CN217483323U - 用于蓄热***的热交换器和蓄热*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于蓄热***的热交换器和蓄热***，该热交换器包括：阀，其可以基于过程流体的温度将通过热交换器的过程流体引导通过补充的热交换器管。该补充热交换器管可以位于在蓄热***的储存流体的冻结期间可能发生结冰的区域中，但是远离热交换器的标准流路。所述阀可以是热致动阀。该热致动阀可以被设置为当过程流体处于或高于储存流体的熔化温度时将过程流体的流动转向到补充管。方法可以包括：当过程流体处于高于储存材料的熔点的温度时使过程流体选择性地流动通过补充热交换管。

Description

用于蓄热***的热交换器和蓄热***

技术领域

本实用新型涉及用于从蓄热箱的部分中去除固相的***和方法。

背景技术

蓄热箱可以容纳用于通过材料的温度和/或相将能量储存为热能的材料。由于与加热处于特定相时的材料所需的能量相比，相变的潜热相对较大，因此相变可以是用于在蓄热箱中蓄热的高效方法。这种相变可能伴随着材料体积的变化，特别是水在冻结成冰时的膨胀。这可能导致在远离热交换器的位置的蓄热箱中形成固相材料，并且其中，这样的固相材料可能导致一些问题(例如性能降低、难以测量流量和/或损坏蓄热箱的部件)。

实用新型内容

本实用新型涉及用于从蓄热箱的部分中去除固相的***和方法。

蓄热设备中的水在冻结时膨胀，这将使水位升高，使得冰可能形成在蓄热设备的不期望的部分中(例如在包括在蓄热设备中的热交换器盘管上方)。需要单独控制用于去除这种冰的额外加热器，并增加了成本和复杂性。使用热致动阀来引导暖的过程流体通过区域中的额外热交换管来去除这种冰，从而允许***自动地融化不期望的冰，而无需额外的设备或控制装置。阀的自动的、基于温度的操作可以允许热交换器在过程流体绕过区域的冻结模式和过程流体被引导通过需要除冰的区域的解冻模式下操作。

在一个实施例中，用于蓄热***的热交换器包括：热交换流路，其由包括热交换表面的一个或多个管限定。该热交换流路包括被构造成接收过程流体的入口和被构造成允许过程流体离开热交换器的出口。热交换器还包括：一个或多个阀，其沿着热交换器流路定位，一个或多个阀被构造成使过程流体的至少一部分流转向。一个或多个阀被构造成当过程流体的温度高于阈值温度时使过程流体的部分流转向。热交换器还包括：固相去除流路，其由包括热交换表面的第二组一个或多个管限定。固相去除流路包括被构造成接收当过程流体的温度高于阈值温度时由一个或多个阀转向的过程流体的入口和被构造成在热交换流路中的在一个或多个阀下游的点处使过程流体返回到热交换流路的出口。

在一个实施例中，固相去除流路的至少一部分被构造成当蓄热***的蓄热材料处于液态时在蓄热材料的外部。

在一个实施例中，阈值温度高于蓄热材料的相变温度。在一个实施例中，阈值温度在等于或大约35°F与等于或大约40°F之间。

在一个实施例中，一个或多个阀是热致动阀。

在一个实施例中，一个或多个阀位于沿着热交换流路的、与热交换流路的出口相比更靠近热交换流路的入口的位置处。

在一个实施例中，固相去除流路位于热交换流路上方。

在一个实施例中，热交换流路包括具有螺旋形状的一个管。

在一个实施例中，固相去除流路在相对于热交换流路在一个或多个阀的下游小于一英尺的位置处与热交换流路联结。

在一个实施例中，蓄热***包括如上所述的热交换器和容纳蓄热材料的箱体。在蓄热***的一个实施例中，固相去除流路位于热交换流路上方。在蓄热***的一个实施例中，蓄热材料包括水。在一个实施例中，蓄热***还包括：料位传感器，其被配置为确定箱体中的蓄热材料的料位。在蓄热***的一个实施例中，当蓄热材料处于液态时，固相去除流路位于箱体中的蓄热材料的料位上方。在蓄热***的一个实施例中，热交换流路包括具有螺旋形状的一个管。

