太阳能蓄热技术

热设计与电磁兼容结构设计报告题目：太阳能热利用中的蓄热问题学院：机械电子工程学院学生：冯宇学号：授课老师：王皓太阳能热利用中的蓄热问题摘要：太阳能是理想的可再生能源，通过解决太阳能热利用中的蓄热问题可以大大提高太阳能的利用效率。

根据储热机制的不同，文章介绍了三种太阳能蓄热方式：显热蓄热、潜热蓄热和化学蓄热，并分析了常用蓄热介质的特性，提出了当前太阳能蓄热技术的发展趋势。

关键词：太阳能蓄热技术蓄热介质1 前言随着煤、石油、天然气等传统矿物燃料的大量开采利用，不仅造成了全球性环境污染和生态破坏，而且其对人类生存和发展构成的威胁。

为应对能源危机，世界各国正在积极开展水能、风能、生物质能、太阳能等新型清洁可再生能源的研究工作。

作为一种除风电以外最具竞争力的数量可观、无公害的可再生能源，太阳能日益受到人们的重视，也是21世纪后人类可期待的最有希望的能源。

太阳表面温度高达6000°C，每3天向地球辐射的能量就相当十地球所有矿物燃料能量的总和，其每秒钟辐射的能量相当于500万t煤。

我国地域辽阔，年日照时间大于2000小时的地区约占全国面积的2/3，处于利用太阳能较有利的区域内[1]。

但是太阳能是稀薄的能源，它的地球表面的能源密度极低。

并且太阳辐射热量有季节、昼夜的规律变化，同时还受阴晴云雨等随机因素的强烈影响，故太阳辐射热量具有很大不稳定性[2]。

要利用太阳能，必须要解决太阳能的间隙性和不可靠性问题。

而在太阳能利用系统中设置蓄热装置是解决上述问题的最有效的方法之一。

通过太阳能蓄热系统可以将太阳能多余的热量暂时储存起来，等到没有日照或阴雨天气时再将这部分热量释放出来，保证系统正常运行。

实践证明，蓄热装置对提高太阳能的利用效率具有特别重要的意义。

2 太阳能蓄热技术概述太阳能蓄热主要有两种方式:短期蓄热和长期蓄热。

短期蓄热是太阳能蓄热中一种简单常见的形式，它的充、放热循环周期比较短，最短可以24小时作为一个循环周期。

【科普】太阳能光热与储热太阳发出的太阳辐射是地球上所有自然能量的来源。

但是，大多数的太阳辐射会反射回太空。

到达地球表面的辐射只有三部分，即可见光，紫外线和红外辐射。

接收到的太阳辐射中约40-45%位于400至700nm之间的可见光谱中。

在700nm–1mm之间的红外线占最大份额，为50–55%，而在100–400nm之间的紫外线辐射则最小，为5–10％。

（来源：微信公众号“CSPFocus光热发电资讯” ID：cspfocus）近年来，我们越来越善于使用太阳能电池板利用可见光。

但是，我们不能否认，热能仍然是主要的组成部分，而且可能是最古老的能源。

太阳能光热（CSP）系统使用反射镜从入射的红外辐射中收集热能。

光热如何工作？所有太阳能光热（CSP）系统都通过使用多个反射镜阵列将大面积的散射阳光聚焦到热接收器上来工作。

首先，阳光照射到镜子阵列上。

然后，镜子收集阳光并将其反射（重定向）到接收器。

大多数现代反射镜都能跟踪太阳的位置以收集最大量的阳光。

接收器实际上是装满工作流体的管道。

因此，根据反射镜的类型和所使用的流体，工作流体的温度会升高到500度（甚至更高）。

最终，流体流向热能发电系统，在此流体中的热量通过换热产生蒸汽，从而驱动汽轮机发电。

术语“工作流体”是指通过流动传递热量的流体。

图1 –塔式太阳能光热电站图1显示了定日镜将太阳光聚焦在中央接收器上。

