ES2940829T3 - Acumulador de calor con carriles como cuerpos de almacenamiento de calor - Google Patents

Abstract

Un acumulador de calor comprende cuerpos acumuladores de calor (10) para almacenar energía térmica, una carcasa (2) en la que se alojan los cuerpos acumuladores de calor (10); y al menos una línea (7) para un fluido de transferencia de calor (6) para suministrar energía térmica a los cuerpos de almacenamiento de calor (10) y/o para retirarla de los cuerpos de almacenamiento de calor (10). Cada uno de los cuerpos acumuladores de calor (10) comprende un carril metálico (11) de forma alargada, cuya sección transversal presenta un alma (12) entre extremos ensanchados (13, 14). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Acumulador de calor con carriles como cuerpos de almacenamiento de calor

CAMPO TÉCNICO

[0001] La presente descripción se refiere a un dispositivo de almacenamiento térmico y a un método para operar un dispositivo de almacenamiento térmico.

ANTECEDENTES

[0002] En el curso de un suministro de energía respetuoso con el clima con emisiones de CO2 reducidas, los acumuladores de calor son cada vez más importantes. Por ejemplo, la energía eléctrica, que se obtiene con plantas fotovoltaicas o eólicas cuando hay mucho sol o viento, puede convertirse en calor y almacenarse como energía térmica en un acumulador de calor. La energía puede ser extraída en momentos posteriores, por ejemplo, para calefacción o para generar energía eléctrica mediante unidades turbina-generador, tal y como describe el solicitante en la Patente Europea EP 3379040 B1.

[0003] Un acumulador de calor genérico comprende cuerpos acumuladores de calor para almacenar energía térmica, una carcasa en la que se alojan los cuerpos acumuladores de calor y al menos una tubería para un fluido caloportador para suministrar energía térmica a los cuerpos acumuladores de calor y/o para alejarlos de los cuerpos acumuladores de calor. De manera correspondiente, en un método genérico para operar un acumulador de calor, en el que los cuerpos acumuladores de calor para almacenar energía térmica se alojan en una carcasa, la energía térmica se suministra a los cuerpos acumuladores de calor y/o se conduce lejos de los cuerpos acumuladores de calor con una transferencia de calor líquido.

[0004] En general, los cuerpos de almacenamiento de calor deben tener, entre otras cosas, la mayor capacidad calorífica posible, poder calentarse a las temperaturas más altas posibles para una alta eficiencia y ofrecer una gran superficie de contacto para un rápido intercambio de calor. Además, debería ser posible un gran número de ciclos consistentes en fases de calentamiento y enfriamiento sin dañar o desgastar el acumulador de calor. Los acumuladores de calor simples, como los descritos en el documento DE 102011 007335 A1, utilizan bloques de hormigón como cuerpos acumuladores de calor. Sin embargo, para evitar daños, dicho acumulador de calor solo debe operarse a temperaturas y cambios de temperatura moderados. Además, una forma de bloque ofrece solo una pequeña área de contacto y, por lo tanto, una transferencia de calor relativamente lenta. Los acumuladores de calor que utilizan piedras, material a granel o materiales porosos similares como cuerpos acumuladores de calor ofrecen una mayor superficie de contacto. Sin embargo, las altas temperaturas o numerosos ciclos de calentamiento pueden provocar fracturas, a través de las cuales el material a granel colapsa y no permite una transferencia de calor eficiente, p. ej. es posible que fluya un gas.

