CN116134283A - 用于冻结、传送、存储和利用相变材料的热交换系统以及该系统在热能存储系统中的应用 - Google Patents

Abstract

一种热交换系统，包括疏冰热交换(IHEX)罐、在IHEX罐中容纳的相变材料(PCM)、在IHEX罐中容纳的不混溶液体层、位于不混溶液体层内的热交换器、以及位于热交换器上方的分配器，该分配器被配置为将多个液态PCM液滴引入不混溶液体层中。该系统还包括被配置为从IHEX罐移除PCM的传送机构以及被配置为接收所移除的PCM的外部存储罐。不混溶液体层的密度低于固态PCM和液态PCM两者的密度，并且PCM和不混溶液体层在PCM‑不混溶液体界面处接触。

Description

用于冻结、传送、存储和利用相变材料的热交换系统以及该系统在热能存储系统中的应用

技术领域

本说明书公开的一个或多个实施例涉及用于在相变材料和冷却流体之间高效地交换热量的系统和方法，并且涉及用于储能系统的系统和方法。

背景技术

电网的日需求并不稳定，而是具有某些高峰需求时段。处理高峰需求的要求导致了超大电网的设计和成本的增加。通用的低成本大规模解决方案不可用，因此存在各种储能技术以在可能的情况下降低高峰需求。热能存储系统可在商业上获得，但是由于各种技术挑战而受到影响。冰储能由于高储能密度以及低成本、无毒、不易燃、丰富的相变材料(PCM)而特别有吸引力，但是当前的设计存在归一化传热速率低的问题，需要昂贵的大型热交换器。CALMAC和Evapco等公司已经将冰基储热技术商业化。许多系统使用盘管上的冰(ice on coil)技术来操作，其中传热流体通过浸没在滞流水中的一大排管子。虽然简单，但是由于在盘管上形成绝热冰层，这种设计并不高效。这种耐热表面需要较大的热交换器表面积，从而增加了昂贵管道的投资成本。

静态冻结并不是工业上用于制冰的唯一技术，还有许多其他的方法。一种是通过在冷却的表面上连续流水来将冰冻结在外表面上。一旦冻结了令人满意的材料量，就加热表面，并将冰从表面移除。通过重新加热材料来对其进行去除，不必要地浪费了能量，效率也受到影响。另一种方法涉及将冰冻结在管状表面的内侧，然后使用机械刮刀将冰连续地从表面刮除。刮除所需的能量是显著的，并且冰的机械去除导致系统的磨损。第三种方法是将水置于开放的刚性容器中并从顶部进行冷却。由于水从上到下冻结时生成的压缩力，冰从表面脱落。然后将容器倒置，冰掉出来，再重新开始这个过程。其中的挑战包括传热限制和不一致的自释放。在另一种设计中，冰在冷冻抑制剂(如氯化物盐或乙二醇)的存在下被部分冻结。这产生了易于携带的具有高传热的冰沙。然而，由于部分冻结和掺杂，具有较低能量密度的较昂贵PCM会产生商业问题。

因此，存在针对储能问题的低成本、高传热解决方案的需要。

发明内容

根据一个或多个实施例，公开了一种热交换系统，该热交换系统包括疏冰热交换(IHEX)罐、在IHEX罐中容纳的相变材料(PCM)、在IHEX罐中容纳的不混溶液体层、位于所述不混溶液体层内的热交换器、以及位于所述热交换器上方的分配器，该分配器被配置为将多个液态PCM液滴引入所述不混溶液体层中。所述系统还包括被配置为从所述IHEX罐移除PCM的传送机构以及被配置为接收所移除的PCM的外部存储罐。所述不混溶液体层的密度低于固态PCM和液态PCM两者的密度，并且所述PCM和所述不混溶液体层在PCM-不混溶液体界面处接触。

