CN101363679B - 一种储能装置与使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能装置与使用方法，其特征在于包括：储能池和换能器，储能池内装有盐水储能液或淡水储能液；进行冷能存储或热能存储时，通过水泵将储能池内的盐水储能液或淡水储能液注入设置在外部寒冷环境下或外部高温环境下的换能器中，然后再经设置在换能器上回流管路返回到储能池内将冷能或热能存储起来；使用时将换能器放置在需降温或升温的环境中，后通过水泵将储能池内的存储冷能的盐水储能液或存储热能的淡水储能液注入换能器中，然后再经设置在换能器上回流管路返回到储能池内形成循环系统。该储能装置具有布置容易、能量保存时间长和使用方便等特点，而且价格非常低廉适于在农村生活、生产活动中广泛使用。

Description

一种储能装置与使用方法

技术领域

本发明涉及一种储能系统，尤其涉及一种可存储冷能或热能的储能装置与使用方法。

背景技术

当今世界，能源越来越匮乏的难题已明显的摆在人们的面前。随着农村经济的发展，农业与工业争煤、农业与工业争电的矛盾已日益突出。煤涨价、油涨价、电涨价不但严重制约工业、农业的发展，同时也严重得影响了农民的正常生活。农村的农民常年除了做饭还要洗热水澡，冬天要烧煤或用电取暖、夏天用电制冷；冬季温室大棚内栽种各种经济价值高的蔬菜、果树防冻，果树冬眠；沿海渔民的水产品制冷保鲜；蔬菜、水果的低温保鲜，这些都需要大量的能源。而目前，由于能源的问题，较寒冷地区大多数的温室大棚只能选择一些耐寒品种的蔬菜、水果进行种植。沿海渔民的水产品、价钱高的蔬菜、水果不能随时采收随时低温保鲜，只能快速低价处理，降低了农民的经济收入，限制了农民的经济发展。在农村，许多农民舍不得买煤，山上、田边的树木伐尽，草根挖光，连可作牲口饲料的秸秆也都用来作燃料。草根挖光，水土保持受到破坏；树木伐尽，雨水不能适当保存，干旱日趋严重；秸秆作燃料，与牲畜争饲草，与农业争肥料，影响了农业的发展。经济条件好的地区，农民可以用电、用煤、用液化气为能源从事生活、生产活动，但必然和城市、同工业争能源。

农村拥有被大量人口所占有的广袤的土地上，蕴藏着各种廉价能源。尤其太阳能、冬季的低温的冷能，是地球上洁净环保型的最大能源。如何将这一大型资源直接进行科学利用，人们一直在探索、在实践。对于热能的利用有太阳能热水器、太阳灶和太阳池等，但都只局限于小范围和特殊场合利用，而且热能除太阳能热水器外其它温度保存效果都不够理想；对于冷能一直以来大都以存冰的方式来储存冷能，利用起来存在着很大的缺陷。那么将日间的太阳能、冬季的低温能大面积、高效率、低成本、长时间的保存起来，作为替代能源可方便、随时为农村农民、农业使用的这一难题始终没有得到圆满的解决。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种利用保温/隔热储能池对冷能或热能进行存储的储能装置和使用方法。本发明技术解决方案如下：

一种存储冷能的储能装置，其特征在于包括：储能池和换能器，所述储能池内装有盐水储能液；在使用储能池进行冷能存储时，通过水泵将储能池内的盐水储能液注入设置在外部寒冷环境下的换能器中，然后再经设置在换能器上回流管路返回到储能池内将冷能存储起来。

所述换能器为低温换能器由低温换能器支架和塑料水帘组成，所述塑料水帘上设有换能器底端水管、换能器顶端水管和挂杆；所述储能池的顶板上设有低位水管、高位水管和池盖；进行冷能存储时，储能池的底部盐水储能液通过低位水管，被水泵经换能器低端水管泵至通过挂杆挂放在低温换能器支架上的塑料水帘内，经与外界环境进行能量交换后通过换能器顶端水管与高位水管返回至储能池的顶部，当储能池内的温度达到最低时，关闭设置在低、高位水管上的水阀和封严池盖。

所述在储能池的内壁还设有聚乙烯塑料薄膜制成的薄膜内胆；所述塑料水帘由双层高透明度聚乙烯塑料薄膜制成；所述储能池的池壁由里到外依次由砖混墙、保温层和水泥罩面构成，另外，储能池的顶板由钢筋混凝土构成。

一种存储热能的储能装置，其特征在于包括：储能池、换能器，所述储能池内装有淡水储能液；在使用储能池进行热能存储时，通过水泵将储能池内的淡水储能液注入设置在外部高温环境下的换能器中，然后再经设置在换能器上回流管路返回到储能池内将热能存储起来。

