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太阳能跨季节地下储热技术_黄晟辉

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太阳能跨季节地下储热技术

太阳能跨季节地下储热技术
灌冬 用 的地 下 水储 热 技 术 。到 ２ ０世 纪 ８ 代 初 ， ０年 该技 术 已在 全 国 ２ Ｏ多座城 市推 广 Ｊ全 国拥有 储冷 ，
３ ％ ， 建 筑 能 耗 的 最 大 组 成 部 分 … 。 因 此 ， 用 ６ 是 采 绿色替代 能源作 为建筑 物供 暖 的主要能 源将是 实现 减排 目标 的重要 措施 之一 。太 阳能作 为 一种 可再 生
Ｈ Ａ Ｇ Ｓ ｅ ｇｈ ｉ Ｚ Ａ ａｊｎ ＭＡ Ｙ ｎｌｎ Ｕ Ｎ ｈ ｎ —ｕ ， Ｈ Ｏ Ｄ － ， ｕ ｉ— ｇ ｏ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｎ ｃ ｓ ｉ ｏ ｅ ｅｏ ｉ ｇ ｕ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ ｓ ｒｇ ｅ ｈ ｏｏ ｉ ｓｏ ｌｒｅ ｅ ｇ ｓｗｅｌ ｓ ｓｒ ｃ ： ｈ ｅ ｅ ｓ ｙ ｆ ｒ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｅ ｇ ｏ ｎ ｔ ａ ｅ ｔｃ ｎ ｌ ｇｅ ｆｓ ａ ｎ ｒｙ ａ ｌ ａ ｔ ｄ ｏ ｏ ｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｖ ｌｐ ｎ ｔｔ ｓ ｆ ｎ ｅ ｇ ｏ ｎ ｔｒ ｇ ｅ ｈ ｏｏ ｉ ｓｏ ｏａ ｎ ｒ ｔ ｏ ｎ ｂ ｏ ｄ ａ ｅ ｈ ｒ ｓ ｎ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ａｕ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ ｓｏａ ｅ ｔｃ ｎ ｌ ｇｅ ｆ ｌ ｒ ｅ ｇ ａ ｍｅａ ｄ ａ ｒ ａ ｒ ｓ ｏ ｕ ｓ ｅ ｙ ｈ
关 键词 ： 太阳能储 热 ； 跨 季 节储 热 ； 地埋 管换 热器 ； 地 下混凝 土储 热 ； 传 热模 型
中图分类 号 ：Ｔ ９ ５ Ｕ ９ 文献 标识码 ：Ｂ 文章编 号 ：１ ０ ４ １ （ ０ ０ １ ０ ２ ０ ０ ０— ４ ６ ２ １ ） ２— Ａ ９— ３
Ｃｒ ｓ －ｅ ｓ ｎ ｌＵｎ ｒ ｒ ｕ ｏ ａ ｅ Ｔｅ ｈ ｌ ｇｅ ｆＳ ｌｒ Ｅｎｅ ｇ ｏ ｓｓ ａ ｏ ａ ｄｅ ｇ ｏ ｎｄ Ｓｔ ｒ ｇ ｃ ｎｏｏ ｉｓｏ ｏ ａ ｒｙ