[0005] Por el contrario, pueden lograrse temperaturas más altas y, por lo tanto, un mayor grado de eficiencia con una gran estabilidad a largo plazo si se utilizan cuerpos metálicos de almacenamiento de calor, por ejemplo, de acero. Tal acumulador de calor genérico es descrito por el solicitante en la patente europea EP 3 139 107 B1. En este caso, se utilizan varias placas de acero como cuerpos metálicos acumuladores de calor, que se apilan una encima de otra y entre las que se disponen tubos intercambiadores de calor. Sin embargo, cuando el acumulador de calor funciona en un amplio rango de temperatura, la expansión térmica puede causar problemas, particularmente cuando los tubos del intercambiador de calor, que están a una temperatura diferente a la de las placas de acero, están en contacto directo con las placas de acero. En otro concepto, las barras de metal en particular fueron descritas por el solicitante como cuerpos de almacenamiento de calor, como se publicó en los documentos WO 2019/025182 A 1, EP 3633 303 A1 y EP 3647677 A1. Las varillas de metal pueden disponerse verticalmente o espaciarse horizontalmente mediante soportes adecuados. Si bien los objetivos generales mencionados anteriormente ya se logran en gran medida de esta manera, también sería deseable lograr la mayor capacidad de almacenamiento posible y opciones de carga y descarga rápidas con una estructura simple. El documento DE 1005673 B da a conocer un acumulador de calor según el preámbulo de la reivindicación 1 y describe un intercambiador de calor en el que barras de hierro dobladas como horquillas para el cabello están suspendidas en un canal como cuerpos acumuladores de calor. El medio emisor de calor y el medio a calentar fluyen alternativamente a través del canal, de modo que las varillas de hierro, dobladas como horquillas, absorben o desprenden calor. La forma de horquilla permite colgar las barras de hierro, lo que a su vez facilita sacudir las barras de hierro para limpiarlas.

RESUMEN

[0006] Un objeto de la invención puede verse como la especificación de un acumulador de calor y un método que permite un almacenamiento de calor particularmente eficiente con una estructura simple.

[0007] Este objeto se logra mediante el acumulador de calor con las características de la reivindicación 1 y mediante el método con las características de la reivindicación 12.

[0008] En el acumulador de calor del tipo mencionado anteriormente, según la invención, cada uno de los cuerpos del acumulador de calor comprende un carril metálico de forma alargada, cuya sección transversal presenta una nervadura entre extremos ensanchados.

[0009] Asimismo, en el método del tipo mencionado anteriormente, según la invención, cada uno de los cuerpos acumuladores de calor dispone de un carril metálico de forma alargada, cuya sección transversal presenta una tira entre extremos ensanchados.

[0010] Debido a que la tira es más delgada que los extremos ensanchados, un espacio libre con una superficie de contacto relativamente grande prevista para el intercambio de calor. La estabilidad mecánica es alta debido a esta forma de sección transversal, que también puede describirse como una forma de doble T. También es posible un soporte estable, en particular un apilamiento sin riesgo de pandeo, por ejemplo, si los carriles están dispuestos de manera imprecisa. Los extremos extendidos, es decir, uno o ambos extremos, ofrecen una masa relativamente alta y, por lo tanto, una gran capacidad calorífica. En comparación con los acumuladores de calor descritos al principio, la invención consigue una gran capacidad de almacenamiento de calor con una gran superficie y al mismo tiempo una alta estabilidad, sin necesidad de configuraciones complejas o costosas.

Configuraciones opcionales

[0011] Las variantes del acumulador de calor según la invención y el método según la invención son el objeto de las reivindicaciones dependientes y se explican en la siguiente descripción.

Forma de los carriles

[0012] Opcionalmente, en sección transversal, uno de los extremos ensanchados puede formar un soporte de fondo plano. La base puede colocarse sobre una superficie y ofrece una base segura debido a su parte inferior plana. Los carriles se pueden apilar de manera segura colocando la base de un carril en un carril debajo.

[0013] Adicional o alternativamente, uno de los extremos ensanchados puede formar una cabeza de carril en sección transversal. La cabeza del carril se puede redondear y conectar directamente al alma. El ancho de la cabeza del carril es mayor que el ancho del alma, que también puede denominarse área central entallada. Si el otro extremo común forma un pie, el ancho de la cabeza del carril es opcionalmente menor que el ancho del pie. La cabeza del carril proporciona una masa relativamente grande y, por lo tanto, una gran capacidad de almacenamiento de calor. Una masa de la cabeza del carril puede constituir, por ejemplo, al menos el 30% o al menos el 40% de la masa total del carril. En la sección transversal del carril (perpendicular al eje longitudinal del carril), esto significa que un área de la sección transversal de la cabeza del carril constituye al menos el 30% o al menos el 40% del área de la sección transversal del carril. El redondeo o curvatura opcional de la cabeza del carril se refiere a un lado de la cabeza del carril opuesto a la tira y evita un área de contacto excesivamente grande con el lado inferior plano de un carril adyacente cuando los carriles se apilan uno encima del otro. Como resultado, la disposición general de múltiples carriles con cabezas de carril arqueadas ofrece un área de superficie más grande y, por lo tanto, un intercambio de calor más rápido para formar un fluido caloportador.