在一个实施例中，一种熔化蓄热***中的蓄热材料的方法包括：在高于蓄热材料的熔点的温度下将过程流体的流引导到热交换流路中。该方法还包括：致动沿着热交换流路布置的阀，使得当阀处的过程流体处于或高于阈值温度时，过程流体的流的至少一部分被引导到固相去除流路中。该方法还包括：在固相去除流路中的过程流体与接近固相去除流路的蓄热材料之间交换热量。

在方法的一个实施例中，蓄热材料包括水。在方法的一个实施例中，当蓄热材料处于液态时，固相去除流路位于箱体中的蓄热材料的料位上方。在方法的一个实施例中，阀由过程流体的温度自动地致动。

在一个实施例中，一种操作蓄热***的方法包括：根据上述方法熔化蓄热材料并冻结蓄热材料。蓄热材料的冻结包括：在低于蓄热材料的熔点的温度下将过程流体的流引导到热交换流路中，使得过程流体从蓄热材料吸收能量，过程流体的流继续通过热交换流路，经过阀。

附图说明

图1示出了根据实施例的蓄热***。

图2示出了根据实施例的用于蓄热***的热交换器。

图3示出了根据实施例的用于冻结和熔化蓄热材料的方法的流程图。

图4示出了根据实施例的建筑物供暖、通风、空调与制冷(HVACR)***的示意图。

具体实施方式

本实用新型涉及用于从蓄热箱的部分中去除固相的***和方法。

图1示出了根据实施例的蓄热***。蓄热***100包括蓄热箱102和热交换器104。热交换器104包括一个或多个管106，管106限定从入口108延伸到出口110的热交换流路。阀112沿着由管106限定的热交换流路定位。阀112被构造成使得其可以将流体从热交换流路转向到限定固相去除流路的补充盘管114。固相去除流路从阀112延伸到沿着热交换流路在阀112与出口110之间的点。

蓄热***100是被构造成将热能储存到蓄热材料和/或从其提取热能的***。在一个实施例中，蓄热材料是在预定温度下经历相变的相变材料。在一个实施例中，蓄热材料包括水和可选的一种或多种添加剂(作为非限制性示例，例如乙二醇)。在一个实施例中，蓄热材料是水。在一个实施例中，蓄热***100可以以包含在蓄热材料中的热的形式储存能量，例如通过升高蓄热材料的温度或将蓄热材料从固相转换成液相。在一个实施例中，蓄热***100可以通过允许能量被经过热交换器104的过程流体从蓄热材料去除来提供能量。从蓄热材料去除能量可以采取降低蓄热材料的温度和/或将蓄热材料的相从液体改变为固体的形式。蓄热***100可集成到例如供暖、通风、空调与制冷(HVACR)***中，以例如吸收和储存来自建筑物废热的能量，并提供储存的能量，以支持建筑物供暖，例如如图4所示和如下所述。

蓄热箱102是被构造成容纳大量蓄热材料的箱体。该箱可以具有限定内部容积的任何合适的形状，该内部容积可以容纳固相和液相两者的蓄热材料。蓄热箱102还可以包括用于支撑热交换器104、传感器116或这种蓄热箱的任何其他合适特征的特征。

在一个实施例中，容纳在蓄热箱102中的蓄热材料可以是在变成固相时膨胀的相变材料。在这样的实施例中，蓄热箱102中的相变材料的料位可以从液体料位L升高到较高的固体料位S。在较高的固体料位S处，固体蓄热材料可以形成在箱102、热交换器104和/或蓄热***100的不接近热交换器104的热交换流路的其它部分的特征上。这可能导致材料不能吸收大量的能量，并且其存在可能损害部件(例如热交换器)的功能，扰乱蓄热材料通过蓄热箱102的循环，和/或损坏蓄热***100的部件。