光热电站产生的能量实际上可以满足任何需求，特别是在阳光充足的地方。

例如，世界上最大的光热电站集群在摩洛哥。

它的容量为500MW，可为110万摩洛哥人供电。

现有各种各样的光热系统可以利用太阳的热能，常见的集热器技术是：槽式集热器，线性菲涅尔集热器，太阳能塔式集热器，碟式集热器。

储热（TES）系统太阳能的主要缺点是在特定时间段内的不连续性。

例如，遮蔽日光的云层抑制了太阳能的发电。

因此，将太阳能光热电站与储热系统集成在一起是解决此问题的绝妙窍门。

与其他大多数能源系统类似，（过量的）热能在明媚的阳光下存储起来，在太阳强度可忽略或不可用时释放。

太阳能发电系统的电能储备与储能方式太阳能发电系统是一种利用太阳能将光能转化为电能的装置。

它是一种可再生能源，具有环保、清洁和可持续的特点。

然而，太阳能发电系统存在一个问题，即如何储存和利用发电产生的电能。

本文将探讨太阳能发电系统的电能储备与储能方式。

一、电能储备的重要性太阳能发电系统的特点之一是其不稳定性。

太阳能的光照强度和持续时间随天气、季节和地理位置的变化而变化。

因此，太阳能发电系统在夜间、阴天或冬季可能无法产生足够的电能。

为了解决这个问题，电能储备成为太阳能发电系统的一个关键环节。

二、储能方式的选择太阳能发电系统的储能方式多种多样，包括电池储能、压缩空气储能、水泵储能等。

下面将分别介绍这些储能方式的特点和应用。

1. 电池储能电池储能是目前应用最广泛的太阳能发电系统储能方式之一。

电池储能的原理是将发电产生的电能存储在电池中，并在需要时释放出来供电使用。

电池储能具有容量大、储能效率高、可靠性强等优点。

目前，常用的电池储能技术包括铅酸电池、锂离子电池和钠硫电池等。

2. 压缩空气储能压缩空气储能是一种将电能转化为压缩空气储存的技术。

该技术的原理是将发电产生的电能用于压缩空气，并将压缩空气存储在储气罐中。

当需要用电时，通过释放压缩空气来驱动发电机发电。

压缩空气储能具有容量大、储能效率高和环保等优点。

然而，该技术的成本较高，目前还处于研究和试验阶段。

3. 水泵储能水泵储能是一种将电能转化为水位能储存的技术。

该技术的原理是利用发电产生的电能将水抽到高处，当需要用电时，通过释放水位能来驱动涡轮发电机发电。

水泵储能具有容量大、储能效率高和环保等优点。

然而，该技术的应用范围受地理条件和水资源的限制。

三、储能方式的发展趋势随着科技的进步和能源需求的增长，太阳能发电系统的储能方式也在不断发展和改进。

未来，太阳能发电系统的储能方式有望实现更高的储能效率和更低的成本。

1. 新型电池技术目前，太阳能发电系统主要采用的是传统的铅酸电池、锂离子电池和钠硫电池等。

太阳能相变地板蓄热装置太阳能相变地板蓄热装置，听起来是不是挺高大上的？这玩意儿就是把太阳能给吸收起来，然后通过特殊的材料把热量存储下来，随时能给你提供温暖的一项“黑科技”！相信我，这东西能让你感受到太阳的温暖，就像是阳光下晒太阳的老大爷，一直到冬天都能保持“热气腾腾”。

我知道你可能会想：“这么一说，有啥特别的？不就是太阳能加热嘛？”你可别小看这“相变”两个字，里头有着不少讲究。

简单说，太阳能打了个“隐形的保温剂”，让热量存储起来，甚至能在几天阴冷的天气里也能继续给你送温暖！是不是超级厉害？你想，冬天如果你家地板是用这种技术做的，冬天一到，屋子里就像是有一个隐形的“太阳”，悄悄地释放着热量。