[0014] Un ejemplo adecuado de carriles son las vías férreas/vías ferroviarias, ya que se fabrican para trenes u otros vehículos sobre carriles. Los carriles de ferrocarril combinan las ventajas de forma antes mencionadas y típicamente consisten en un acero adecuado o una aleación de acero, lo que permite la operación de almacenamiento de calor a altas temperaturas de, por ejemplo, más de 600 °C, sin que esto esté asociado con un desgaste rápido del material.

Disposición de los carriles

[0015] Al menos algunos de los carriles pueden disponerse uno al lado del otro, por lo que no es necesaria una conexión mecánica rígida entre los carriles. Las dilataciones térmicas de los carriles no conducen por tanto a fracturas o tensiones excesivas, ya que los carriles pueden dilatarse o contraerse térmicamente entre sí cuando se producen gradientes de temperatura dentro del acumulador de calor.

[0016] En particular, los carriles se pueden apilar en la carcasa en varios niveles o capas. Los carriles de una capa pueden descansar directamente sobre los carriles de una capa inferior. Los carriles pertenecientes a la misma capa pueden disponerse sustancialmente paralelos entre sí. Aparte de los carriles dispuestos exactamente paralelos entre sí, esto también puede incluir ángulos entre los ejes longitudinales de los carriles de hasta 10° o hasta 15°. Los carriles de una capa directamente adyacente pueden estar dispuestos transversalmente, en particular perpendicularmente a ésta, de modo que un carril descanse sobre varios carriles que se encuentran debajo. Esto asegura una base segura sin el riesgo de que los carriles de una capa superior caigan involuntariamente entre los carriles de una capa inferior.

[0017] Todos los carriles pueden sentarse sobre sus respectivas bases. En la capa inferior de carriles, los pies descansan así sobre un sustrato, mientras que los pies de las otras capas descansan cada uno sobre carriles situados debajo. Alternativamente, sin embargo, algunos carriles también pueden estar dispuestos de forma giratoria, de modo que su base apunte hacia un lado o hacia arriba y, si es necesario, su cabeza de carril apunte hacia abajo. En particular, los carriles adyacentes pueden apoyarse alternativamente sobre su base o su cabeza de carril, es decir, dentro de la misma capa, los carriles se alinean alternativamente con su base o su cabeza hacia abajo. Como resultado, se puede acomodar otro carril en un espacio libre entre dos carriles que se apoyan en sus respectivas bases, de modo que se proporciona una mayor capacidad de almacenamiento de calor en el mismo espacio y al mismo tiempo las superficies de los carriles permanecen también accesibles por un fluido caloportador.

[0018] Las variantes descritas, en las que los carriles se apilan aproximadamente encima de otros, también se pueden modificar de manera que los carriles no se toquen entre sí directamente, sino que estén separados, por ejemplo, mediante placas de separación (metálicas) o placas perforadas.

[0019] En principio, los carriles se pueden disponer alternativamente de pie, de modo que sus ejes longitudinales sean verticales y la sección transversal descrita forme la huella del carril respectivo. En esta forma de realización, también se consiguen las ventajas antes mencionadas, en particular, la forma descrita ofrece una superficie de contacto suficiente para un rápido intercambio de calor, con una alta estabilidad mecánica al mismo tiempo. Si los carriles se colocan en contacto directo entre sí, se puede ofrecer una gran capacidad de almacenamiento de calor en un espacio pequeño con una gran área de intercambio de calor. En comparación, por ejemplo, con cuerpos de almacenamiento de calor alargados con una sección transversal circular o cuadrada, las formas según la invención proporcionan una superficie mayor con la misma área de sección transversal/capacidad de almacenamiento de calor. Además, cuando los carriles adyacentes están en contacto directo, la mayor parte de la superficie del carril permanece accesible para un fluido caloportador, en contraste con las barras con una sección transversal cuadrada, por ejemplo, donde una gran proporción de sus superficies ya no son accesibles para un fluido caloportador por contacto superficial.

