此，可以便宜地安装新的混合式燃气锅炉。随着新的燃气锅炉即将被禁止，将需要提供替代热源来代替燃气混合锅炉。此外，以前配装的混合锅炉最终将需要用某种替代方案替换。
[0005]尽管热泵已经被提出作为减少对化石燃料的依赖和减少CO2排放的潜在解决方案，但是由于许多技术、商业和实际原因，它们目前不适合于在较小的家庭(和小型商业)场所中替换燃气锅炉的问题。它们通常非常大，并且需要在房产外面有大的单元。因此，它们不容易被改装成具有典型混合锅炉的房产。目前，能够向典型的燃气锅炉提供等效输出的单元将是昂贵的，并且可能需要大量的电力需求。这些单元本身的成本不仅是同等燃气当量的数倍，而且其尺寸和复杂性意味着安装在技术上是复杂的且因此是昂贵的。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，可能需要30秒的自检时间，然后需要一些时间来加热——因此，在请求热水与输送热水之间会有1分钟或更长的延迟。出于这个原因，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热水存储罐空间的大型房产(具有空间需求、热量损失和军团菌风险)。
[0006]因此，需要为寻找合适的技术来取代燃气混合锅炉的问题提供解决方案，特别是对于较小的家庭住宅而言。
[0007]更普遍地，寻求进一步的发展以扩大热泵的适用性。本公开的各方面提供了关于这些长期感觉到的需求的解决方案。
[0008]其他担忧也源于需要减少释放到大气中的二氧化碳的量以及更普遍地需要减少家庭浪费的能源的量。

技术实现思路

[0009]在第一方面，提供了一种热水供应系统，该热水供应系统包括：
[0010]可控的热水供应出口，该可控的热水供应出口在完全打开时具有给定的流速；热能存储器，该热能存储器包括能量存储介质，该能量存储介质包括将能量存储为潜热的相变材料，该热能存储器配置成接收来自可再生能量的源的能量；
[0011]可再生能源；热水供应系统能够操作成在处理器的控制下使用可再生能源、来自热能存储器以及可选地位于热能存储器和热水供应出口中间的辅助热水器的能量中的一者或更多者的选择将待供应至热水出口的水加热到目标系统供应温度；其中，热能存储器具有能量存储容量，当完全赋能时，热能存储器足以以给定的流速和以目标系统供应温度向热水出口提供热水至少8分钟、优选地至少10分钟的时段；其中可再生能源还配置成在处理器的控制下提供建筑供暖；该处理器配置成：对来自热水供应系统的热水的实际需求进行监测；基于所监测的实际需求，对来自热水供应系统的热水的未来需求进行预测；对热能存储器进行预赋能，使得将在热能存储器中存储足够的能量来满足预测的需求；并且转移来自可再生能源的热以给相变材料进行赋能而不是提供建筑供暖。
[0012]利用这种系统，可以通过避免需要调用例如辅助热水器来更有效地利用能量。也可能更容易完全或更大程度地依赖可再生能源以及减少对化石燃料的依赖。通过将可再生能源配置为在处理器的控制下提供建筑供暖，并且将处理器配置为从可再生能源转移热以给相变材料赋能而不是提供建筑供暖可以进一步节能。例如，如果说热泵用于提供建筑供暖，例如空间供暖，那么可能更节能、更便宜或“更环保”的是暂时将热从热泵转移到PCM，而不是使用该热来加热建筑。
[0013]可再生能量的源可以是太阳能热水装置或热泵。所描述的热水供应系统促进了热泵作为主要能源的使用，特别是对于如前所述的较小的家用设施而言，但也提供了一种将PCM能够存储器集成到太阳能热水装置中的方法，并且潜在地减少了对可能来自化石燃料的联网能源供应的依赖。
[0014]可再生能源可以是太阳能热水装置或热泵。
[0015]热能存储器配置为从其接收能量的可再生能量的源可以是可再生能源。
[0016]能量存储器可以包括电加热元件，以使得能够使用来自电加热元件的热对相变材料进行赋能。这在处理器能够利用低电力供应价格的情况下尤其有益，但也增加了可再生能源不可用时的弹性。
