[實用新型]具有雙儲液腔結構的地下儲能系統

有效

• 申請號: 201922257536.2
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN211854504U
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 陳薩如拉;聶瑋;楊洋
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: F24T10/30
• 分類號: F24T10/30;F28D20/02
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 李文洋

本實用新型涉及地下儲能技術領域，更具體的說，是涉及一種具有雙儲液腔結構的地下儲能系統，包括蓄能體、地埋儲能腔、保溫層和換熱器；地埋儲能腔安裝在蓄能體的內部，地埋儲能腔的第二腔體內安裝有真空泵，真空泵通過第一氣體管與伸縮氣腔連通，第一氣體管連接有第二氣體管；第一腔體與第三腔體之間通過第三流體管連通，第一腔體的上部與第一流體管的下端連通，第一流體管的上端與換熱器連接，換熱器與第二流體管的一端連接，第二流體管的另一端進入第一腔體內部，第二流體管上設有第三電磁閥，旁路上設有變頻工質泵。本實用新型第一腔體具有極高的體積換熱系數，可實現高效換熱和儲能，而第三腔體可用于工質的儲存以及儲能過程中外層儲液腔液量的調控。

技術領域

本實用新型涉及地下儲能技術領域，更具體的說，是涉及一種具有雙儲液腔結構的地下儲能系統。

背景技術

近年來，地下儲能系統因具有良好的儲能技術經濟效果和廣泛應用前景而不斷受到國內外的廣泛關注。按照系統驅動方式(相變和水泵)和循環的換熱介質(相變和非相變)不同，地下儲能系統可劃分為主動式和被動式兩種。其中，主動式地下儲能系統得到了廣泛應用，包括：地下含水層儲能(ATES)、埋管儲能(BTES)、水箱儲能(WTES)和礫石-水儲能(GWES)等不同形式。盡管如此，主動式地下儲能在實踐過程中也暴露出諸多問題，例如：該系統全部依靠水泵驅動循環工質流經地下空間進行換熱儲能，因此驅動功耗較高、儲能能效比(儲能量與儲能功耗之比)較低；同時，該系統中循環工質為非相變工質，地下換熱儲能過程以顯熱熱交換方式完成，因此換熱儲能效率也較低、供給側冷熱源有效利用率低，并進一步增加了系統能耗，并造成儲能能效比進一步下降。在此背景下，被動式地下儲能系統概念逐漸出現。

被動式地下儲能系統主要是利用相變工質的相變驅動完成儲能過程，無需水泵驅動即可完成地下換熱儲能過程，因此系統的驅動功耗大幅降低、儲能能效比大幅提升；同時由于采用潛熱熱交換方式完成地下儲能換熱過程，因此儲能換熱效率相比主動式系統也得到大幅提升。然而，當前被動式地下儲能系統由于自身結構的限制和理論指導的缺乏，仍然存在諸多技術問題需要解決。

首先，由于自身結構的限制，被動式地下儲能系統的“體積換熱系數”(定義為相變工質體積與其對應的有效換熱面積之比)極低，導致地下儲能系統的換熱儲能效率和儲能能效比也無法得到應有體現，削弱了被動式地下儲能系統的技術優勢。實際上，不論是在儲冷還是儲熱過程中，被動式地下儲能系統地下儲能換熱腔中的潛熱熱交換基本集中發生在腔體內壁面傳熱邊界層及其毗鄰區域，而腔體內部絕大部分空間由于不直接接觸被加熱或被冷卻壁面且僅依靠通過導熱和對流傳遞至此的熱量進行換熱，因此地下儲能換熱腔腔體內“無效”換熱工質占比極高，整個系統的換熱效率尤其是腔體內部換熱效率極低。因此，地下儲能換熱腔結構設計和系統設計對于被動式地下儲能系統的換熱效率尤為關鍵，而被動式地下儲能系統的高效換熱儲能也與供給側冷熱源的有效利用率、自身的儲能效率以及儲能能效比密不可分，較低的換熱效率將大幅削減被動式地下儲能系統的技術效果和優勢。

另外，當前被動式地下儲能系統無法進行儲能“量”(即儲能容量，主要指系統儲存的能量大小)和“質”(即儲能品質，主要是指系統儲存能量的品位高低)等不同需求的調控。實際工程應用中，儲能系統時常需要根據用戶側不同需求來調整儲能系統的儲能目標。然而，無論是主動式還是被動式地下儲能系統，現有技術主要是通過增大供給側的冷熱源流量或者冷熱源的品質來滿足用戶側關于不同儲能“量”和“質”的需求，導致所需儲能目標下供給側的花費和代價大幅上升，同時也進一步造成儲能系統儲能損失的增大。因此，目前主被動式地下儲能系統(尤其是被動式地下儲能系統)尚缺少在不改變供給側給定條件下僅通過地下儲能系統自身調控實現儲能“量”和“質”等不同儲能目標的技術手段。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種具有雙儲液腔結構的地下儲能系統，大幅提升系統的“體積換熱系數”，同時實現不同儲能模式下對系統液量的動態調控，有效提升被動式地下儲能系統的傳熱和儲能效率以及應用推廣價值。