Fluido caloportador y fuente de calor

[0020] En principio, el fluido caloportador puede ser cualquier gas o mezcla de gases, vapor o cualquier líquido, por ejemplo, agua o aceite térmico. Una mezcla de gases puede ser, en particular, aire ambiente o un gas inerte que, por ejemplo, tenga un contenido reducido de humedad y/u oxígeno para evitar la corrosión. En algunas variantes de la invención, el fluido caloportador se usa tanto para calentar los cuerpos de almacenamiento de calor como (en otras ocasiones) para eliminar el calor de los cuerpos de almacenamiento de calor. En otras variantes de la invención, el fluido caloportador se utiliza únicamente para calentar los acumuladores de calor o únicamente para evacuar el calor de los acumuladores de calor. En estas variantes, un segundo fluido caloportador puede conducirse por separado del fluido caloportador mencionado anteriormente, utilizándose uno de los fluidos caloportadores únicamente para suministrar calor y el otro de los fluidos caloportadores únicamente para disipar calor. Los dos fluidos caloportadores pueden ser fluidos iguales o diferentes. Sin embargo, como se describe con más detalle más adelante, el calor también puede ser suministrado por elementos calefactores en la carcasa, de modo que un solo fluido caloportadores suficiente para eliminar el calor.

[0021] El fluido caloportador se puede acomodar en cavidades que se forman entre los pies, cabezas y almas de carriles adyacentes respectivamente. Puede fluir directamente a lo largo de los carriles y, por lo tanto, tocar los carriles directamente.

[0022] Si se usan dos fluidos caloportadores encaminados por separado para suministrar calor a los cuerpos de almacenamiento de calor y para eliminar el calor de los cuerpos de almacenamiento de calor, uno de los fluidos caloportadores puede encaminarse en tuberías entre los carriles, mientras que el otro de los fluidos caloportadores se encuentra en otras tuberías entre los carriles o libremente en los carriles (es decir, tocan los carriles directamente). Las tuberías se pueden presionar o soldar a los carriles para proporcionar un mejor contacto térmico.

[0023] El conducto mencionado inicialmente para un fluido caloportador puede ser un conducto que conduce a la carcasa, fluyendo libremente el fluido caloportador a través de la carcasa. Alternativamente, el conducto también puede incluir tubos dentro de la carcasa para que el fluido caloportador solo fluya a través de los tubos y no a través de otros espacios libres en la carcasa. La línea puede entenderse como un sistema de líneas, que también puede incluir bifurcaciones en varias tuberías que corren una al lado de la otra. Además, la línea puede formar un circuito en el que circula el fluido caloportador, por ejemplo, con la ayuda de una o varias bombas. El circuito puede funcionar completamente dentro de la carcasa o en parte dentro y en parte fuera de la carcasa. A la línea puede estar acoplado un intercambiador de calor, que puede estar situado en particular fuera de la carcasa, para transferir calor al fluido caloportador y/o extraerlo del mismo. Por ejemplo, el intercambiador de calor puede proporcionar intercambio de calor a otro fluido o circuito de fluido. En particular, el calor residual de otro sistema se puede introducir a través del intercambiador de calor, por ejemplo, el calor residual de una planta siderúrgica o central eléctrica, el calor de un gas de escape de un proceso de combustión o el calor liberado de una reacción química exotérmica.