[0017]处理器可以配置成基于预测的未来需求并考虑要使用的能量的成本来决定何时对PCM赋能以及对PCM赋能多少。尽管用户可能热衷于依赖可再生能源而不是化石燃料，但他们也可能对运行水加热系统的货币成本感兴趣——有时他们对货币成本的兴趣可能占
主导地位。
[0018]热能存储器可选地包括足够的相变材料，以存储5毫焦耳与10毫焦耳之间的潜热。由于能量存储容量在这个范围内，应当可以将能量存储器的物理尺寸保持在可管理的范围内(例如，使得它可以容纳在典型的小住宅内)，同时仍然能够存储足够的热作为潜热，以满足甚至相当大的热水的预期需求。
[0019]处理器可以配置成使用来自一个或更多个占用传感器的数据来对来自热水供应系统的热水的未来需求进行预测。通过考虑当前占用率，处理器可以更好地估计未来需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热水供应系统，包括：可控的热水供应出口，所述可控的热水供应出口在完全打开时具有给定的流速；热能存储器，所述热能存储器包含能量存储介质，所述能量存储介质包括用以将能量存储为潜热的相变材料，所述热能存储器配置成接收来自可再生能量的源的能量；可再生能源；所述热水供应系统能够操作成在处理器的控制下使用所述可再生能源、来自所述热能存储器的以及可选地位于所述热能存储器和所述热水供应出口中间的辅助热水器的能量中的一者或更多者的选择来将待供应至所述热水出口的水加热到目标系统供应温度；其中，所述热能存储器具有能量存储容量，当完全赋能时，所述热能存储器足以以所述给定的流速和以所述目标系统供应温度向所述热水出口提供热水至少8分钟、并且优选地至少10分钟的时段；其中，所述可再生能源还配置成在所述处理器的控制下提供建筑供暖，所述处理器配置成：对来自所述热水供应系统的热水的实际需求进行监测；基于所监测的实际需求对来自所述热水供应系统的热水的未来需求进行预测；对所述热能存储器进行预赋能，使得将在所述热能存储器中存储足够的能量以满足预测的需求；并且暂时转移来自所述可再生能源的热以给所述相变材料赋能而不是提供建筑供暖。2.根据权利要求1所述的热水供应系统，其中，所述可再生能量的源是太阳能热水装置或热泵。3.根据权利要求1或权利要求2所述的热水供应系统，其中，所述可再生能源是太阳能热水装置或热泵。4.根据从属于权利要求2的权利要求3所述的热水供应系统，其中，所述热能存储器配置成从其接收能量的所述可再生能量的源是所述可再生能源。5.根据前述权利要求中的任一项所述的热水供应系统，其中，所述能量存储器包括电加热元件，以能够使用来自所述电加热元件的热对所述相变材料进行赋能。6.根据前述权利要求中的任一项所述的热水供应系统，其中，所述处理器配置成基于预测的未来需求并考虑待使用的能量的成本来决定何时对所述PCM进行赋能以及对所述PCM赋能多少。7.根据前述权利要求中的任一项所述的热水供应系统，其中，所述热能存储器包括足够的相变材料，以存储5毫焦耳与10毫焦耳之间的潜热。8.根据前述权利要求中的任一项所述的热水供应系统，其中，所述处理器配置成使用来自一个或更多个占用传感器的数据来对来自所述热水供应系统的热水的未来需求进行预测。9.根据前述权利要求中的任一项所述的热水供应系统，其中，所述处理器配置成使用预报天气信息来对来自所述热水供应系统的热水的未来需求进行预测。10.根据前述权利要求中的任一项所述的热水供应系统，其中，所述处理器配置成使用来自一个或更多个环境温度传感器的数据来对来自所述热水供应系统的热水的未来需求进行预测。11.根据前述权利要求中的任一项所述的热水供...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得，
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：