根据一个或多个实施例，公开了一种用于在传热流体和相变材料(PCM)之间交换热量的热交换方法。所述方法包括：在罐中容纳不混溶液体层；将多个液态PCM液滴送入所述罐中靠近罐顶部的位置；使所述多个液态PCM液滴在热交换器上接触并冷却所述液态PCM液滴；产生过冷的液态PCM、部分冻结的液态PCM或固态PCM；并且从所述罐中传送所述固体PCM。

根据以下描述和所附权利要求，其它方面和优点将显而易见。

附图说明

图1是根据本说明书公开的实施例的热能存储系统的图示。

图2A是根据本说明书公开的实施例的疏冰热交换器(IHEX)板的正面的图示。

图2B是根据本说明书公开的实施例的IHEX板的背面的图示。

图3是根据本说明书公开的实施例的用于冻结PCM的热交换方法的图示。

图4是根据本说明书公开的实施例的用于传送水和冰的方法的图示。

图5是根据本说明书公开的实施例的外部排放方法的图示。

具体实施方式

根据一个或多个实施例，本说明书公开了一种低成本同时实现高传热效率和能量密度的热交换系统和方法。代替在热交换器上冻结停滞的PCM(例如在工业中常见的)，在不混溶润滑剂中的液态PCM流过热交换器表面并且当其接触热交换表面时被冻结。当PCM冻结时，重力和体相流体力将其从热交换器的表面移除。这是可能的，因为表面改性使热交换器“疏冰”，显著降低了固态PCM对热交换器表面的粘附。疏冰换热器(IHEX)在材料经历相变时减轻了固体在热交换器表面的积聚，并且允许热交换器表面积比传统的基于盘管上的冰的热交换器小多达十倍而不降低效率。

光滑的聚合物表面可以是一种或多种氟化材料，如聚四氟乙烯(PTFE)，其通常称为特氟隆(Teflon)。其它可能的用于增加疏冰性的改性包括硅酮基涂层和环氧树脂或称为SLIPS(光滑注液多孔基底)的微结构表面改性。

可以存储由IHEX制造的冻结PCM，并且可以根据需要回收热能以用于冷却。使用较便宜的非高峰期电力来利用IHEX冻结PCM可允许降低电气冷却成本。公用事业成本的降低与低资本成本相结合，使得IHEX系统具有商业可行性。

在本说明书公开的一个或多个实施例中，该系统可以包括四个主要组成部分：IHEX、IHEX罐中的水和冰管理、冰的存储和利用、以及控制系统。冷却器可使用电力来将传热流体冷却到水的冻结温度以下。该传热流体被送入IHEX以使水(也被称为PCM)冻结。除非另有说明，否则水是指液态水，冰是指固态水。这可产生冰和水，其可被送入外部存储罐中，并且可以排放冷量以根据需要提供冷却。控制器可负责响应于用户需求和环境条件来调节本发明的操作条件。

IHEX罐可以是绝热罐，其容纳IHEX、水层、多个水分配系统、不混溶流体层以及水传送系统。在一些实施例中，不混溶流体的密度可小于固态水和液态水的密度，并且位于水层之上。IHEX可浸没在不混溶流体层内，并可通过一系列疏冰板来分配来自冷却器的冷却流体。水流分配系统可存在于不混溶流体中，以将水滴以受控方式引入到IHEX板上。液滴的尺寸和数量可以通过设计选择和操作条件来控制。

外部存储罐可以是具有水、冰、次级不混溶流体、空气或其组合以及与现有系统集成的流动分配系统和/或热交换器的绝热罐。当浆料进入罐中时，冰浮到罐的顶部，而水留在罐的底部。罐中可以有撇油器，用于将任何所传送的次级不混溶流体返回IHEX罐。冰直到被需要前都保留在罐中，其中外部热交换器用于从外部系统移除热量并提高冰/水的温度。