早上起床，脚一踩上去，不是冰凉的瓷砖，而是软绵绵的温暖，就像是踩在冬天的阳光里一样，舒服得不行。

而这背后的秘密，就是那些小小的“相变材料”。

这类材料能够把太阳能转化成热能，然后储存起来，等到你需要时，再慢慢释放，达到一个温暖如春的效果。

这种技术看起来复杂，实际上它跟你拿个热水袋捂手差不多，就是通过某些材料的“相变”过程，把热量保留下来。

你是不是想知道这东西是怎么工作的？其实也没那么神秘。

想象一下，一块地板下面装了好多“魔法块”，这些块的工作原理就是吸收阳光，然后在材料内发生一种像“变身”一样的反应，把吸收的热量储存起来。

这样就算白天太阳不再晒，到了晚上或者第二天，热量还在，房间也不会一夜之间变得冰冷冷的。

而且你想，家里暖气开着一整天，不仅贵还不环保。

这种太阳能相变地板，既省钱又环保，绝对是现代家庭的新宠儿。

不过说到“相变”这个概念，可能不少人就开始皱眉了。

别急，听我说，这其实就是一种很简单的物理现象。

你看水，从液态变成气态叫蒸发，从固态变成液态叫融化。

相变地板就是利用这种材料，在太阳照射下，它的状态从固态转化为液态，储存下来的热量在需要时又通过相反的过程释放出来。

简单点说，就是让热量像“藏匿起来的秘密”一样，随时准备给你带来温暖。

太阳能蓄热材料1引言1.1太阳能利用的研究背景跨入新世纪后，经济和社会的可持续发展成为实现人类进步的重大挑战，在有限的资源和环保双重压力下发展经济已成为全球关注的热点问题，而能源问题则更加突出。

能源是人类生存和社会发展的物质基础，地球供给人类消耗的能源有限，据《BP世界能源统计》的数据表明，化石能源的枯竭不可避免，将在本世纪末基本开采殆尽。

这就意味着在能源消耗殆尽之前，人类必须找到新的替代能源——可再生能源。

世界大部分国家和地区能源供应不足，各国正在努力寻找稳定充足的能源供应，同时对发展能源新战略决策给予极大地重视，特别是可再生能源的开发与利用尤为引人注目。

常规能源的匮乏，化石能源的开发利用带来了一系列的问题，如环境污染，温室效应等都与化石燃料的燃烧有关。

人类要解决能源危机和环境问题，实现经济和社会的可持续发展，只能大规模的开发利用可再生的清洁能源。

在所有可再生清洁能源中，太阳能等是被各国专家都看好的未来替代能源。

如果说20世纪是石油世纪的话，21世纪则是可再生能源的世纪，太阳能的世纪。

据权威专家估计，如果实施可再生能源的发展战略，到2020年新的可再生能源（不包括传统生物质能和水电）将占全球能源消费的20%，在能源消费结构中总的比例将达到30%。

太阳能在世界能源结构转移中担当重任，成为21世纪后期的主导能源。

正如世界观察研究所的一期报告所指出：正在兴起的“太阳经济”将成为未来全球能源的主流。

作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分，中国的能源消费已占世界能源消费总量的11.36%，世界能源消费将越来越向中国和亚太地区聚集。

我国人口众多，化石能源消耗量大，煤炭国内生产量基本能够满足国内消费量，原油和天然气的生产则不能满足需求，特别是原油的缺口最大。

注重能源资源的节约，提高能源利用效率，加快可再生能源的开发利用，对我国来说是迫在眉睫。

在2009年的中国两会上，开发太阳能、风能等清洁能源，被明确写进政府工作报告中，这意味着一个新能源产业发展的春天即将到来。

太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究共3篇太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究1太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究随着能源环境的改变，对于可再生能源的需求与使用正越来越高。

太阳能成为了当代最主要的一种绿色能源之一，也成为了很多科技公司、研究院所等单位的研究焦点。

太阳能的应用已经从传统的发电领域扩展到了其他诸多领域，其中太阳能供热领域也越来越受到人们的关注。

在太阳能供热领域中，太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统得到了广泛的应用。

本文将介绍太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究。

一、太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的介绍太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统主要由太阳能集热器、热水储罐、地源热泵、水泵、换热器等组成。

太阳能集热器吸收太阳辐射的能量，将能量转化为热能，通过管道将热能输送到热水储罐中进行储存。

当太阳能集热器收到的太阳辐射不足时，地源热泵会自动开启进行补充供热，并将所供的热量输送到热水储罐中，以保证供热水系统的正常运行。

太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统与传统的热水系统相比有以下优势：（1）使用太阳能等可再生能源作为主要供能来源，节能环保；（2）可以自动检测太阳辐射，自适应调节；（3）能够进行热能的储存，随时调用热能。

二、TRNSYS模拟太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统TRNSYS是一个专业的建筑能源分析软件，主要用来进行建筑能耗计算、系统设计和分析等。

在太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的设计与优化过程中，TRNSYS的应用可以对系统参数和运行状态进行分析、优化和改进。

