[发明专利]一种太阳能热储存装置及其制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及利用太阳能的技术领域，具体地说是一种太阳能热储存装置及其制造方法。

背景技术：

能量储存是很多绿色能源(太阳能、风能)开发的一个重大课题。其中的一个重要途径是热能的储存，特别是将太阳能转化成热能后输入储热设施保存下来。在这里储热设备的关键指标是每个单位热量储存能力的成本。

目前用途最广的是工作温度在200℃到400℃的储热设备，在这个温度区间内，很多廉价的固体储热介质材料如岩石、砖和水泥等可以提供理论成本极低的储热装置。然而在实际应用中，一般需要使用导热油作为导热介质实现与储热材料之间的热交换。现有热交换方式的设计严重增加了储热设备的成本。

一个方案是采用水泥作固体储热介质，并在水泥中埋设密封金属管道作为导热油通道。水泥和管道紧密接触以实现水泥和导热油之间的热交换。由于水泥导热性能的制约，管道在水泥中必须达到相当高的密度，这使得在现有实际产品中管道及导热油的成本远远超过储热介质水泥的成本，同时成本的制约严重影响热交换的效率，使得储热设备不能充分利用介质的热存储潜力，从而进一步抬高成本。

现有的另一个方案是不使用金属管道，让岩石或普通砖块的固体储热介质直接浸润于导热油中，使导热油在固体介质的缝隙间流通实现热交换。这个办法容易得到有效的热交换，也可以省去金属导管的成本，但由于固体介质中大量的孔隙，浸润孔隙需要消耗大量的导热油，一般按体积计算导热油的消耗不小于储热设备的15％。这同样使导热油消耗成为储热设备的主要成本，而且石料中的杂质与导热油大面积接触后会污染导热油并引起系统管道和热交换表面结垢失效，使系统和导热油使用寿命严重下降，增加成本。

对于工作温度在400℃以上的太阳能储热设备，一般采用熔化硝酸盐作导热液。因为熔化硝酸盐的成本较低，可以直接用导热液作储热介质，即用大型液罐作储热器。但这样作的成本仍明显高于固体储热介质，而且大量高温熔化硝酸盐的集中储存所导致的安全威胁也是不可忽视的。

发明内容：

本发明的目的是提供一种太阳能热储存装置及其制造方法，它可将直接浸润于流动的高温导热液体中的砖块作为热储存装置中的固体储热介质，且不加金属管道进行隔离，从而达到改善导热液浸润砖体内孔隙导致的液体消耗和结垢。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种太阳能热储存装置，其特征为：所述的热储存装置有一密封的金属壳体，该金属壳体上开设两个导热液出口，其中一个为冷端出口，另一个为热端出口；在金属壳体内设有固体储热介质，该固体储热介质由多块固体储热砖块构成，储热砖块的材质为玻璃或玻璃与砂石的混合物；储热砖块的内部或表面设有至少2道供导热液流通的孔道、凹槽或缺口，储热砖块的孔道、凹槽或缺口使得储热砖块内部或相邻的储热砖块之间形成供导热液流通的连通通道。

一种太阳能热储存装置的制造方法，其特征为：所述热储存装置的制造方法包括以下步骤：A、采用镀铝或镀锌钢板进行焊接制作成金属壳体；B、在金属壳体内以不加粘结的方式紧密充填储热砖块，并使相邻的储热砖块之间形成供导热液流通的连通通道；C、在金属壳体的上、下方各引出一根金属管道作为导热液出口，金属壳体上方的管道为热端，下方的管道为冷端；D、在金属壳体内部靠近冷热两端出口处各留5-15升的空间，采用用5-20mm直径的玻璃珠或玻璃砖填充；E、将金属壳体进行密封；F、最后将密封的金属壳体的外部用玻璃纤维棉包裹隔热，形成热储存装置。

本发明提出的解决途径是采用直接浸润于流动的高温导热液体(导热油或熔化硝酸盐等)中的砖块作为固体储热介质，不加金属管道隔离。这些砖块的特征是它们的表面为玻璃质材料，玻璃材质极少孔隙且可有效阻隔导热液的渗透，因此大大改善了导热液浸润砖体内孔隙导致的液体消耗，也不会产生污染导热液引起结垢的问题。

附图说明：

图1是本发明中一储热装置示意图。

图2是图1中的储热砖块示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

附图中的标记1为主体储热砖，2为用作导热液通道的凹槽，3为靠近冷热两端出口处的玻璃珠或小型砖块，4为密封金属外壳，5为隔热层，6为冷端出口管道，7为热端出口管道。