跨季节蓄热太阳能供热系统的技术进展

跨季节蓄热太阳能供热系统的技术进展
２２ 地 埋管 蓄热 ． 地 埋 管 蓄 热 装 置 是 在 打 入 地 面 以 下３ —０ ｍ ０ １０ 的竖 井 内设置 单ｕ形管 或双Ｕ形 管 ， 蓄热 过程 中 ， 在 将太 阳热 能通 过水 等介质 储存 在土 壤和岩 石 中 ， 到
等对 含水 层蓄 热进行 了理 论分 析和 工程 实践 。 ０ ０ ２ ０ 年 ，德 国第一 个利 用含 水层 蓄热 的Ｃ ＨＰ Ｓ 罗斯 Ｓ Ｓ在 托 克投 入运行 。该系统 给 １８ ０ 个住 户一（ 建筑 面积 总 约７ ０ｍ２ ００ ），提供 ５％的冬 季建 筑供 暖用 热和 生活 Ｏ 热 水用 热 。２ ０ 年 ，该系统 承担 了住户 ５％的用热 ０５ ７ 量 。该 系统得 含水 层蓄 热 的最 高温 度 限定在 ５ ￣ ０Ｃ， 不能直 接用 于冬 季建筑 供 暖 。因此配 备有 热泵 ，将 供 暖用 供水温 度和 生活 热水温 度提 高 ￣６ ℃ ， Ｊ １５ 以此 来满足 系 统水温 要求 。 Ｊ
种蓄热装置 ，给 出了太阳能供热系统的评价指标 ，总结 了国 内该领域的研 究现 状，提出进一步有 待研究的问题。
【 关键词 】 跨季节蓄热；太阳能：集 中供热 中图分类号 Ｔ ８ ３ Ｕ ３
文 献 标 识码 Ｂ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｃｅ ｔ ａ ｏ ａｒＨ ｅ ｔｎｇ Ｐｌ ｎｔ ｔ ａ ｏ ｌＳ ｏ ａ ｅ ｓ ａ ｃ Ｐｒ ｇ ｅ ｓｏ ｎ ｒ ｌＳ ｌ ａ ｉ ａ ｓｗｉｈ Ｓｅ ｓ ｎａ ｔ ｒ ｇ
热水蓄热相对于其他三种蓄热方式而言， 具有 单 位体 积热 容量 、流 动性 好 ，存取 热量 较为 快捷 的
特 点 ，因此 ，这 种蓄 能方 式 比较 常 见 。 Ｈ Ｓ 中 ， ＣＳ Ｐ Ｓ 热 水 蓄热装 置一 般为 圆柱 形 ， 这种 结构 有助 于减 小 形体 系数 ， 以减 小热 损 失 。Ｍ ａ ｉ，等对 地下 圆 Ｉ ｌｔＴ ｎ ｌ６ｌ 柱 形 热水 蓄热装 置 的传热 模型 等进行 了理论分 析 。 在德 国腓 特烈 港建 设 的热水 蓄热 Ｃ Ｈ ｓ ，蓄热 水 ＳＰ ｓ 装 置 容 积 为 １００ ２０ｍ３（ ０ 高２ ｍ，直 径３ｍ） 。一 期 ２ 工程 供热 面积 为２０ ０ ，共有 ２０ｍ２ 热器 ，为 ３ ０ｍ２ ７０ 集 ２ ０ 住 户 提 供 部 分 生 活 热 水 和 冬 季 供 暖 用 热 ８户 ２０ 年 ，二 期 工程投 入 使用 ，增 加 ｌ０ ０４ １户住 户 ，集 热装 置面 积增 ￣ １５ｍ Ｉ３ ０ 。该系 统运 行前 ，预计 能为

光热应用发展前景分析

光热应用发展前景分析

光热应用发展前景分析发表时间：2018-08-10T15:57:53.563Z 来源：《科技中国》2018年6期作者：戴永军刘寅[导读] 摘要：介绍了太阳能光热应用的前沿发展趋势和技术路线。

摘要：介绍了太阳能光热应用的前沿发展趋势和技术路线。

关键字：太阳能；光热发电；光热制冷；中高温；跨季储热；近年来，在应对全球气候变暖的大背景下，大力发展可再生能源以替代化石能源已成为众多国家能源转型的大势所趋，节能环保的发电方式越来越受到各国的青睐。

在目前众多备选的可再生能源类型中，太阳能无疑是未来世界最理想的能源之一，在各国中长期能源战略中占有重要地位。

太阳能应用可分为光伏和光热。

光伏应用一次产物为电能，目前以分布式并网发电为主流，具有结构简单、并网便捷、即发即用等优点，但受限于光电转化效率，同时也存在电能存储成本高、难以持续输出电能等缺点。

光热应用一次产物为热能，目前常见的应用方式为通过热能驱动汽轮机二次转化为电能，或直接进行热利用，例如太阳能热水器等。

光热应用的优点在于可以结合辅助热源或储热系统做到持续输出，兼容性强，且光热设备在生产过程中也不存在光伏电池板生产过程中的污染问题，较光伏更为绿色。

但目前我国光热产业尚处发展初期，普通光热应用仅仅停留在以家用热水器为主的热水利用阶段，而光热发电应用也存在设备成本过高、商业化项目少缺乏运行数据支撑、专项扶持政策不完善、技术还需进一步提升等障碍。