所述换能器为高温换能器，由塑料水帘、太阳能吸热板、换能器支架和保温罩组成，所述塑料水帘上设有换能器底端水管、换能器顶端水管和挂杆，所述太阳能吸热板上设有挂钩用于挂放挂杆；所述储能池的顶板上设有低位水管、高位水管和池盖；进行热能存储时，储能池的底部淡水储能液通过低位水管，被水泵经换能器低端水管泵至由挂杆挂放在太阳能吸热板的挂钩上，并被保温罩罩住的高温换能器的塑料水帘帘内时，经太阳照射由太阳能吸热板吸热加温后，通过换能器顶端水管经高位水管输至储能池的顶部，当储能池内的温度达到指定温度时，关闭设置在低、高位水管上的水阀和封严池盖。

所述在储能池的内壁还设有聚乙烯塑料薄膜制成的薄膜内胆；塑料水帘由双层高透明度聚乙烯塑料薄膜制成；太阳能吸热板是由涂敷黑色吸光材料的木板制成；保温罩由塑料薄膜及金属支架制成，另外，换能器支架由木材制成；储能池的池壁由里到外依次由砖混墙、保温层和水泥罩面构成，另外，储能池的顶板由钢筋混凝土构成。

一种储能装置的使用方法，其特征在于将换能器放置在需降温或加温的环境中，后通过水泵将储能池内的存储冷能的盐水储能液或存储热能的淡水储能液注入换能器中，然后再经设置在换能器上回流管路返回到储能池内形成降温或升温的循环系统。

对环境进行降温的具体操作如下：a、将低温换能器放置在需降温的环境中；b、打开水阀将储能池顶部的盐水储能液，经接在高位水管上的水泵，通过换能器顶端水管泵至低温换能器内，升温后的盐水储能液通过换能器低端水管经低位水管返回到储能池的底部；c、持续步骤b的动作对需降温环境进行连续循环降温。

对环境进行加温的具体操作如下：d、将高温换能器放置在需加温的环境中；e、打开水阀将储能池的顶部的淡水储能液，经接在高位水管上的水泵，通过换能器顶端水管泵至放在加温环境中的塑料水帘内，除去保温罩，降温后的淡水储能液通过换能器低端水管经低位水管循环输至储能池的底部；f、持续步骤e的动作对需升温环境进行连续循环加温。

所述的低温换能器或高温换能器由铺设在需降温或加温环境中的地下的地热管代替。

该设施主要由换能器、储能池(液体保温池)、水泵、水管等部分所组成。经换能器将太阳能或冬季的低温能对液体加热或降温，直接储存于高保温储能池内长时间保存，可随时将储能池中的能量向外输出。

人们可以通过水泵、水管随时将储存在储能池内高温水中的热能向外输出，用来取暖、烧饭、洗澡、对沼气池加温使其常年产生沼气、对温室大棚加温防寒；将低温水中的冷能向外输出，用来制冰、制冷，方便于水产品、水果、蔬菜的保鲜、温室大棚果树的提前冬眠，还可直接为农民夏季避暑提供冷源。

附图说明

图1为本发明的低温储能池的结构示意图；

图2为本发明的低温换能器的结构示意图；

图3为本发明的高温储能池的结构示意图；

图4为本发明的高温换能器的结构示意图；

图5为铺设在地下的代替换能器的地热管结构示意图。

图中：1储能池，2低温换能器，4高温换能器，5池底，6砖混墙，7保温层，8水泥罩面，9顶板，10池盖，11低位水管，12水阀，13水泵，14高位水管，15薄膜内胆，16盐水储能液，17淡水储能液，18低温换能器支架，19保温护套，20塑料水帘，21换能器底端水管，22挂杆，23换能器顶端水管，24挂钩，25太阳能吸热板，26高温换能器支架，27保温罩，28塑料管，29输入端。

具体实施方式

本发明设施具有低温储能、高温储能两大功能。低温储能的功能由多层保温地下低温储能池1和置于地面的低温换能器2完成。高温储能的功能由多层保温地下储能池1、高温换能器4完成。

实施例1：如图1、图2所示对低温储能系统的结构进行说明，低温储能池1的内层由池底5、砖混墙6和顶板9构成，由里向外还依次设有保温层7、水泥罩面8，另外，在顶板9上还设有池盖10、低位水管11、水阀12、水泵13、高位水管14，在储能池1内壁还设有薄膜内胆15，最后在其内部充满盐水储能液16构成低温储能池1。其中：池底5由混凝土制成，顶板9由钢筋混凝土制成，池盖10是混凝土预制件，低位水管11和高位水管14是塑料管，薄膜内胆15由聚乙烯塑料薄膜制成，盐水储能液16由金属盐稀释而成，具有抗结冰、热容量大的功能；在低位水管11和高位水管14的管外还可包有聚氨酯保温护套19；保温层7可为聚氨酯或苯板等保温材料构成。