热交换器104是至少部分地位于蓄热箱102内并且被构造成在通过热交换器104的过程流体与蓄热箱102中的蓄热材料之间交换热量的热交换器。热交换器104中的过程流体的温度可以确定能量是被添加到蓄热箱102中的蓄热材料还是从蓄热材料去除。当过程流体处于比蓄热材料相对更高的温度时，能量可以由蓄热材料从过程流体吸收，添加到储存在蓄热箱102中的能量。当过程流体处于相对较低的温度时，能量可以由过程流体从蓄热材料吸收，过程流体从储存在蓄热箱102中的材料取得能量。过程流体可以是用于在包括蓄热***100的***中交换热量的任何合适的过程流体。过程流体的非限制性示例包括乙二醇、水与防冻添加剂(例如乙二醇)的混合物等。在一个实施例中，过程流体是冻结点低于蓄热材料的冻结点的流体。

热交换器104包括限定热交换流路的一个或多个管106。管可以由导热材料制成，该导热材料被选择为允许能量容易地在蓄热材料与容纳在一个或多个管106内的过程流体之间传递。由一个或多个管106限定的热交换流路允许过程流体被运送通过热交换器104，使得其可以与容纳在蓄热箱102内的蓄热材料交换能量。热交换流路可以在液体料位L下方的蓄热箱102中延伸通过蓄热箱。在一个实施例中，当一个或多个管106在图1中提供的视图中水平延伸时，一个或多个管106在蓄热箱102内形成螺旋，如通过倾斜可以看出的。热交换流路可以在入口108处接收过程流体，然后过程流体被引导通过一个或多个管。热交换流路可以延伸到出口110，在该出口处过程流体离开热交换器104。

沿着热交换流路包括阀112。阀112可以位于沿着热交换流路的任何合适的点处。在一个实施例中，阀112可以接近热交换器104的入口108。在一个实施例中，可以朝向热交换流路的更靠近入口108而不是出口110的端部包括阀112。阀112的位置可以基于例如在操作期间在管106中的不同点处的过程流体的温度、压力、流速等来选择。在一个实施例中，阀112的位置还可以基于阀112和补充盘管114的可用空间、补充盘管114的形状和位置、用于安装和/或维护的阀112的可接近性或其它这样的因素。在一个实施例中，例如基于过程流体相对于其在热交换流路中的位置的温度，可以优选地包括更靠近入口108而不是出口110的阀112。阀112是任何合适的阀，其可选择性地引导一些或全部流体流通过热交换流路到达补充盘管114，或继续通过热交换流路到达出口110。阀112可以是混合阀或分流阀，其被构造成在热交换流路和固相去除流路之间分配流。阀112可以自动控制，而无需手动操作或人工决策，而是响应于条件或响应于由控制器(例如控制器120)直接控制。阀112可以基于过程流体的温度来控制。在一个实施例中，阀112是可以由阀112处的过程流体的温度直接致动的阀。在一个实施例中，阀112是自致动恒温阀。在一个实施例中，阀112可以是基于包括蓄热***100的***的模式操作的可控阀。在一个实施例中，阀112可以是接收基于过程流体的测量温度的控制信号的可控阀。当过程流体高于蓄热箱102中的蓄热材料的熔点时，阀112可以被控制或构造成引导过程流体通过补充盘管114的固相去除流路。当过程流体处于或低于蓄热箱102中的蓄热材料的熔点时，阀112可以被控制或构造成引导过程流体通过管106的热交换流路，以继续朝向出口110。在一个实施例中，阀112被构造成将过程流体的整个流引导到热交换流路或固相去除流路中的一者。在一个实施例中，阀112可以是包括至少两个双通阀的阀***，这些双通阀分别控制通过补充盘管114到热交换流路和到固体去除流路的流。在一个实施例中，阀112被构造成控制引导到热交换流路和固相去除流路中的每一者的流的量，例如控制转向到固相去除流路的部分。