[0024] Opcionalmente, el acumulador de calor también puede incluir elementos calefactores eléctricos, a través de los cuales la energía eléctrica se convierte en energía térmica, que luego se transfiere al cuerpo del acumulador de calor y se almacena allí. Los elementos calefactores pueden estar dispuestos en un circuito del fluido caloportador, de modo que el calor de los elementos calefactores se transfiera a los carriles a través del fluido caloportador. Alternativamente, los elementos de calefacción eléctrica también pueden estar dispuestos entre carriles adyacentes. Se forman cavidades apropiadas para los elementos de calentamiento entre los carriles en sección transversal por la tira y los dos extremos engrosados de un carril y por una porción periférica de al menos un carril adyacente. En principio, los elementos calefactores pueden diseñarse de cualquier manera, por ejemplo, generando calor debido a su resistencia eléctrica.

Propiedades generales

[0025] En principio, se puede utilizar cualesquiera paredes deseadas, que rodean el cuerpo acumulador de calor. La carcasa puede incluir aislamiento térmico para reducir la pérdida de calor desde los cuerpos de almacenamiento de calor hacia un entorno exterior a la carcasa. En algunas formas de realización, la carcasa forma los confines para el fluido caloportador. Si el fluido caloportador es gaseoso o en forma de vapor, la carcasa se puede diseñar para que sea hermética al gas excepto por las conexiones de fluido. Los puertos de fluido pueden estar conectados a la línea de fluido caloportador para transportar el fluido caloportador a través de la carcasa. En principio, la carcasa también se puede llenar con un líquido como fluido caloportador, estando los carriles sumergidos en el líquido. En otras formas de realización, las paredes de la carcasa no contactan directamente con el fluido caloportador, sino que el conducto del fluido caloportador incluye una pluralidad de tubos que se extienden a través de la carcasa a lo largo de los carriles.

[0026] La forma alargada de los carriles puede entenderse en el sentido de que una dimensión longitudinal de un carril es al menos 5 veces o al menos 10 veces mayor que el ancho y/o la altura del carril, entendiéndose el ancho y la altura perpendicularmente a la dirección longitudinal. La sección transversal es perpendicular a la dirección longitudinal. Su forma de sección transversal puede ser constante a lo largo de toda la dirección longitudinal del carril. En principio, el carril también puede estar curvado a lo largo de su dirección longitudinal.

[0027] Las propiedades de la invención descritas como características adicionales del dispositivo también dan como resultado variantes del método según la invención cuando se usa según lo previsto. Por el contrario, el acumulador de calor también se puede configurar para llevar a cabo las variantes del método descritas.

DESCRIPCIÓN ABREVIADA DE LAS FIGURAS

[0028] A continuación, se adjuntan otros efectos y características de la invención con referencia a las figuras esquemáticas descritas en:

FIG. 1 es una representación esquemática de una forma de realización de un acumulador de calor de la invención;

FIG. 2 muestra esquemáticamente una sección transversal de un carril de ejemplos de realización de un acumulador de calor de la invención;

FIG. 3 es una representación esquemática de otra forma de realización de un acumulador de calor de la invención; y

FIG. 4 es una vista en sección transversal esquemática de un conjunto de carriles de una forma de realización de un acumulador de calor de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE FORMAS DE REALIZACIÓN EJEMPLARES

[0029] A continuación, se describen diversas formas de realización ejemplares con referencia a las figuras. Los componentes que son iguales y tienen el mismo efecto generalmente se identifican con los mismos números de referencia.

Formas de realización de la FIG. 1 y 2

[0030] A continuación, se describe con referencia a la FIG. 1 una forma de realización de un acumulador de calor según las FIGs. 1 y 2. FIG. 1 muestra esquemáticamente un acumulador de calor 1 con varios carriles 11 como cuerpos de acumulador de calor 10. La FIG. 2 muestra una sección transversal de uno de los carriles 11.

[0031] El acumulador de calor 1 comprende una carcasa 2 en la que están alojados varios carriles 11 como cuerpos de acumulador de calor 10. Una tubería 7 para fluido caloportador 6 lleva a la carcasa 2. En el ejemplo representado, una tubería 7 lleva a la carcasa 2, de modo que el fluido caloportador 6 puede fluir libremente a través de la carcasa 2 a lo largo de los carriles 11. Con la tubería 7 se forma un circuito 7A para el fluido caloportador 6, de modo que pueda circular a lo largo de los cuerpos acumuladores de calor 10, por ejemplo, con ayuda de bombas (no representadas aquí).

