基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统资料

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『系统形式』
集热器
水源热泵机组
换热末端
区域供热管网
跨季节蓄热水池
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2.项目背景：
国外研究状况：
20世纪60年代，季节性蓄热的概念被美国第一次提出，70年代进行了大量的理论和实验研究
，80年代起北欧各国紧接着进行了一系列研究。系统早期主要用于大型的季节性蓄热太阳能
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优点： 热容量高 系统简单 缺点： 水箱需要承压，造价高 水箱（水池）蓄热 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
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
砾石-水
含水层
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不同储热技术的经济性比较
技术路线
水箱
混凝土 水池
蓄热水池
地下储水层 洞穴储热 地埋管储热
价格 可靠性 热损
高 高 低
高 低 低
低 低 中
低 低 中
低 高 低
低 高 高
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不同储热技术的经济性比较
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不同储热技术的经济性比较
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多大面积可以 称为大型系统？
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项目立项申请及技术评 审 系统调研、考察及测试 系统的总结与研究 系统模拟费用
李旭光、吴晓琼、 李旭光、吴晓琼、张强、 李本华、周新龙 李旭光、吴晓琼、张强、 周新龙 李旭光、吴晓琼
wenku.baidu.com
李旭光 李旭光 李旭光 李旭光
项目评委总工办 研发部、测试部 研发部、测试部 研发部
2016/1/23 2016/5/15 2016/7/15 2016/10/15
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产品技术文件编制
编写项目总结报告及项 目验收文件
李旭光、吴晓琼
李旭光、吴晓琼
李旭光
李旭光
研发部
总工办、研发部
2016/11/25
2016/12/25
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7.系统成本与市场竞争力分析
量产的大型自动线也非常成熟。水源热泵是技术成熟的节能环保产品。
两种产品的系统应用技术已经比较完备，并不断有更稳定性能更好的产 品投入市场。跨季节蓄热水箱的拼装也有很多厂家可以生产制作，但是
跨季节蓄热水池的制作经验较少，还需要进一步调研。
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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
-100 -200
40 30 20 10
逐日建筑负荷（w/m2）
0
-10 -20
-300 -400
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
-30 -40
太阳能的特 点： 周期性波动 不稳定性
太阳能资源具有时间上非连续性和“夏盈冬亏”特性 集热是太阳能转化的核心，储热是太阳能利用的核心。
供热能力大于 0.5MW 集热器大面积 大于700m2
— IEA-SHC Task45
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河北经贸大学太阳能采暖工程
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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
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『储热是弥补太阳能供给与需求之间季节性不平衡的关键』
太阳辐照
总热负荷
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1.系统概述：
意义：
• 与季节性蓄热或地源热泵系统结合更有利于能源全年综合利用 • 提升太阳能保证率 • 系统维护成本及运行成本降低，提高系统经济性 • 由于没有集热器闷晒空晒等问题使集热器的使用寿命得到延长 • 节能减排，走可持续发展的能源道路
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4.具体方案及成果
技术原理：以跨季节蓄热水箱（水池）蓄热技术为基础，把春夏秋三 季的太阳辐射热能储存起来，以供冬季采暖使用。系统不仅能够解决 太阳能热水器三个季节闲置的问题，大大提高太阳能系统的全年利用 率。 技术路线：实地考察，理论研究，示范项目测试。 工艺可行性分析：目前国内的真空管型太阳能集热器产能巨大，大规模
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2.项目背景：
研究内容总结： 系统数值模型建立和系统动态模拟； 蓄热体结构、形状和埋深对地下温度场的影响；
研究各组成部分间的关系及系统的能耗特性；
示范项目运行测试。
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3.创新点
用跨季节蓄热水箱（水池）存储太阳能实现太阳能的跨季节利用。 供暖季初期采用跨季节蓄热水箱（水池）里的高温热水直接供暖，中后期采 用跨季节蓄热水箱（水池）里的水经热泵提温后供暖。 利用TRNSYS能耗模拟软件对系统的运行性能进行逐时模拟。 总结系统设计理念、设计方法及关键技术，尤其是跨季节蓄热水箱（水池） 的结构研究及设计，目的是提高蓄热、储热和取热的效率。
集中供热装置或区域供热装置中。
国内研究状况：
最早在1984年开始该方面的研究，马文麒和李申生对非对流型太阳池和池下土壤的跨季度蓄
热问题进行了理论分析和数值计算。从2000年开始，哈尔滨工业大学的教授及研究生对严寒 地区太阳能跨季节土壤蓄热供热供冷系统进行了一系列研究。此外，天津大学、上海工业大 学等也进行了一系列的研究。 2013年，太阳能季节性蓄热采暖及热水综合示范项目在河北经贸大学落成，该项目是中国目 前规模最大的太阳能跨季节蓄热采暖项目。项目总投资约4000万，采用69000支真空管，总集 热面积1.16万平方米，蓄热水箱的总蓄热容量达2万吨。 清华阳光 与您共享
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。
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5. 项目预算
研发费用明细 系统调研考察差旅费用 金额（万元） 10
参加国内外论坛及会议费用
系统软件学习及资料费用
2
4
测试费
人工费 合计
2
2 20
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6.项目计划及人员分配
序号 系统方案设计基本产品配备 设计人员 负责人 配合部门 完成日期
主要内容
1.系统概述
2.项目背景
3.创新点 4.具体方案及成果
5. 项目投入预算
6.项目计划及人员分配 7.系统成本与市场竞争力分析 8.经济效益和社会效益分析
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逐日太阳辐射强度（W/m2）
『太阳能具有周期波动性和不稳定 性』
太阳辐射强度 建筑负荷 400 300 200 100 0