补充盘管114包括一个或多个管，其被构造成通过固相去除流路输送过程流体。补充盘管114被构造成例如当过程流体处于高于蓄热材料的熔点的温度时从阀112接收过程流体。补充盘管114被构造成允许过程流体继续行进通过包括蓄热***100的***，例如通过使过程流体在出口110之前返回到热交换流路，或者将过程流体引导到***的另一返回点。固相去除流路是由补充盘管114限定的流路，该盘管114穿过在操作期间通常不用于形成固体但有时可发现固体形式的蓄热材料的蓄热箱102的区域。例如，固相去除流路可以包括在通常容纳蓄热材料的那些区域之外的至少部分。例如，固相去除流路可以至少包括在竖向上高于蓄热箱102内的蓄热材料液体料位的部分。固相去除流路可以在蓄热箱102内的结构(例如支撑件、盖、传感器壳体、或蓄热材料可以冻结到的任何其他合适的结构)上方通过或穿过该结构。在一个实施例中，补充盘管114可以穿过蓄热***100的一个或多个区域，该一个或多个区域被构造成保持液相的蓄热材料的缓冲器。补充盘管114可以在接合点118处联结限定热交换流路的一个或多个管106。相对于通过热交换流路的流的方向，接合点118可位于阀112与出口110之间。在一个实施例中，相对于热交换流路的长度，接合点118接近阀112。例如，接合点118可以沿着热交换流路定位在阀112下游多达一英尺的位置处。补充盘管114的管可具有与热交换器104的管106的长度、形状、取向和/或横截面积不同的长度、形状、取向和/或横截面积。补充盘管114的尺寸和形状可以基于需要去除固体的区域、热交换器104的形状和/或因素(例如通过补充盘管114的压降、当补充盘管114接收过程流体时热交换器104的性能等)。

传感器116可以沿着管106、沿着补充盘管114和/或在蓄热箱102内或沿着蓄热箱102设置。在一个实施例中，传感器116包括一个或多个温度传感器，其被配置为例如当过程流体接近阀112时测量管106内的过程流体的温度。在一个实施例中，传感器116可以包括料位传感器，其测量蓄热箱102中的蓄热材料的料位，例如以确定材料是否偏离预计料位。与预计料位的偏离可能是由于例如固体蓄热材料被截留在蓄热箱102内远离大部分蓄热材料的位置处。在实施例中，来自传感器116的输出可被控制器120用于生成用于控制阀112的控制信号。可以可选地包括控制器120。控制器120可被配置为控制阀112，例如控制阀是否使流体通过以沿着热交换流路继续或将流转向到固体去除流路或多少流被提供到各个流路。控制器120可以基于例如阀112处的过程流体的温度、指示温度的任何合适的指标、蓄热***的操作状态(是增加还是去除能量)、蓄热材料的料位或相关值(例如与蓄热材料的预计料位的偏差)等来进行该确定。

图2示出了根据实施例的阀及其输入和输出的示意图。阀200包括从热交换流路204的上游部分接收流体的入口202。阀200被构造成将在入口202处接收的流体分配到连接到固相去除流路208的第一输出206和连接到热交换流路212的下游部分的第二输出210。入口202可沿着热交换流路212定位。入口202的位置可以是沿着热交换流路212的任何合适的位置。入口202的位置可以基于热交换流路中的不同点处的过程流体的典型温度、压力、流速等。在一个实施例中，入口202可以定位为接近热交换器的入口，使得在固体去除操作模式期间，当过程流体到达入口202时，过程流体处于相对高的温度。入口202的位置还可基于安装和/或维护的可接近性、基于热交换器构造的可用空间和其它这种因素。固体去除流路208可以包括返回管线214，在该返回管线214处，固体去除流路208重新联结热交换流路212。