[0032] La tubería 7 está acoplada térmicamente a un intercambiador de calor 3 para transferir energía térmica entre el fluido caloportador 6 en la tubería 7 y otro fluido en una línea separada 4. El intercambiador de calor 3 se puede usar en particular para extraer calor del acumulador de calor 1, de modo que el fluido en la línea 4 se calienta y se puede usar, por ejemplo, para alimentar un sistema de calefacción de agua caliente o de un edificio. Al diseñarlo como un acumulador de calor de alta temperatura, el fluido calentado en la línea 4 también es adecuado para generar energía eléctrica. La energía térmica también se puede introducir utilizando un intercambiador de calor que, como el intercambiador de calor 3 mostrado, está acoplado térmicamente a la tubería 7. En el ejemplo mostrado, sin embargo, están presentes elementos de calentamiento eléctrico 20, que utilizan energía eléctrica para calentar el fluido caloportador 6.

[0033] A diferencia de los acumuladores de calor convencionales, se utilizan varios carriles 11 como cuerpos de acumulador de calor 10, carriles que en el ejemplo mostrado son carriles de ferrocarril. Los carriles 11 están apilados en capas 12A-12D. Una pluralidad de carriles 11 pueden estar dispuestos esencialmente paralelos entre sí y formar así una capa que se extiende horizontalmente 12A, 12B, 12C o 12D. Los carriles 11 de las capas directamente adyacentes, por ejemplo, las capas 12A y 12B, están dispuestas transversalmente entre sí. En el ejemplo mostrado, los carriles 11 de diferentes capas están dispuestos perpendiculares entre sí, pero otros ángulos son posibles. Un carril 11 está así sobre varios, por ejemplo, al menos cinco o al menos diez carriles 11 situados debajo. Se forman cavidades 19 entre los carriles 11, a través de las cuales fluye el fluido caloportador 6. Las cavidades 19 forman así canales a lo largo de la dirección longitudinal de los carriles 11.

[0034] Los carriles 11 pueden tener una sección transversal uniforme a lo largo de su longitud, como se muestra en la FIG. 2 se muestra. En sección transversal, un carril 11 consta de dos extremos separados 13 y 14 que están conectados entre sí por una tira 12 que es más estrecha en comparación. Las zonas mencionadas pueden ser de una sola pieza o al menos del mismo material. El extremo ensanchado 14 representa una base 16, mientras que el extremo separado 13 forma una cabeza de carril 15. La base 16 tiene un lado inferior plano, que es útil para una base segura. Además, el ancho de la base 16 o su lado inferior es mayor que el ancho de la tira 12 y mayor que el ancho de la cabeza del carril 15. El ancho está en una dirección perpendicular al eje longitudinal del carril 11 y perpendicular a la dirección de conexión entre la cabeza del carril 15 y la base 16 para entender. El área del lado inferior de la base 16 está así definida por su ancho y largo.

[0035] La cabeza de carril 15 tiene una masa relativamente grande y por lo tanto permite el almacenamiento de grandes cantidades de energía térmica. Al mismo tiempo, la superficie y, por lo tanto, el intercambio de calor del carril 11 es significativamente mayor que, por ejemplo, una barra rectangular de la misma longitud y área de sección transversal. Dado que el ancho de la cabeza de carril 15 es menor que el ancho de la base 16, el lado inferior de otro carril dispuesto en la cabeza de carril 15 permanece accesible. Como resultado, la energía térmica se puede intercambiar mejor que en el caso de una sección transversal en doble T simétrica, que tiene una forma idéntica a la base en lugar de una cabeza de carril. Además, el área de superficie en la que los carriles 11 pueden intercambiar energía térmica con un fluido caloportador aumenta aún más si se redondea al menos un lado superior de la cabeza del carril 15, porque esto reduce el área de contacto con un carril adyacente.