在太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟中，需要对系统各个部分进行建模。

首先需要对太阳能集热器进行建模，计算集热板面积、箱体材料、传热管道参数等。

然后需要进行热水储罐的建模，计算罐体的材料、容积、热损失等。

接下来需要进行地源热泵的建模，包括压缩机、膨胀阀、换热器、管道等参数的计算。

1跨季节蓄热太阳能集中供热技术新闻来源：天津大学机械学院热能工程系作者：宋德坤王华军赵军李丽梅日期：2005-11-29全球范围内能源危机与环境的日益恶化，以化石燃料为主的城市集中供热系统带来的建筑能耗和环境污染等问题，已经备受人们关注。

目前，建筑用能约消耗全球1/3的能源。

在建筑用能的同时，还向大气排放大量的污染物，如TSP，SO2，NO x等。

据有关部门测算，建筑用能排放的CO2几乎占全球总排放量的1/3，数量十分惊人。

为此，许多国家都在积极地发展一系列的多元化的绿色建筑节能技术。

跨季节蓄热太阳能集中供热系统（以下简称CSHPSS），就是在此背景之下产生的一种新型住宅供热方式与理念。

???1、系统原理??? 所谓跨季节蓄热太阳能集中供热系统，是与短期蓄热或昼夜型太阳能集中供热系统(以下简称CSHPDS)相对而言的。

从某种意义上讲，现在普遍流行的小型家用太阳热水器系统(DSHS)以及其它类似装置就属于短期蓄热太阳能供热系统的范畴。

由于地球表面上太阳能量密度较低，且存在季节和昼夜交替变化等特点。

这就使得短期蓄热太阳能供热系统不可避免地存在很大的不稳定性，从而使太阳能利用效率也变得很低。

??? CSHPSS系统可以在很大程度上克服上述缺点。

它具有很强的灵活性，主要通过一定的方式进行太阳能量存储(蓄热)，以补偿太阳辐射与热量需求的季节性变化，从而达到更高效利用太阳能的目的。

在欧洲，CSHPSS系统中太阳能占总热需求量的比例已经达到40%~60%(表１)，远远超出了CSHPSS系统和家用太阳热水系统。

因此，目前CSHPSS系统已经成为国际上比较流行的极具发展潜力的大规模利用太阳能的首选系统之一。

??? 常见的CSHPSS系统主要由太阳集热器、蓄热装置、供热中心、供热水网以及热力交换站等组成，如图1所示。

系统基本工作原理如下：在夏季，冷水与太阳集热器采集的太阳能量换热后，一方面可以直接供用户使用；另一方面，有相当一部分太阳能被直接送入蓄热装置中储存起来。

储热技术应用现状与发展趋势储热技术是以储热材料为媒介将太阳能光热、地热、工业余热、低品位废热等热能储存起来，在需要的时候释放，力图解决由于时间、空间或强度上的热能供给与需求间不匹配所带来的问题，最大限度地提高整个系统的能源利用率而逐渐发展起来的一种技术。

目前，主要有三种储热方式，包括显热储热、潜热储热（也称为相变储热）和热化学反应储热。

储热技术特性对比显热储热、相变储热和热化学反应储热，这三种储热形式各具特点。

表1：三类蓄热系统特点比较与其他两种储热形式相比，显热储热的技术最成熟。

同时，显热储热运行方式简单、成本低廉、使用寿命长、热传导率高、但其储热量小且放热时不恒温，限制了其未来的应用前景。

相比于显热储热技术，相变储热具有单位体积储热密度大的优点，且在相变温度范围内具有较大能量的吸收和释放，存储和释放温度范围窄，有利于充热放热过程的温度稳定。

但其储热介质一般有过冷、相分离和导热系数较小、易老化等缺点。

热化学反应储热的储能密度比显热储热和相变储热都高，但应用技术和工艺太复杂，存在许多不确定性，如反应条件苛刻，不易实现、储能体系寿命短、储能材料对设备的腐蚀性大、一次性投资大及效率低等，如能很好地解决这几方面的问题，则其应用前景广阔。

从三种储热形式的特点来看，各有利弊，目前许多研究都是针对这三种储热形式的不足进行研发与攻关。

储热技术成本与经济性通常，一个储热系统的成本包括蓄热材料，蓄放热设备以及运营成本等各项成本，对储热系统的经济性评估主要取决于特定的应用和运行需求，包括储放热次数和频率。