阀200可以是分流阀，其被构造成分配从入口202接收的流，使得一些或全部流可以在第一出口206和/或第二出口210处离开阀200。在一个实施例中，阀200可以是响应于在入口202处接收的流的温度的自致动阀。阀200可被构造成当处于或高于预定温度时将流引导到第一输出206，并且当低于预定温度时将流引导到第二输出210。在一个实施例中，预定温度可以是高于在包括阀200的蓄热***中使用的蓄热材料的熔点的值。在一个实施例中，预定值可以是比蓄热材料的熔点大预定余量的温度，例如以确保当将流引导到固相去除流路208中时包括阀200的热交换器确实处于固体去除状态。在一个实施例中，阀200可被构造成当在水为蓄热材料的蓄热***中使用时，在温度为或约为35°F下开始将流引导到第一出口206，并在温度为或约为40°F下将流完全引导到第一出口206。除了蓄热材料的熔点之外，还可以基于蓄热材料在操作期间的温度范围、通过热交换器的过程流体的流的温度范围等来选择控制通过阀200的流的预定温度。在一个实施例中，阀200可以是由单独的双通阀组成的阀***，以实现分别对到第一输出206和第二输出210的流的控制。

然后，被引导至第一输出206的流可以穿过固相去除流路208，在该固相去除流路208中，流穿过额外的管，以将远离大部分蓄热材料和热交换流路(例如如上所述和图1所示的补充盘管114)的潜在的固相蓄热材料解冻。被引导至第二输出210的流可以继续通过下游热交换流路212到达热交换流路的出口(例如上文所述和图1所示的出口110)。固相去除流路208可以通过返回管线214重新联结热交换流路212。在一个实施例中，返回管线214相对于热交换流路212的长度接近阀200。例如，返回管线214可在沿着热交换流路212的在阀200下游多达一英尺的点处联结热交换流路212。

图3示出了根据实施例的用于冻结和熔化蓄热材料的方法的流程图。方法300可包括：将过程流体引导通过热交换器的热交换流路，以从蓄热材料吸收能量302。该方法还包括：当吸收能量时冻结304蓄热材料。当蓄热材料被冻结时，可以将过程流体引导通过热交换器的热交换流路，以提供被大部分冻结蓄热材料吸收的能量306。可以基于阀处的过程流体的温度来致动阀308。当过程流体处于高于蓄热材料的冻结点的温度时，可以通过阀引导过程流体的至少一部分，以流动通过固相去除流路310。然后，在312，过程流体可以提供在固相去除流路处或附近解冻固体蓄热材料时吸收的能量。过程流体可以流动通过固相去除流路，以重新加入热交换流路314。替代性地，当过程流体处于低于蓄热材料的冻结点的温度时，可以引导过程流体继续通过热交换流路316。然后，过程流体可以离开热交换器318。

方法300是操作蓄热***的方法，其可以包括向蓄热材料添加能量和从其去除能量。作为过程的一部分，可以向蓄热材料添加热能和从其去除热能，例如通过供暖、通风、空调与制冷(HVACR)***对建筑物进行供暖和冷却。例如，可以从蓄热***中去除能量，以支持供暖操作，并且可以在冷却操作期间和/或从源(例如废热、太阳能收集器等)向蓄热***添加能量。

可选地，方法300可包括：将过程流体引导通过热交换器的热交换流路，以从蓄热材料吸收能量302。在该步骤中，在低于蓄热材料的冻结点(例如对于使用水作为蓄热材料的蓄热***而言低于32°F)的温度下供应过程流体。

方法300可以包括：当吸收能量时冻结304蓄热材料。由于过程流体在低于蓄热材料的冻结点的温度下时被引导通过热交换流路，所以在蓄热材料内的热交换器的部分处的热交换导致过程流体吸收能量并且将能量从蓄热箱带出。当能量被去除时，蓄热材料冻结。冻结可能导致蓄热材料的料位在冻结时膨胀的材料中上升和/或导致在远离热交换器的蓄热箱内区域中形成冻结的蓄热材料。蓄热材料的冻结(特别是在远离大部分蓄热材料的位置)也可能是由于其他因素(例如蓄热箱的环境条件等)。