现在参照图1，示出了热能存储系统的实施例。IHEX罐105可以是绝热的，以使热损失最小化。罐还可以是可加压的，以能够连接到更高的存储罐。IHEX101驻留在次级不混溶液体102内。传热流体可以从例如但不限于冷却器、冷凝单元或热泵(未示出)的设备泵送到IHEX中。然后，该流体可循环通过IHEX101，然后流回到对其进行输送的设备中。该工作流体可以对板进行冷却的机制在图2中示出，并且在后面进行更深入地讨论。

液滴分配系统103可以提供生成液态水滴并将其输送到不混溶液体102中的装置。该分配器可由任何数量的移液器、索环、喷嘴或其它能够使水滴的流动一致的开口组成。液滴分配器的设计可以是直径在1/8英寸至1/64英寸之间、间隔在1/4英寸至1英寸之间的开口阵列。在一些实施例中，开口阵列的直径可为从1/64英寸或1/32英寸至1/16英寸或1/8英寸，其中任何下限与任何上限配对。液滴分配器的设计可以是防止冰积聚在分配器内或分配器上。液滴被定义为存在于不混溶层中的一些小水包。液滴的尺寸和数量可以通过流动分配器的形状和设计、水的流量、水和次级不混溶流体之间的表面能以及次级不混溶流体的黏度来控制。液滴的尺寸可控制在1μL至500μL之间，例如从1、5、10、20或25μL至100、150、200、250、300、400或500μL，其中任何下限可与任何上限配对。在液滴下落穿过不混溶流体的一部分之后，在PCM液滴在距热交换器表面一毫米内时其可与热交换器板进行热接触。

可以将液滴分配系统103设计成确保液滴的适当尺寸。太小的液滴可能悬浮在不混溶流体中，并且不与热交换器板进行热接触，从而显著降低传热。此外，小液滴可能遵循不混溶流体的对流模式，并行进到生冰罐的非疏冰区域中，或与生冰罐的非疏冰部分接触，其可在这些地方冻结并积聚。同时，过大的液滴对于其体积而言可能具有太小的热接触表面积，并且可能过快地穿过不混溶层或过快地越过疏冰表面。同样，大液滴可能通过在平行的IHEX板之间桥接并冻结而物理地阻塞其它液滴的流动，从而在热交换器中产生阻塞。液滴-IHEX相互作用的机制如图3所示，其在下文进行讨论。

在液滴已经在IHEX板上过冷、部分冻结或完全冻结之后，液滴可下降到不混溶层102的底部。在进入水层之前，液滴可在不混溶层和水之间的界面处积聚可变的时间量，从而防止冰结块并使不混溶液体的传送最小化。液滴层的尺寸可取决于水的流量、液滴尺寸、水和次级不混溶流体之间的表面能、水层内冰的存在以及罐中的流动状态。在界面附近也可存在物理设备，用以破碎液滴或以其它方式操纵液滴。可通过增加或减少存储罐中液态水或不混溶流体的量来控制界面的高度，以允许微调PCM-不混溶液体界面动力学。液滴中的冰可悬浮在IHEX罐105的下部的水中，形成冰浆。该浆料可用冰传送系统104控制。图4示出了冰传送系统的一种可能的配置。冰传送系统可允许将冰从IHEX罐105连续移送到外部存储罐106中。冰的传送可由泵108提供动力，泵108还可向液滴分配系统103和传送系统两者提供水。泵可以是普通的液体泵、浆料泵或其它泵。本领域技术人员将认识到，关于PCM-不混溶液体界面，可以在不混溶液体层中存在一些PCM，并且可以在PCM层中存在一些不混溶液体。

泵的供给水可以来自外部存储罐106。该罐可以是绝热的，以使到环境的热损失最小化。罐内可以有水、冰、次级不混溶流体和空气，或其任何混合物。外部存储罐106可以是相对于IHEX罐105的任何尺寸，例如更大或更小。外部存储罐106可以比IHEX罐105高或矮，可以比IHEX罐105宽或窄，并且可以在物理上位于IHEX罐105的上方、下方或相同高度上。因此，可以选择存储罐106相对于IHEX罐105的尺寸和位置，以利用安装地点的任何自然表面特征或大气候。