低温换能器2，由低温换能器支架18和塑料水帘20组成，塑料水帘20上设有换能器底端水管21、换能器顶端水管23、挂杆22。其中：换能器低端水管21、换能器高端水管23是塑料管，塑料水帘20由双层高透明度聚乙烯塑料薄膜制成，挂杆22低温换能器支架18由钢筋制成。

冬季，当低温储能池1的底部的盐水储能液16，通过低位水管11，被水泵13经换能器低端水管21，泵至通过挂杆挂放在低温换能器支架18上的塑料水帘20的帘内时，经外界低温降温后，通过换能器顶端水管23经高位水管14，输至低温储能池1的顶部存放。经过反复循环低温降温后，全部池内的盐水储能液温度达到最低时，关闭水阀12，封严池盖10保存。

秋季当温室大棚中的果树需低温冬眠时(以大棚内的果树降温冬眠为例)，打开水阀12，将低温储能池1顶部的盐水储能液16，经换接在高位水管14上的水泵13，通过换能器顶端水管23泵至放在大棚内的低温换能器2内，对大棚进行连续循环降温至指定的温度。升温后的盐水储能液16，通过换能器低端水管21经低位水管8，循环输至低温储能池1的底部。

需要时还可以同样的方式，随时作为其他冷源进行循环输出(如在冬季，可边使用边补充)。

实施例2：如图3、图4所示对高温储能系统的结构进行说明，高温储能池3的组成，除淡水储能液17替换盐水储能液16外，其余各部分与低温储能池1相同。

高温换能器4由安装挂钩24的太阳能吸热板25、换能器支架26、保温罩27和塑料水帘20组成。太阳能吸热板25是由涂敷黑色吸光材料的木板制成，并起到支撑和隔热的作用。保温罩27是由塑料薄膜及金属支架制成，为更好的吸收热量换能器支架26由木材制成；同样在低位水管11和高位水管14的管外还可包有聚氨酯保温护套19。

当高温储能池3的底部的淡水储能液17，通过低位水管11，被水泵13经换能器低端水管21，泵至由挂杆22挂放在太阳能吸热板25的挂钩24上，并被保温罩27罩住的塑料水帘20帘内时，经太阳照射由太阳能吸热板25吸热加温后，通过换能器顶端水管23经高位水管14输至高温储能池3的顶部存放。经过反复循环照射加温后，全部池内的淡水储能液温度逐渐增高，达到指定温度时，关闭阀门，封严池盖保存。

冬季温室大棚需要加温时(以大棚内的果树在适宜的温度下开花结果为例)，打开水阀12，将高温储能池3的顶部的淡水储能液17，经换接在高位水管14上的水泵13，通过换能器顶端水管23泵至放在大棚内的高温换能器4内，除去保温罩27，对大棚进行连续循环加温至指定的温度。降温后的淡水储能液17通过换能器低端水管21经低位水管11循环输至高温储能池3的底部。需要时，一年四季还可以同样的方式随时作为其他热源进行循环输出，并随时加温补充热能。

如果，以上两个实施例中的使用场合是在大棚中使用时，为使大棚内的地下同大棚内部的温度保持一致，可将两实施例中的换能器换成埋在地下的塑料管28(即地热管)对大棚内进行降温或升温，其效果更佳；使用时将地热管埋在地下(如图5所示)，其输入端29连接在储能池高位水管14上，图上未标注的回流端连接在低位水管11上使其形成循环输回到储能池内。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种存储冷能的储能装置，其特征在于包括：储能池(1)和换能器，所述储能池(1)内装有盐水储能液(16)；在使用储能池(1)进行冷能存储时，通过水泵(13)将储能池(1)内的盐水储能液(16)注入设置在外部寒冷环境下的换能器中，然后再经设置在换能器上的回流管路返回到储能池(1)内将冷能存储起来。