当蓄热材料被冻结时，可以将过程流体引导通过热交换器的热交换流路，以提供被大部分冻结蓄热材料吸收的能量306。当过程流体被引导通过热交换流路以提供可以被大部分冻结的蓄热材料吸收的能量时，在高于蓄热材料的熔点的温度下供应过程流体。例如，当蓄热材料是水时，在高于32°F的温度下供应过程流体。过程流体与大部分蓄热材料交换热量，从而向蓄热材料提供能量并且因此熔化至少一些蓄热材料。

可以致动阀308。阀可以是混合阀或分流阀，其被构造成在热交换流路和固相去除流路之间分配流。在308的阀的致动可以基于例如阀处的过程流体的温度、蓄热箱中的蓄热材料的料位、蓄热***的操作模式等。在一个实施例中，阀可以是直接响应于阀处的过程流体的温度的热致动阀。在一个实施例中，阀是自致动恒温阀。阀可以被设置为在高于蓄热材料的熔点的过程流体的温度下致动。在一个实施例中，在308的阀的致动可以响应于控制信号，该控制信号基于例如蓄热***的操作模式、过程流体的温度、蓄热材料相对于蓄热箱内的预计料位的料位、或关于何时要使用固体去除流路的任何其他合适的指示或其组合来确定。在308致动的阀可以位于交换流路的起点附近(例如入口附近)，使得过程流体的温度更强地指示操作模式，并且当处于固体去除模式时，最能够熔化固体蓄热材料。

当阀被致动时，当过程流体处于高于蓄热材料的冻结点的温度时，可以通过阀引导过程流体的至少一部分，以流动通过固相去除流路310。固相去除流路可以运送过程流体通过蓄热箱的区域，该区域可以典型地在蓄热箱的由蓄热材料占据的部分的外部。当蓄热材料为液体形式时，蓄热箱的这些区域可位于蓄热材料的料位上方。当蓄热材料为液体形式时，这些区域可以包括例如在蓄热材料的料位的竖直上方的区域。固相去除流路可以在蓄热箱内的结构(例如支撑件、盖、传感器壳体、或蓄热材料可以冻结到的任何其他合适的结构)上方通过或穿过该结构。然后，在312，过程流体可以在固相去除流路处或附近向固体蓄热材料提供能量，因此熔化至少一些固体蓄热材料。熔化的蓄热材料可以流动，以重新加入蓄热箱内的大部分蓄热材料。

穿过固相去除流路的过程流体可以重新加入热交换流路314。例如，固相去除流路可以被构造成使得其通过在阀与热交换流路的出口之间的位置处联结热交换流路而结束。

替代性地，可以引导至少一些过程流体继续通过热交换流路316。在该步骤中，一些或所有的过程流体不被阀转向，因此不被引导到固相去除流路中。在一个实施例中，当过程流体处于低于蓄热材料的冻结点的温度时，不使过程流体转向。在一个实施例中，当蓄热材料的料位处于预计或适当范围内时，不使过程流体转向。在一个实施例中，使一些过程流体转向到固相去除流路，但是剩余的过程流体不转向并且继续通过热交换流路。在一个实施例中，过程流体可以基于一天中的时间来转向或不转向，例如当HVACR***的操作模式是根据一致的计划时，例如在晚上从蓄热材料去除能量和在白天将能量添加到蓄热材料。

然后，过程流体可以离开热交换器318。过程流体在出口处离开，然后继续循环通过***(例如HVACR***)。过程流体可以交换热量，以被适当地加热或冷却以用于***所需的功能，然后在302或306返回到蓄热***的热交换器，这取决于过程流体的温度和包括蓄热***的***的当前操作。

图4示出了根据实施例的建筑物供暖、通风、空调与制冷(HVACR)***的示意图。HVACR***400包括热***402、储存回路404、供暖回路406和冷却回路408。应当理解，这些回路中的每一者被构造成使流体循环，并且可以进一步包括用于在不同的供暖和冷却模式下的相应过程流体的这种循环的任何合适的额外特征(例如泵、阀、旁通管等)。