显热技术：以熔融盐储热系统为例，其成本包括熔融盐材料本身的价格，还要包括各主要部件，施工等费用，根据单价和总价的一般规律，随着储热系统容量的增加，尽管整体系统的造价很高，但是单位成本却在显著下降，倾向于稳定在31$/kWht，对比其他储能技术来说，显热储热系统的单位成本相对较低。

相变储热技术：综合国内主要相变储热设备生产厂商的成本数据，目前相变储热项目初投资成本为350～400元/kWh，装置本体的成本为220～250元/kWh，其中相变换热器和相变材料合计约占储热装置总成本的80%，是影响储热装置成本的关键因素。

太阳能蓄热器蓄热原理
太阳能蓄热器蓄热原理：
太阳能蓄热器利用太阳辐射能热水，从而可以蓄热，也可用于冬季的热水使用。

原理是通过在容器内放入太阳能蓄热器的综合太阳能膜，太阳能膜会将太阳能转换为热量，并充留在容器内，以实现蓄热的目的。

太阳能蓄热器采用卷型太阳能膜，充分利用膜的物理性质，强迫进入热水器的水运动，加大水的流动量，从而提高蓄热效率。

优点：
1.太阳能蓄热器采用效率高的综合太阳能膜，并采用卷形结构，把太阳能转换热量带到内部，从而实现蓄热的目的，灵活、可靠性强。

2.太阳能蓄热器的自动加热和消热功能非常方便，在夏夜可以实现自动消热，而在冬季可以自动加热，节省了人力和能源消耗。

3.太阳能蓄热器结构紧凑，占地面积小，便于安装使用；
4.太阳能蓄热器可以持续节能，可以为家庭服务数十年，减少电费负担，并保护环境。

缺点：
1.太阳能蓄热器投资较大，因为它需要新的太阳能热水器设备，新安装需要一定的工程费用；
2.由于太阳能蓄热器是根据外界温度条件来决定蓄热容量的，有时在阴云笼罩或湿润的天气里，会引起温度变化，从而影响太阳能蓄热器的蓄热效率；
3.太阳能蓄热器缺乏光吸收能力，只能利用短时间内的累积热量，也会影响水的蓄热效果。

太阳能跨季节蓄热供暖技术研究现状及展望作者：陈翱彭冬来源：《科技资讯》2021年第35期基金项目：西南科技大学城市学院智慧能源技术研究中心《光电光热复合太阳能系统性能分析与优化设计研究》（项目编号：zhnyzd202101）。

作者简介：陈翱（1994—），男，本科，助教，研究方向为建筑节能装备。

彭冬（1992—），男，本科，助理实验师，研究方向为机械制造。

摘要：太阳能季节性不均衡，夏季不用采暖时，太阳能可以释放更多热量，当到冬季取暖季节，因太阳光比较弱，所以不会释放更多的热量。

该研究首先对太阳能跨季节蓄热供暖技术进行了简单介绍，然后对太阳能跨季节蓄热技术的研究现状进行深入分析，在此基础上对太阳能跨季节蓄热供暖技术进行展望，从而可以使太阳能跨季节蓄热供暖技术的合理性和经济性得到全面提高。

关键词：跨季节太阳能蓄热供暖技术研究中图分类号：TK512 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2021）12（c）-0000-00Abstract： Solar energy is seasonally unbalanced. When heating is not used in summer， solar energy can release more heat. When heating in winter， because the sunlight is relatively weak， it will not release more heat. During the research period of this article， firstly， the solar cross season heat storage heating technology is introduced， and then the research status of solar cross season heat storage technology is deeply analyzed. On this basis， the solar cross season heat storage heating technology is prospected， so that the rationality and economy of solar cross season heat storage heating technology can be comprehensively improved.Key Words： Cross season; Solar energy; Heat storage heating technology; Research1技术简介尽管我国太阳能热水生产能源已经非常完善与健全，但是不能直接当作采暖能源的主体，究其原因是：太阳能季节性不均衡，夏季不用采暖时，太阳能可以释放很多的热量，当到了冬季取暖季节时，因太阳光比较弱，所以不会释放更多的热量。