冰浆可在外部存储罐106的底部处从传送系统进入，其中冰将倾向于朝向存储罐的顶部漂浮，而液态水保持在底部。由于浮力，罐顶部的冰可能会自行压缩，从而增加系统的能量存储密度。第二泵110可用于向外部热交换器109供应水或冰浆。这种热交换器方法的表示如图5所示，其将在下文进行讨论。

不混溶流体回路111可用于将传送的不混溶流体返回到IHEX罐。不混溶流体回路111的组成部分可包括但不限于泵、搁置在水-不混溶流体界面处的撇油器以及一种避免冰传送的方法。回路111中的不混溶流体可以在存储罐106的项部并且源自IHEX罐105。当PCM从IHEX罐105传送到存储罐106中时，一些不混溶流体可与PCM一起行进。由于液态/固态PCM和所用的不混溶流体之间的密度差，后者可能积聚在罐的顶部。然后可将不混溶流体送回IHEX罐105。

在一个或多个实施例中，外部存储罐106还可配备有浮顶107。这样的浮顶可以使得外部存储罐106能够被完全填充而不会使罐过压。这样的浮顶107还可允许在外部存储罐106中泵送太多流体的情况下从罐被动地清除水/冰/PCM。由于PCM为水/冰，因此这种材料意外释放到当地环境可能不会引起环境问题或后果。在其他实施例中，罐顶可以是典型的封闭罐顶。图2A和图2B分别示出了根据本说明书公开的一个或多个实施例的IHEX板的正面和背面。IHEX板的构造可包括但不限于枕板、板盘管或钎焊管-板。前板表面201可由导热材料构成，以有助于水和管道202中的传热流体之间的传热。前板表面201可以涂覆有光滑的疏冰涂层。这种疏冰涂层可以包括但不限于：聚异丁烯(PIB、丁基橡胶)、石蜡、聚甲基丙烯酸叔丁酯(PtBMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁二烯、尼龙10-10、聚三氟乙烯、聚甲基丙烯酸正丁酯(PnBMA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚苯乙烯(PS)，或者是含氟聚合物涂层，包括但不限于聚(六氟丙烯)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚三氟乙烯或其组合。

前板表面201还可以按增加疏冰层的粘附、促进冰成核和/或增加传热的方式进行改性。管道202可以焊接、压制、铜焊或粘附到板背面204上。可对板或管表面进行改性，以增加接触和传热。板背面204上的管道的形状和长度可随所期望的传热分布而变化。管道内部203可填充有冷却器、冷凝单元或热泵的工作流体。管道的尺寸和工作流体的流量可取决于期望的传热和流动特性。板背面204可经过改性，以增加与板接触的管道202的粘附性、传热或表面积。板背面204也可以具有与表面201类似的疏冰改性。在板的背面进行涂覆可以防止冰在穿过IHEX罐时积聚在IHEX板的下侧。现在参照图3，示出了根据本说明书公开的一个或多个实施例的冻结过程。示出了液态水滴301，其中，在刚开始与IHEX板之一的冷却表面305进行热相互作用之后，液滴可以完全是液体。由于疏水涂层306和周围的不混溶流体307，液滴301可以表现出大接触角。观察到的接触角可以大于在暴露于空气的相同表面上的液滴观察到的接触角。在一些情况下，在水在空气中对粗糙表面的接触角大于85°(或对光滑表面的接触角大于95°)的情况下，当空气被不混溶流体取代时，表面可能会出现不粘冰的情况。当液滴继续沿板向下移动时(由于重力和浮力)，液滴的温度可能降低，直到其达到其成核温度或凝固温度，在该温度下开始形成固态冰。在成核时，少量的冻结冰可在液滴和疏水涂层之间的界面处或附近形成。该固体可以采取的形式为在液滴底部的薄层、延伸到液滴中的枝晶、或在液滴中形成的冻结材料的任何其它形式。冻结过程的该阶段如302所示，其中液滴被部分冻结。