展望未来，光热应用大致会有如下几个发展方向： 1、光热发电应用太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。

目前主要有三种技术路线：槽式太阳能光热发电技术、塔式太阳能光热发电技术、碟式太阳能光热发电技术。

无论哪种技术路线，其核心思想都为聚光。

光热发电应用在原理上可以通过蓄热储能或者是补燃技术实现24小时持续电力供应，这是光伏发电目前无法做到的，从而使光热发电有望成为替代现有火电的有力竞争者。

跨季节士壤储热太阳能采暖技术应用

跨季节士壤储热太阳能采暖技术应用

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太阳能跨季节地下储热技术

太阳能跨季节地下储热技术

·Ａ２ ９ ·
第３ ０卷 第 １ ２期
煤 气 与 热 力
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３ ｍ ， 距离地表 ３ ０ｍ ， 储热器不设绝热层。储热器底
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部水温 为 ４ ０℃， 可供 ５ ５ ０幢 住 宅 供 暖， 供热量的 ６ ０ ％来自太阳能， 从 ３月到 ９月为储热期， １ ０月到
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｔ ｙｆ ｏ ｒ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｉ ｎ ｇ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｓ ｗ ｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｈ ｅｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ｏ ｆ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｔ ｈ ｏ ｍ ｅ ａ ｎ ｄａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ｎ ｅ ｄｗ ｉ ｔ ｈａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｆ ｏ ｒ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ，ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｕ ｉ ｔ ａ ｂ ｌ ｅｆ ｏ ｒ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｏ ｆ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙｉ ｓ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ． Ｋ ｅ ｙｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙｈ ｅ ａ ｔ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ； ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｓ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｌ ｈ ｅ ａ ｔ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ； ｂ ｕ ｒ ｉ ｅ ｄｔ ｕ ｂ ｅｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ； ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅｈ ｅ ａ ｔ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ； ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ

基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统

基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统

4.具体方案及成果
成果： 1、国内外示范工程调研报告。 2、系统设计选型方案、安装施工参考方案 3、蓄热系统中的关键技术报告。 4、专利及相关技术文章。 5、配合完成国际能源署的工作。
5. 项目预算
研发费用明细 系统调研考察差旅费用 参加国内外论坛及会议费用 系统软件学习及资料费用
测试费 人工费 合计
社会效益分析：
• 如果按上述5套的推广，相对于电采暖，每套系统可节约电能79.7万 kWh（建筑每年需耗96万kWh电供暖，太阳能节约了38.6万kWh电， 水源热泵节约了41.1万kWh电），5套系统一共可节约电能398.6万kWh ，相当于节约159.4万吨标煤，约减少二氧化碳等温室气体排放393.8万 吨，社会效益显著。
价格
高
高
低
可靠性
高
低
低
热损
低
低
中
低
低
低
低
高
高
中
低
高
不同储热技术的经济性比较
不同储热技术的经济性比较
多大面积 可以称为大 型系统？
➢供热能力大 于0.5MW ➢集热器大面 积大于700m2
— IEA-SHC Task45
河北经贸大学太阳能采暖工程
河北经贸大学太阳能采暖工程
➢ 集热器面积：1.16万平方米 ➢ 储热水箱：228个89吨的地上水箱跨季节蓄热
砾石-水
优点： 系统不承压 缺点： 占地面积大 成本高于地下储热
地埋管 含水层
优点： 造价低 模块化设计，益于调节 缺点： 热容量小
优点： 热容量高 系统简单 缺点： 地质条件要求高 储热温度低，通常需要 热泵
不同储热技术的经济性比较
技术路线