热***402是被构造成从储存流体回路404中的流体吸收能量并向供暖流体回路406的流体提供能量的***。热***402可以是例如热回收冷却器***。热***402可以使用蒸汽压缩循环来在一个位置(例如储存流体回路404)处吸收能量，并且将能量提供给另一个位置(例如供暖流体回路406)。

储存回路404是流体回路，其被构造成使储存回路过程流体(例如本文所描述的任何过程流体)循环。储存回路404包括一个或多个蓄热***410。一个或多个蓄热***410可以包括例如一个或多个上述和图1所示的蓄热***100.储存回路404可以***作为储存能量或提供储存的能量，以支持热***402的操作。在一个实施例中，当储存回路过程流体在高于蓄热材料温度的温度下被提供到一个或多个蓄热***时，储存回路404可以储存能量。在一个实施例中，当储存回路过程流体处于低于蓄热***410中的蓄热材料的温度时，储存回路404可以向储存回路过程流体添加能量。所添加的能量可以支持由热***402向供暖流体回路406中的供暖回路过程流体添加能量。来自蓄热***410的能量的储存或提供可以例如基于来自热***402的储存回路过程流体的输出温度来控制。

供暖回路406包括热交换器412和冷却塔414。热交换器412允许可以由热***402加热的供暖回路406中的过程流体向建筑物供暖回路416提供能量。建筑物供暖回路包括供暖终端单元418，其依次向调节空间中的空气提供能量，以对这些调节空间进行共暖。

冷却回路408包括热交换器420，其允许储存回路404从冷却回路408吸收能量，这可以对冷却回路过程流体进行冷却。冷却回路408还包括冷却终端单元422，其允许冷却回路过程流体从调节空间吸收能量，从而冷却那些调节空间。

各个方面：

应当理解，方面1至方面15中的任意一者可以与方面16至方面20中的任意一者相组合。

方面1.一种用于蓄热***的热交换器，包括：

热交换流路，其由包括热交换表面的一个或多个管限定，热交换流路包括被构造成接收过程流体的入口和被构造成允许过程流体离开热交换器的出口；

一个或多个阀，其沿着热交换器流路定位，一个或多个阀被构造成使过程流体的至少一部分流转向，其中，一个或多个阀被构造成当过程流体的温度高于阈值温度时使过程流体的部分流转向；以及

固相去除流路，其由包括热交换表面的第二组一个或多个管限定，固相去除流路包括被构造成接收当过程流体的温度高于阈值温度时由一个或多个阀转向的过程流体的入口和被构造成在热交换流路中的在一个或多个阀下游的点处使过程流体返回到热交换流路的出口。