2.根据权利要求1所述的一种存储冷能的储能装置，其特征在于所述换能器为低温换能器(2)，该低温换能器(2)由低温换能器支架(18)和塑料水帘(20)组成，所述塑料水帘(20)上设有换能器底端水管(21)、换能器顶端水管(23)和挂杆(22)；所述储能池(1)的顶板(9)上设有低位水管(11)、高位水管(14)和池盖(10)；进行冷能存储时，储能池(1)的底部盐水储能液(16)通过低位水管(11)，被水泵(13)经换能器底端水管(21)泵至通过挂杆(22)挂放在低温换能器支架(18)上的塑料水帘(20)内，经与外界环境进行能量交换后通过换能器顶端水管(23)与高位水管(14)返回至储能池(1)的顶部，当储能池(1)内的温度达到最低时，关闭设置在低、高位水管上的水阀(12)和封严池盖(10)。

3.根据权利要求2所述的一种存储冷能的储能装置，其特征在于在储能池(1)的内壁还设有聚乙烯塑料薄膜制成的薄膜内胆(15)；所述塑料水帘(20)由双层高透明度聚乙烯塑料薄膜制成；所述储能池(1)的池壁由里到外依次由砖混墙(6)、保温层(7)和水泥罩面(8)构成，另外，储能池(1)的顶板(9)由钢筋混凝土构成。

4.一种存储热能的储能装置，其特征在于包括：储能池(1)、换能器，所述储能池(1)内装有淡水储能液(17)；在使用储能池(1)进行热能存储时，通过水泵(13)将储能池(1)内的淡水储能液(17)注入设置在外部高温环境下的换能器中，然后再经设置在换能器上的回流管路返回到储能池(1)内将热能存储起来；所述换能器为高温换能器(4)，由塑料水帘(20)、太阳能吸热板(25)、换能器支架(26)和保温罩(27)组成，所述塑料水帘(20)上设有换能器底端水管(21)、换能器顶端水管(23)和挂杆(22)，所述太阳能吸热板(25)上设有挂钩(24)用于挂放挂杆(22)；所述储能池(1)的顶板(9)上设有低位水管(11)、高位水管(14)和池盖(10)；进行热能存储时，储能池(1)的底部淡水储能液(17)通过低位水管(11)，被水泵(13)经换能器底端水管(21)泵至由挂杆(22)挂放在太阳能吸热板(25)的挂钩(24)上，并被保温罩(27)罩住的高温换能器(4)的塑料水帘(20)帘内时，经太阳照射由太阳能吸热板(25)吸热加温后，通过换能器顶端水管(23)经高位水管(14)输至储能池(1)的顶部，当储能池(1)内的温度达到指定温度时，关闭设置在低、高位水管上的水阀(12)和封严池盖(10)。

5.根据权利要求4所述的一种存储热能的储能装置，其特征在于在储能池(1)的内壁还设有聚乙烯塑料薄膜制成的薄膜内胆(15)；塑料水帘(20)由双层高透明度聚乙烯塑料薄膜制成；太阳能吸热板(25)是由涂敷黑色吸光材料的木板制成；保温罩(27)由塑料薄膜及金属支架制成，另外，换能器支架(26)由木材制成；储能池(1)的池壁由里到外依次由砖混墙(6)、保温层(7)和水泥罩面(8)构成，另外，储能池(1)的顶板(9)由钢筋混凝土构成。

6.一种权利要求3或5所述的储能装置的使用方法，其特征在于将换能器放置在需降温或加温的环境中，后通过水泵(13)将储能池(1)内的存储冷能的盐水储能液(16)或存储热能的淡水储能液(17)注入换能器中，然后再经设置在换能器上的回流管路返回到储能池(1)内形成降温或升温的循环系统。

7.根据权利要求6所述的一种储能装置的使用方法，其特征在于对环境进行降温的具体操作如下：a、将低温换能器(2)放置在需降温的环境中；b、打开水阀(12)将储能池(1)顶部的盐水储能液(16)，经接在高位水管(14)上的水泵(13)，通过换能器顶端水管(23)泵至低温换能器(2)内，升温后的盐水储能液(16)通过换能器底端水管(21)经低位水管(11)返回到储能池(1)的底部；c、持续步骤b的动作对需降温环境进行连续循环降温。

8.根据权利要求6所述的一种储能装置的使用方法，其特征在于对环境进行加温的具体操作如下：d、将除去保温罩(27)的高温换能器(4)放置在需加温的环境中；e、打开水阀(12)将储能池(1)的顶部的淡水储能液(17)，经接在高位水管(14)上的水泵(13)，通过换能器顶端水管(23)泵至放在加温环境中的塑料水帘(20)内，降温后的淡水储能液(17)通过换能器底端水管(21)经低位水管(11)循环输至储能池(1)的底部；f、持续步骤e的动作对需升温环境进行连续循环加温。

9.根据权利要求7或8所述的一种储能装置的使用方法，其特征在于所述的低温换能器(2)或高温换能器(4)由设置在需降温或加温环境中的塑料管(28)代替。

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