太阳能跨季节储热技术研究进展

Tianjin University, Tianjin 300072, China)
Abstract: As an important technology for improving solar utilization rate and building energy conservation, seasonal thermal energy storage can solve the time-discrepancy and space-discrepancy problems of solar energy utilization. It has drawn widely attention in recent years. There are three available technologies for seasonal heat storage: sensible heat storage, latent heat storage and chemical heat storage. Sensible heat storage is a comparatively mature technology which has been implemented in a lot of large-scale demonstration plants. While latent heat and chemical heat storages are still in the stage of lab-scale experiments. This paper summarizes the current research status of these three technologies at home and abroad, analyzes their advantages and disadvantages comprehensively and indicates the research trends of seasonal heat storage technology. Key words: solar energy; seasonal thermal energy storage; heating; application

跨季节蓄热太阳能集中供热技术

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。

太阳能跨季节蓄热供暖技术研究现状及展望

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。

太阳能跨季节地下储热技术

太阳能跨季节地下储热技术
黄晟辉;赵大军;马银龙
【期刊名称】《煤气与热力》
【年(卷),期】2010(030)012
【摘要】介绍了发展太阳能地下储热技术的必要性及国内外太阳能地下储热技术的发展现状.结合某太阳能地下混凝土储热实验系统,探讨了适用于太阳能地下储热系统的传热模型.
【总页数】3页(P29-31)
【作者】黄晟辉;赵大军;马银龙
【作者单位】吉林大学建设工程学院,吉林,长春,130026;吉林大学建设工程学院,吉林,长春,130026;吉林大学建设工程学院,吉林,长春,130026
【正文语种】中文
【中图分类】TU995
【相关文献】
1.跨季节水池储热太阳能供暖系统的运行调节分析 [J], 赵金玲;吕涟漪
2.太阳能地下跨季节储热实验平台 [J], 赵大军;赵研;房昕
3.太阳能跨季节储热技术研究进展 [J], 赵璇;赵彦杰;王景刚;鲍玲玲
4.太阳能跨季节储热供热系统性能研究 [J], 左春帅;樊海鹰;王恩宇
5.水体型太阳能跨季节储热技术简介 [J], 贺明飞;王志峰;原郭丰;雷东强;杨铭;杨军峰;张建军
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① 工程设计用半经验公式 以热阻概念为基础的半经验性设计计算式 , 主 要用来根据实际冷热负荷估算地埋管换热器所需埋 管长度[ 10] 。 这类方法以国际地源 热泵学会 (InternationalGroundSourceHeatPumpAssociation, IGSHPA)推荐的方法为代表 , GB50366— 2005《地源热泵 系统工程技术规范 》就参考了该方法[ 11] 。 ② 基于离散化数值计算建模 由于地埋管换热器传热存在空间范围大 、几何 配置复杂 、负荷随时间变化 、时间跨度长等特点 , 若 按三维非稳态导热问题进行数值计算 , 将耗费大量 时间 。因此 , 该方法一般不用于实际工程问题 , 但对 定性地了解传热过程及研究若干参数对地埋管换热 器性能的影响起重要的作用 。 ③ 基于叠加原理的建模方法 Eskilson[ 12] 和 Hellstrom[ 13] 提出 了与上 述两 种 方法不同的基于叠加原理的建模方法 ——— g函数方 法 。 利用解析法和数值法混合求解 , 较精确地描述