冻结过程的最后阶段如303所示，其中液滴的冻结部分随着液滴继续沿板向下行进而生长。由于重力和浮力大于冰的粘附力，液滴在成核之后能够保持移动。粘附力可部分地由于疏水涂层而进一步减小。所使用的疏水涂层可以非常光滑，这也可以使冰界面光滑。具有两个光滑表面可以减小液滴所经受的摩擦总量，从而尽管发生冻结的液滴已经至少部分地产生了相变，也允许其继续行进。板与水平面的角度可设置为25°至85°。该角度可以从25°、35°、45°或55°到65°、75°或85°，其中任何下限与任何上限配对。在太大的角度下，液滴可能在板表面上行进得太快并且具有不充分的热接触。在太小的角度下，液滴的动量可能不足以克服疏冰材料中的微小缺陷并粘附到板上。

现在参照图4，示出了根据本说明书公开的一个或多个实施例的冰传送系统104。系统的基部或分流器401可在水不混溶流体界面405下方，并且开口顶部可延伸到界面405上方。部分圆形的形状可与切向流喷嘴402组合以在IHEX罐105的底部处或附近产生漩涡状流。这种流动模式可以使在罐底部的水和冰一起保持为浆状。漩涡状流还可防止冰在水-不混溶流体界面405处或附近形成较大的块体并潜在地阻塞出口流。分流器401可由疏冰材料制成或涂覆有疏冰材料，以防止冰在内表面或外表面上结块。可更改分流器的形状，以改变冰浆的流动特性，例如将分流器的形状制成完全圆形或在本质上更呈方形。同样，在分流器401的内部容积内可以有疏冰挡板或分流器(未示出)以修改流动模式。也可以有一个或多个喷嘴402以进一步改变流动特性。

传送系统出口403可连续地从IHEX罐105的底部移除冰浆。可以有一个或多个出口，且其可以在分流器401的底部或侧面。传送系统104的尺寸可以足够大以确保小的冰团块通过，同时足够小以保持足够高的流速以避免冰块团聚。传送系统104的管道可通过阀或连接点404穿过隔壁而离开IHEX罐105。水-不混溶流体界面405可升高或降低以调节浆料生产动力学、不混溶流体传送或液滴界面层位置。

参照图5，示出了根据一个或多个实施例的融冰方法。在外部存储罐106中存储的冰501可以是浆状或固体形式。在外部存储罐106中还可以存在空气、不混溶流体和液态水，或其组合。泵110可输送水或冰浆以冷却第二外部热交换器109。被加温的返回流体可通过流动分配器502重新进入外部存储罐106，流动分配器502可以是一个或多个喷头、喷嘴、喷雾器或其它工作流体分散机构。该流动可试图最大化冰的融化，同时最小化热短路的可能性。

可以使用多种传感器和控制器来确保图1所示的热能存储系统的最佳操作。传感器可以包括但不限于如下的那些(图中未示出)。IHEX 101可具有温度传感器和冷却剂流量传感器以测量系统冷却速率。罐105和106可以具有温度计以测量不同的流体层温度。同样，流量计可位于液滴分配器103和冰传送系统104处，以测量冰的生产和存储速率。外部存储罐106可具有超声波液位传感器，以确定所存储的冰的量。外部热交换器109可具有温度计和流量计，以确定所利用的冷却负载。各种传感器可监测操作条件，以确保系统的安全操作。其它各种传感器可测量环境条件，例如当前电力需求和成本、温度和湿度。遍布整个系统的控制器可以允许响应于变化的输入来调节操作条件。控制器可包括但不限于变频驱动、阀或其它流动控制器，以调节系统中的流量。同样，在IHEX罐和外部热交换器之间可以存在连接，于外部存储罐106设置旁路，从而允许对系统条件作出受控响应，以最大化效率并降低存储使用。这种旁路可导致IHEX 101以IHEX仅冷却液态PCM而不导致任何相变转变的方式操作，同时可从存储在外部存储罐中的冷的或固态的PCM提供或不提供额外的冷却。这种旁路也可以在已经超过存储罐106的存储容量并且IHEX和外部热交换器“按需”运行的情况下使用。换句话说，系统可以按这样的方式操作，即在IHEX中发生的充入和在外部热交换器中发生的排放以相同的速率或接近相同的速率发生。