[0036] Mientras que se muestra una disposición de carriles 11 en la FIG. 1 en la que las direcciones longitudinales de todos los carriles 11 se extienden en un plano horizontal y los carriles 11 se apilan uno encima del otro, muchos de los efectos y ventajas descritos también se logran con modificaciones en las que los carriles 11 están en posición vertical y sus ejes longitudinales están dispuestos para que se extiendan en la dirección vertical. Opcionalmente, los carriles 11 dispuestos verticalmente pueden apoyarse sobre una placa perforada de modo que se facilite un flujo continuo de fluido caloportador a lo largo de sus ejes longitudinales. Otra disposición posible de los carriles 11 se describe a continuación con referencia a la FIG. 3.

Forma de realización de la FIG. 3

[0037] La FIG. 3 muestra otra variante de realización de un acumulador de calor 1 según la invención. Esta variante difiere del ejemplo de realización descrito anteriormente por la disposición de los carriles 11. Se trata también de carriles de ferrocarril que están dispuestos con su eje longitudinal en dirección horizontal. Sin embargo, dentro de una capa (es decir, de la misma altura), la base 16 y la cabeza del carril 13 apuntan alternativamente hacia abajo. Entre dos carriles 11, que están en su base 16, se dispone así un carril 11 invertido. Como resultado, se reduce el volumen entre los carriles 11, que en principio está disponible para un fluido caloportador. Al mismo tiempo, la superficie accesible de los carriles 11 sigue siendo esencialmente la misma que en el ejemplo de la FIG. 1 (con el mismo número o masa de carriles). Según el fluido caloportador utilizado y las características de flujo deseadas, el diseño de la FIG. 1 o la FIG. 3 es más adecuado.

[0038] La FIG. 3 también ilustra que cuando se apilan los carriles 11, no es necesario orientar cada nivel o capa 12A-12F de forma transversal o perpendicular a los niveles adyacentes. Más bien, aquí los ejes longitudinales de dos carriles 11 dispuestos uno encima del otro son esencialmente paralelos, por ejemplo, en las capas 12A y 12B. El siguiente carril 11 dispuesto sobre él (de la capa 12C) es perpendicular a los dos carriles 11 dispuestos debajo de él. La FIG. 3 también ilustra, a modo de ejemplo, que se pueden usar sujetadores opcionales, como cadenas de metal, para sujetar algunos de los carriles en su lugar a la vez o para facilitar el transporte de los carriles al ensamblar el acumulador térmico.

Forma de realización de la FIG. 4

[0039] La FIG. 4 muestra una disposición alternativa de carriles 11 como se pueden usar en las formas de realización ejemplares de la FIG. 1 o 2. Los espacios o cavidades 19 formados entre los carriles adyacentes 11 contienen nuevamente un fluido caloportador. Además, una tubería 8 atraviesa al menos algunas de las cavidades 19, a través de las cuales se conduce otro fluido caloportador 5. Uno de los dos fluidos caloportadores 5 y 6 se puede usar para introducir calor en el acumulador de calor, mientras que el otro de los dos fluidos caloportadores 5 y 6 se usa para eliminar calor del acumulador de calor.

[0040] Las formas de realización descritas son puramente ilustrativas y son posibles modificaciones de las mismas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, el diseño de la tubería 7 para fluido caloportador se puede cambiar de tal manera que la tubería 7 también se extienda a través de la carcasa 2 o solo en la carcasa 2 y/o que no se forma un circuito cerrado 7A con la tubería 7, sino sólo un suministro y descarga de fluido caloportador 6 a los carriles 11.

En general, la descripción de un elemento debe entenderse como “al menos un” elemento de este tipo. Por ejemplo, también pueden estar presentes múltiples tuberías 7 para conducir fluido caloportador parcialmente por separado o completamente por separado a diferentes carriles 11 en la carcasa 2. Como resultado, los carriles 11 se pueden calentar a diferentes temperaturas o se puede seleccionar de qué carriles se va a tomar el calor, lo que posiblemente puede aumentar la eficiencia del uso de la energía térmica. Además, los dibujos deben entenderse como principios esquemáticos que pueden complementarse con componentes adicionales, por ejemplo, bombas, ventiladores, deflectores de flujo, aislamiento térmico, líneas de alivio de presión, sensores de temperatura y presión u otros cuerpos de almacenamiento de calor además de los carriles descritos.