3.1 研究对象 吉林大学设立了 “太阳能地下混凝土储热技术
的实验研究 ”项目 , 对采用混凝土进行太阳能跨季 节地下储热进行了大量前期实验及理论研究 。 太阳 能地下混凝土储热实验平台见图 1。
图 1 太阳能地下混凝土储热实 验平台
3.2 传热模型的适用性分析 近年来 , 土壤源热泵技术在我国得到了广泛应
立非稳态的储热系统传热模型 。
参考文献 :
[ 1] 段正利 , 马有江 , 鲁 慧文 .采 暖节能 必须 采取 综合治 理措施 [ J] .节能技术 , 2008, (5):479 -481.
[ 2] 周刚 , 倪晓阳 , 李金 锋 .不受 地理位 置限 制的 地热和 太阳能联合发电系统 [ J] .地球科学 -中国地质大学 学报 , 2006, (3):395 -396.
[ 3] 赵伟 , 赵 大军 , 吴 晓寒 .太 阳能 地 下土 壤 储热 技术 [ J] .煤 气与热力 , 2007, 27(10):75 -76.
[ 4] 倪龙 , 荣莉 , 马最良 .含 水层 储能的 研究 历史 及未来 [ J] .建 筑热能通风空调 , 2007, (1):18 -24.
[ 5] 刘莉莎 .地下混 凝土储 热桩 实验台 的研 制及 储热温 度场的数值模拟 (硕士学位论文 )[ D] .吉林 :吉林大 学 , 2009.
[ 6] 杨卫波 .太阳能 -地源 热泵 系统的 理论 与实 验研究 (博士学位论文 )[ D] .南京 :东南大学 , 2007.
[ 7] 曲云霞 , 方肇洪 , 张林华 , 等 .太阳能辅助供 暖的地源 热泵经济性 分 析 [ J] .可再 生能 源 , 2003, (1):8 1 0.
① 含水层储热 我国于 20世纪 60年代初出现了冬灌夏用 、夏 灌冬用的地下水储热技术 。 到 20 世纪 80 年代初 , 该技术已在全国 20多座城市推广[ 4] , 全国拥有储冷 井 500余口 , 冬季回灌量达 到 30 ×106 m3;储热井 150余口 , 夏季回灌量达到 5.5 ×105 m3 。 国外利用含水层储热的思想在 1973年被提出 , 随之达到了一个含水层储热技术研究的高潮 。由于 利用地下水体储热需要特定的地质条件 , 因此其应 用受到很大的限制 , 一些国家试图采用地下人工水 槽储热 。 瑞典在乌普萨拉市附近的居民区地下岩石 中建造了一个环状地下太阳能 储热器 , 容积为 105
中图分类号 :TU995 文献标识码 :B 文章编号 :1000 -4416(2010)12 -0A29 -03
Cross-seasonalUndergroundStorageTechnologiesofSolarEnergy
HUANGSheng-hui 近年来 , 国内对太阳能 -土壤源热泵联合供暖 技术开展了研究和应用 :东南大学对太阳能 -土壤 源热泵联合交替的供暖模式进行了研究 [ 6] , 山东建 工学院对太阳能 -土壤源热泵供暖的经济性进行了 分析[ 7] , 哈尔滨工业大学 、天津大学等 对太阳能 土壤源热泵系统也进行了大量研究 [ 8] 。 瑞典的 Anneberg区域建有 50个住宅单元的半 太阳能供暖系统 , 建有 2 400 m2 太阳能集热器 , 并 配备辅助电加热系统 。 太阳能地下储热器为 6 000 m3 的钻有 100个深达 65 m孔的结晶质岩石 , 钻孔 内埋设双 U形管地埋管 换热器 。 虽然太阳能集热 器工作状态良好 , 但地 下储热器的储 热能力较低 。 据估算 , 初期储存的热量中有 40%将流失 , 经过 3 ～ 5年 , 将有 70%的热量流失 。 虽然不像预期那样高 效 , 但整个系统的运行基本符合设计要求 [ 9] 。
2 国内外太阳能地下储热技术的发展现状
供暖 、空调和热水供应系统采用的储热方法主
要有 [ 3] :显热储热 、潜热储热 、热化学储热 。 根据热 量储存的时间又可分为 :随时储存 、短期储存 、长期 储存 。地下储热是储热技术的一种 , 其优势是地下 广阔的空间及天然的储热介质 , 主要分为含水层储 热 、地下土壤和岩石储热 。
用 , 地埋管换热器理论基础也日臻完善 。太阳能地 下混凝土储热系统也采用竖直地埋管换热器 , 因此 我们可借鉴成熟的土壤源热泵技术中的竖直地埋管 换热器的传热分析理论 。不同于土壤源热泵系统的 是地下混凝土储热系统有良好的绝热与防渗性能 , 因此地质条件 (如地下水等 )对地下储热器传热的 影响不大 。 3.3 地埋管换热器建模方法