当在这样的操作模式下操作时，存储罐106可以提供或可以不提供额外的、补充的冷却。在一个或多个实施例中，IHEX罐105可向外部用于冷却的热交换器或其它外部设备提供冰浆，例如，其可具有作为高冷却密度介质的优点，并且可在高密度冷却应用(例如，高功率计算)中具有优势。在其他实施例中，IHEX罐105可将冷却的液态PCM提供给外部冷却、热交换器或其它外部设备。例如，这对于空气调节低冷却密度应用(例如，空气调节)可具有高效得多的优点。

可以存在控制计算机以自主并安全地控制系统。计算机可以对系统进行操作以最小化电力成本。这可以通过均衡客户负载或最小化高峰需求来实现。计算机还可操作为确保在设定的时间段内最大化系统排放速率，而不管高峰需求小时数和电力成本。同样，计算机可操作为维持一定的冰存储储备，从而为紧急操作提供弹性。控制计算机内的算法可允许系统响应环境变化和/或消费者需求。

除非另外定义，否则所使用的所有技术和科学术语的含义与这些系统、装置、方法、过程和组合物所属领域的技术人员通常理解的含义相同。

单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物，除非上下文另有明确规定。

如这里和所附权利要求中所使用的，词语“包括”、“具有”和“包含”及其所有语法变化均旨在具有开放的、非限制性的含义，其不排除额外的元件或步骤。

“任选地”是指随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生。说明书包括事件或情况发生的实例和不发生的实例。

当使用词语“大约”或“约”时，该术语可表示值的变化可高达±10％、高达5％、高达2％、高达1％、高达0.5％、高达0.1％或高达0.01％。

可以将范围表达为从约一个特定值到约另一个特定值，包括端值。在表达这样的范围的情况下，应当理解，另一个实施例是从该一个特定值到该另一个特定值，以及该范围内的所有特定值及其组合。

尽管本公开包括有限数量的实施例，但是本领域的技术人员在受益于本公开的情况下将认识到，可以设计出不脱离本公开的范围的其他实施例。因此，范围应该仅由所附权利要求来限定。

Claims (23)

1.一种热交换系统，包括：

疏冰热交换(IHEX)罐；

在所述IHEX罐中容纳的相变材料(PCM)；

在所述IHEX罐中容纳的不混溶液体层，其中，所述不混溶液体层的密度低于固态PCM和液态PCM的密度，并且所述PCM和所述不混溶液体层在PCM-不混溶液体界面处接触；

位于所述不混溶液体层内的热交换器；以及位于所述热交换器上方的分配器，该分配器被配置为将多个液态PCM液滴引入到所述不混溶液体层中；

传送机构，该传送机构被配置为从所述IHEX罐移除所述PCM；以及

外部存储罐，该外部存储罐被配置为接收所移除的PCM。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述热交换器涂覆有疏冰聚合物涂层。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述疏冰聚合物涂层选自由聚六氟丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚三氟乙烯、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)或其组合组成的组。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述PCM是水。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述PCM包括冰成核剂或冰点调节剂中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分配器在所述不混溶液体中产生体积在1μL到500μL范围内的PCM液滴。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述分配器包括开口阵列，每个开口的直径为1/64英寸至1/8英寸，间隔为1/4英寸至1英寸。

