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新型太阳能跨季节土壤蓄热供暖技术

新型太阳能跨季节土壤蓄热供暖技术

【概要描述】

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太阳能资源丰富,取之不尽,用之不竭,清洁无污染。但是与传统化石类能源相比,太阳能也存在先天的不足:强度弱、不连续、不可控,非采暖季节多、采暖季节少,白天有、晚上没有,晴天多、阴雨天少,正好与人类的需求意愿相反。为此,需要进行太阳能储热,以保证系统正常运行。

太阳能供暖划分为储存式和非储存式两种。储存式又可分为跨季节储存和短期储存两种。非储存式(如太阳能+辅热)和短期储存式(昼存夜用,晴存阴用)的太阳能集热器在整个非采暖季是基本闲置的,其资产利用效率和太阳能集热效率均很低。目前的跨季节储存式技术使资产利用率和太阳能利用率均有一定幅度提升,但其技术经济性仍然很差,存储效率很低。现有的主要方式是保湿水灌储热,造价十分昂贵,难以承受。还有一种储热方式是在土壤中打竖井设置U型管阵列,用U型管导热,用土壤储热。这种储热方式造价不低,热耗散很大,储热效果是损失的多,存储的少。

如何解决现有的太阳能跨季节储热技术的不足和问题,就成为实现目标的关键。而太阳能跨季节土壤蓄热供暖系统则可较好的解决这些问题。

1.太阳能跨季节土壤蓄热供暖原理

太阳能跨季节土壤蓄热供暖系统如下图所示:

 

太阳能跨季节土壤蓄热供暖系统主要由太阳能集热场、地下土壤蓄热系统、中间体缓冲水箱、供热管网、用户室内供暖系统、综合控制集成系统等组成。

太阳能跨季节土壤蓄热把春夏秋三季收集的太阳能热量通过地埋管换热方式蓄存在土壤中,冬季再利用地埋管从土壤中取出热量进行供热采暖,克服了现有太阳能短期蓄热系统太阳能供暖率低的问题,实现了太阳能供热采暖的全天候利用。

2.太阳能跨季节土壤蓄热供暖关键技术

太阳能跨季节土壤蓄热主要有如下关键技术:

1)跨季节土壤蓄热全方位保温、防水、加湿技术与工艺方法,保证蓄热体造价低廉和蓄热体的跨季节长期保温的性能。(2)新型耐高温导热管及布管技术与工艺,保证太阳能与土壤的及时换热。(3)水平层叠式蓄热取热技术,保证太阳能储热的均匀性、减少取热热残留。 (4)系统的集成优化控制技术。通过数据采集系统采集系统运行中的太阳辐照量、土壤多点温度、土壤多点湿度、中间体水箱温度、末端供热温度、用热温度等数据,根据集热、蓄热与用热特点,控制整个系统的自动运行。

3.太阳能跨季节土壤蓄热供暖技术特点

太阳能跨季节土壤蓄热主要有如下特点:

1)太阳能跨季节土壤蓄热供暖系统由春夏秋三季蓄热供冬季使用,因此太阳能贡献率达90%以上,无需电网增容改造。(2)系统主要利用免费能源太阳能供暖,因此运行成本低(运行费用无需政府补贴)。(3)就地取材,利用北方大多地区固有的土壤做为储热材料,蓄热成本低(不占用耕地)。(4)对储热体进行全方位保温、防水和加湿,尽量减少热量耗散、蓄热体变形和缝隙或龟裂,以实现高效、稳定、长期的跨季节储热。(5)简单、科学、可行的工程方法,最大限度降低储热体造价。

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