第 30卷 第 12期 2010年 12月
低碳经济与节能减排
煤气与热力
GAS＆ HEAT
Vol.30 No.12 Dec.2 010
太阳能跨季节地下储热技术
黄晟辉 , 赵大军 , 马银龙
(吉林大学 建设工程学院 , 吉林 长春 130026)
摘 要 : 介绍了发展太阳能地下储热技术的必要性及国内外太阳能地下储热技术的发展现 状 。结合某太阳能地下混凝土储热实验系统 , 探讨了适用于太阳能地下储热系统的传热模型 。 关键词 : 太阳能储热 ; 跨季节储热 ; 地埋管换热器 ; 地下混凝土储热 ; 传热模型
1 发展太阳能储热技术的必要性
目前, 全世界建筑能耗约占能源总消费量的 30%, 其中居住建筑能耗约为公共建筑的 2倍 。我 国北方城 镇 仅供 暖 能耗 就 占全 国 建筑 总 能 耗的 36%, 是建筑能耗的最 大组成部 分[ 1] 。 因此 , 采用
绿色替代能源作为建筑物供暖的主要能源将是实现 减排目标的重要措施之一 。太阳能作为一种可再生 绿色能源 , 具有如下显著的优势 [ 2] :储量巨大 , 我国 每年地表吸收的太阳能折合 17 ×1012 t标准煤 。存 在的普遍性 , 太阳能对于地球上绝大多数地区具有 存在的普遍性 , 可就地取用 。利用的清洁性 , 太阳能 属于洁净可再生能源 , 其开发利用几乎不产生二次 污染 。 但太阳辐射存在能量密度低 、随机性大 、间歇 性大 、辐射强度不规则的缺点 。 因此 , 太阳能的高效 利用应结合储热技术实现削峰填谷 。
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黄晟辉 , 等 :太阳能跨季节地下储热技 术
第 30卷 第 12期
单个钻孔在恒定热流条件下的温度响应 , 再利用叠 加原理得到多个钻孔组成的地埋管换热器在变化负 荷作用下的实际温度响应 。这种方法采用的简化假 定少 , 可考虑地埋管换热器复杂的几何配置及负荷 随时间的变化 , 并避免了复杂的数值计算 , 可直接应 用于工程设计计算和建筑能耗分析 。 因此 , 基于叠 加原理的建模方法是适于地埋管换热器传热分析的 最佳方法 。 3.4 适用于地下混凝土储热系统的传热模型
Abstract: Thenecessityfordevelopingundergroundstoragetechnologiesofsolarenergyaswellas thepresentdevelopmentstatusofundergroundstoragetechnologiesofsolarenergyathomeandabroadare binedwithatestsystemforundergroundconcretestorageofsolarenergy, theheattransfermodelsuitableforundergroundstoragesystemofsolarenergyisdiscussed. Keywords: solarenergyheatstorage; cross-seasonalheatstorage; buriedtubeheatexchanger; undergroundconcreteheatstorage; heattransfermodel
太阳能混凝土储热系统的目的是储热与放热 , 因此必须采用非稳态的传热模型 。我们可以借鉴土 壤源热泵钻孔外的非稳态传热分析模型 , 由于太阳
能混凝土储热系统埋管深度及模型的分析半径都远 大于管径 , 因此可将埋管看成是一个线热源或线热 汇 。可用的传热 模型有 [ 14] :一维 Kelvin线 热源模 型 、一维圆柱孔传热模型 、有限长线热源模型 。
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第 30卷 第 12期
煤 气 与 热 力

m3 , 距离地表 30 m, 储热器不设绝热层 。储热器底 部水温为 40 ℃, 可供 550 幢住宅 供暖 , 供热 量的 60%来自太阳能 , 从 3 月到 9月为储热期 , 10月到 次年的 2月采用压缩式热泵供暖 [ 5] 。
4 结论
① 传统的地下储热技术存在热量损失严重 、 储热效率低 、受地下条件限制等问题 。 而利用地下 储热器跨季节长期储存太阳能 , 并结合热泵供暖的 方法 , 由于太阳能的高效利用 、良好的防渗绝热措施 等优点 , 被认为是跨季节长期储存太阳能最有前景 的方案之一 。
② 根据太阳能地下混凝土储热系统的特点 , 可借鉴土壤源热泵地埋管换热器的传热建模方法建