方面2.根据方面1的热交换器，其中，固相去除流路的至少一部分被构造成当蓄热***的蓄热材料处于液态时在蓄热材料的外部。

方面3.根据方面1至2中任一项的热交换器，其中，阈值温度高于蓄热材料的相变温度。

方面4.根据方面1至3中任一项的热交换器，其中，阈值温度在等于或大约35°F至等于或大约40°F之间。

方面5.根据方面1至4中任一项的热交换器，其中，一个或多个阀是热致动阀。

方面6.根据方面1至5中任一项的热交换器，其中，一个或多个阀位于沿着热交换流路的、与热交换流路的出口相比更靠近热交换流路的入口的位置处。

方面7.根据方面1至6中任一项的热交换器，其中，固相去除流路位于热交换流路上方。

方面8.根据方面1至7中任一项的热交换器，其中，热交换流路包括具有螺旋形状的一个管。

方面9.根据方面1至8中任一项的热交换器，其中，固相去除流路在相对于热交换流路在一个或多个阀的下游小于一英尺的位置处与热交换流路联结。

方面10.一种蓄热***，包括根据方面1至9中任一项的热交换器和容纳蓄热材料的箱体。

方面11.根据方面10的蓄热***，其中，固相去除流路位于热交换流路上方。

方面12.根据方面10至11中任一项的蓄热***，其中，蓄热材料包括水。

方面13.根据方面10至12中任一项的蓄热***，其中，还包括料位传感器，其被配置为确定箱体中的蓄热材料的料位。

方面14.根据方面10至13中任一项的蓄热***，其中，当蓄热材料处于液态时，固相去除流路位于箱体中的蓄热材料的料位上方。

方面15.根据方面10至13中任一项的蓄热***，其中，热交换流路包括具有螺旋形状的一个管。

方面16.一种熔化蓄热***中的蓄热材料的方法，包括：

在高于蓄热材料的熔点的温度下将过程流体的流引导到热交换流路中；

致动沿着热交换流路布置的阀，使得当阀处的过程流体处于或高于阈值温度时，过程流体的流的至少一部分被引导到固相去除流路中；

在固相去除流路中的过程流体与接近固相去除流路的蓄热材料之间交换热量。

方面17.根据方面16的方法，其中，蓄热材料包括水。

方面18.根据方面16至17中任一项的方法，其中，当蓄热材料处于液态时，固相去除流路位于箱体中的蓄热材料的料位上方。

方面19.根据方面16至18中任一项的方法，其中，阀由过程流体的温度自动地致动。

方面20.一种操作蓄热***的方法，包括：

根据方面16至19中任一项的方法熔化蓄热材料；以及

通过一种方法冻结蓄热材料，方法包括：

在低于蓄热材料的熔点的温度下将过程流体的流引导到热交换流路中，使得过程流体从蓄热材料吸收能量，过程流体的流继续通过热交换流路，经过阀。

本申请中公开的示例在所有方面都应被认为是说明性的而非限制性的。本实用新型的范围由所附权利要求书而不是由前述描述来指示；并且在权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变都被包含在其中。

Claims (15)

1.一种用于蓄热***的热交换器，其特征在于，包括：

热交换流路，其由包括热交换表面的一个或多个管限定，所述热交换流路包括被构造成接收过程流体的入口和被构造成允许所述过程流体离开所述热交换器的出口；

一个或多个阀，其沿着所述热交换器流路定位，所述一个或多个阀被构造成使所述过程流体的至少一部分流转向，其中，所述一个或多个阀被构造成当所述过程流体的温度高于阈值温度时使所述过程流体的所述部分流转向；以及

固相去除流路，其由包括热交换表面的第二组一个或多个管限定，所述固相去除流路包括被构造成接收当所述过程流体的所述温度高于所述阈值温度时由所述一个或多个阀转向的所述过程流体的入口和被构造成在所述热交换流路中的在所述一个或多个阀下游的点处使所述过程流体返回到所述热交换流路的出口。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述固相去除流路的至少一部分被构造成当所述蓄热***的蓄热材料处于液态时在所述蓄热材料的外部。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述阈值温度高于所述蓄热材料的相变温度。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述阈值温度在等于或大约35°F至等于或大约40°F之间。

5.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述一个或多个阀是热致动阀。

6.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述一个或多个阀位于沿着所述热交换流路的、与所述热交换流路的所述出口相比更靠近所述热交换流路的所述入口的位置处。

7.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述固相去除流路位于所述热交换流路上方。

8.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热交换流路包括具有螺旋形状的一个管。

9.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述固相去除流路在相对于所述热交换流路在所述一个或多个阀的下游小于一英尺的位置处与所述热交换流路联结。

10.一种蓄热***，其特征在于，包括根据权利要求1所述的热交换器和容纳蓄热材料的箱体。

11.根据权利要求10所述的蓄热***，其特征在于，所述固相去除流路位于所述热交换流路上方。

12.根据权利要求10所述的蓄热***，其特征在于，所述蓄热材料包括水。

13.根据权利要求10所述的蓄热***，其特征在于，还包括料位传感器，所述料位传感器被配置为确定所述箱体中的所述蓄热材料的料位。

14.根据权利要求10所述的蓄热***，其特征在于，当所述蓄热材料处于液态时，所述固相去除流路位于所述箱体中的所述蓄热材料的料位上方。

15.根据权利要求10所述的蓄热***，其特征在于，所述热交换流路包括具有螺旋形状的一个管。

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