Lista de números de referencia

[0041]

1 acumulador de calor

2 carcasa

3 intercambiador de calor

4 línea separada/circuito de fluido separado

5 fluido caloportador

6 fluido caloportador

7 tubería para fluido caloportador

7A circuito del fluido caloportador

8 tubería para fluido caloportador

10 acumulador de calor

11 carril

12A-12Fcapas en los carriles 11

12 alma

13, 14 extremos separados

15 cabeza de carril

16 base

19 cavidades entre los carriles 11

20 elementos de calentamiento eléctrico

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un acumulador de calor que comprende

cuerpos acumuladores de calor (10) para almacenar energía térmica;

una carcasa (2) en la que se reciben los cuerpos acumuladores de calor (10); y

al menos una tubería (7) para un fluido caloportador (6) para conducir energía térmica hacia y/o desde los acumuladores de calor (10); caracterizado porque

cada uno de los cuerpos acumuladores de calor (10) incluye un carril metálico (11) de forma alargada, cuya sección transversal comprende una tira (12) entre extremos separados (13, 14).

2. El acumulador de calor según la reivindicación anterior, en el que uno de los extremos más anchos (14) forma en sección transversal una base (16) de fondo plano.

3. El acumulador de calor según la reivindicación inmediatamente anterior,

en el que en sección transversal uno de los extremos separados (13) forma una cabeza de carril (15) que se une directamente a la tira (12) y que tiene un ancho mayor que el ancho de la tira (12) y menor que el ancho de la base (16).

4. El acumulador de calor según la reivindicación inmediatamente anterior,

en el que la masa de la cabeza del carril (15) es al menos el 40% de la masa total del carril (11).

5. El acumulador de calor según una de las reivindicaciones anteriores,

en el que los carriles (11) están formados por carriles de ferrocarril.

6. El acumulador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los carriles (11) están apilados aproximadamente encima de otros en la carcasa (2) en una pluralidad de capas (12A-12F).

7. El acumulador de calor de acuerdo con la reivindicación inmediatamente anterior, en el que los carriles (11) de una misma capa (12B) están dispuestos paralelos entre sí y los carriles (11) de una capa adyacente (12A, 12C) están dispuestos transversalmente a los mismos.

8. El acumulador de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 7,

en el que todos los carriles (11) se apoyan en sus respectivas bases (16) o

en el que los carriles adyacentes (11) se encuentran alternativamente en su base (16) o en su cabeza de carril (15).

9. El acumulador de calor según una de las reivindicaciones 3 a 8,

en el que el fluido caloportador (6) se recibe en cavidades (19) formadas entre las bases (16), cabezas de carril (15) y almas (12) de carriles respectivamente adyacentes (11).

10. El acumulador de calor según una de las reivindicaciones anteriores,

en el que están previstos dos fluidos caloportadores (5, 6) conducidos por separado para conducir el calor a los cuerpos acumuladores de calor (10) y para alejar el calor de los cuerpos acumuladores de calor (10), en los que uno de los fluidos caloportadores (5) se conduce por tuberías (8) entre los carriles (11), y en el que el otro fluido caloportador (6) se conduce libremente a lo largo de los carriles (11) o en otros conductos de tubería entre los carriles (11).

11. El acumulador de calor según una de las reivindicaciones anteriores,

en el que los elementos de calentamiento eléctrico (20) están dispuestos entre carriles (11) adyacentes o en un circuito (7A) del fluido caloportador (6).

12. Un método para operar un acumulador de calor,

en el que los acumuladores de calor (10) para almacenar energía térmica se reciben en una carcasa (2), en el que la energía térmica se conduce a los acumuladores de calor (10) y/o lejos de los cuerpos acumuladores de calor (10) con un fluido caloportador (6), caracterizado porque

cada uno de los acumuladores de calor (10) incluye un carril metálico (11) de forma alargada, cuya sección transversal comprende una tira (12) entre extremos separados (13, 14).