8.根据权利要求1所述的系统，其种，所述热交换器是板式热交换器。

9.根据权利要求8所述的系统，其种，所述热交换器包括一个或多个板，所述一个或多个板相对于水平面的板角为25°至85°。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传送机构包括：

一个或多个流动入口，用于供应液体以搅动固态PCM和液态PCM的混合物；

出口管，用于从所述IHEX罐移除所述PCM；

在所述PCM-不混溶液体界面水平处的PCM液滴层。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述传送机构被配置为以环形模式搅动所述PCM。

12.一种储能系统，包括根据权利要求1所述的热交换系统，所述储能系统还包括：

热交换器入口和热交换器出口，其中，所述热交换器入口和所述热交换器出口在充入和排放期间在所述热交换系统和一个或多个工艺单元之间提供热连通。

13.根据权利要求12所述的储能系统，还包括位于所述热交换罐外部的一个或多个存储容器。

14.根据权利要求13所述的储能系统，还包括一个或多个泵，用于在所述热交换罐和所述一个或多个存储容器或外部设备之间传送所述PCM、所述不混溶流体或两者。

15.根据权利要求14所述的储能系统，还包括油回收机构，所述油回收机构包括：

位于所述存储容器中、在所述PCM-不混溶液体界面处的一个或多个撇油器；

在所述一个或多个撇油器、一个或多个泵以及一个或多个存储容器之间的一个或多个流体连接。

16.一种用于在传热流体和相变材料(PCM)之间交换热量的热交换方法，所述方法包括：

在罐中容纳不混溶液体层；

将多个液态PCM液滴送入所述罐中靠近所述罐的顶部的位置；

使所述多个液态PCM液滴在热交换器上接触并冷却所述液态PCM液滴，产生过冷的液态PCM、部分冻结的液态PCM或固态PCM；

从所述罐传送所述固态PCM。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括通过疏冰聚合物涂层和所述热交换器的表面上的所述不混溶液体来阻止所述固态PCM在所述热交换器的所述表面上的积聚。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述方法还包括通过在所述PCM和所述不混溶液体之间的界面处保持液滴层、用液态PCM入口流搅动所述PCM层、以及从所述罐移除所述液态PCM来传送所述部分冻结的PCM。

19.一种使用根据权利要求1所述的系统的储能方法，所述方法包括：

通过冻结所述液态PCM来对所述系统进行充入；

通过融化所冻结的PCM来对所述系统进行排放，

所述储能方法还包括在充入期间阻止所冻结的PCM在所述热交换器上的积聚。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，充入包括：

将液态PCM从一个或多个次级存储罐或外部PCM热交换器泵送到所述热交换罐；

使所述液态PCM与所述热交换器接触；

使用冷的传热流体冷却、过冷、部分冻结或完全冻结与所述热交换器接触的所述液态PCM，产生冻结的、部分冻结的或液态PCM；

在所述液态PCM和所述不混溶液体层之间的界面处收集所述热交换器下方的冻结或部分冻结的PCM；

将所述冻结或部分冻结的PCM保持在流体悬浮液中；并且

将所述液态PCM传送到所述一个或多个次级存储罐。

21.根据权利要求19所述的方法，其中，排放包括：

将冷PCM从所述存储罐泵送通过外部热交换器；

部分融化所述冷PCM、提高所述冷PCM的温度或两者都进行；并且

降低待冷却流体的流体温度。

22.根据权利要求19所述的方法，其中，排放使用：

外部PCM热交换器，其操作包括：

将冷PCM从所述IHEX罐泵送通过外部热交换器；

部分融化所述冷PCM、提高所述冷PCM的温度或两者都进行；并且

降低所述热交换器另一侧的流体温度。

23.根据权利要求19所述的方法，其中，排放包括：

将冷PCM从所述存储罐直接泵送到与期望被冷却的热负载相关联的管道基础设施；

部分融化所述冷PCM、提高所述冷PCM的温度或两者都进行；并且

冷却所述热负载。

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