太阳能跨季节储热供热系统试验分析
太阳能跨季节储热系统非供热季运行参数的试验与模拟毕业论文
河北工业大学毕业论文学院：能源与环境工程学院系(专业)：热能与动力工程题目：太阳能跨季节储热系统非供热季运行参数的试验与模拟评阅者：2015 年6 月11 日目录1 绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.1.1发展背景 (1)1.1.2课题研究的目的及意义 (1)1.2课题的研究现状 (2)1.2.1国外研究现状 (2)1.2.2国内研究现状 (3)1.3本课题研究内容和方法 (5)1.3.1研究内容 (5)1.3.2研究方法 (6)2 太阳能跨季节储热系统非供热季简介 (7)2.1节能楼建筑概况 (7)2.2太阳能跨季节储热系统的组成 (7)2.2.1太阳能集热器 (8)2.2.2蓄热水箱 (8)2.2.3储热地埋管小井群 (9)2.3太阳能跨季节储热非供热季系统的控制过程 (10)3 太阳能跨季节储热系统的试验分析 (10)3.1 试验过程 (10)3.1.1 试验目的 (10)3.1.2试验方案 (11)3.2集热和储热过程的温度曲线分析 (12)3.3太阳能跨季节储热系统数据处理 (14)4 太阳能跨季节储热系统TRNSYS16模型 (19)4.1建立TRNSYS16模型的目的 (19)4.2太阳能跨季节储热系统模型的建立 (20)4.3太阳能跨季节储热系统模拟过程中的部件以及部件参数的设置 (21)4.4模型验证的有关计算 (23)4.4.1典型天的选择 (23)4.4.2典型天的数据计算 (24)4.4.3典型天气象数据输入及模型验证分析 (26)5 太阳能跨季节储热系统的运行策略 (28)5.1典型天的瞬时模拟 (28)5.2不同阶段典型天的运行策略 (30)5.2.1 初期典型天的运行策略 (30)5.2.2 中期典型天的运行策略 (33)5.2.3 末期典型天的运行策略 (35)5.3 最佳控制策略及下一步预测 (37)5.3.1 最佳运行策略的确定 (37)5.3.2 非供热期的预测模拟 (38)全文总结 (41)参考文献 (42)致谢 (44)1 绪论1.1课题研究背景及意义1.1.1发展背景能源是国民经济的重要基础，社会的进步和科技的发展都与之息息相关。
《2024年太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究》范文
《太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究》篇一一、引言随着能源危机和环境污染问题的日益严重，清洁可再生能源的开发与利用已成为全球关注的焦点。
太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，其在供暖领域的应用具有重要意义。
太阳能相变蓄热供暖系统通过高效利用太阳能，实现低能耗、低污染的供暖方式，对于提高能源利用效率、缓解能源压力具有重要价值。
本文将围绕太阳能相变蓄热供暖系统的理论及实验研究进行深入探讨。
二、太阳能相变蓄热供暖系统理论1. 系统构成太阳能相变蓄热供暖系统主要由太阳能集热器、相变材料（PCMs）蓄热器、控制系统及辅助加热设备等组成。
其中，太阳能集热器用于收集太阳能并转化为热能，相变材料蓄热器通过相变过程实现热能的储存与释放，控制系统负责整个系统的运行与调节，辅助加热设备则用于在太阳能不足时提供补充热源。
2. 工作原理太阳能相变蓄热供暖系统的工作原理主要基于相变材料的潜热储能特性。
在白天，太阳能集热器将收集的太阳能转化为热能，并将其传递给相变材料蓄热器中的相变材料。
在相变过程中，相变材料吸收大量热能并储存起来。
当夜间或太阳能不足时，相变材料将储存的热能释放出来，为供暖系统提供热量。
通过控制系统的调节，可实现热能的合理利用与分配。
三、实验研究为了深入研究太阳能相变蓄热供暖系统的性能及特点，本文开展了一系列实验研究。
1. 实验设备与方法实验设备主要包括太阳能集热器、相变材料蓄热器、测温仪、数据采集器等。
实验方法包括性能测试、数据记录与分析等。
通过改变太阳辐射强度、环境温度等条件，观察相变材料的相变过程及热能储存与释放情况，分析系统的性能特点及影响因素。
2. 实验结果与分析（1）性能测试结果：通过实验发现，太阳能相变蓄热供暖系统在太阳辐射强度较高时，能够有效地吸收并储存太阳能。
在夜间或太阳能不足时，相变材料能够稳定地释放热能，为供暖系统提供持续的热源。
（2）影响因素分析：实验结果表明，太阳辐射强度、环境温度、相变材料的性能等因素对系统的性能具有重要影响。
太阳能跨季节储供热系统经济分析方法研究
太阳能跨季节储供热系统经济分析方法研究太阳能跨季节储供热系统经济分析方法研究在当今世界能源供应的不确定性和环境保护意识的提高下，寻求可再生能源替代传统能源已成为当务之急。
太阳能作为一种清洁、可持续的能源，其应用前景广阔。
太阳能供热系统是其中一种有效利用太阳能的方式，通过吸收太阳能热量，将其转化为供热能源。
然而，太阳能供热系统在季节变化中存在着热能供应不稳定的问题，而跨季节储供热系统则能有效解决这一问题。
本文将对太阳能跨季节储供热系统的经济分析方法进行研究。
首先，我们需要进行系统建模，将太阳能供热系统分为太阳能收集部分、储能部分和供热部分。
太阳能收集部分通过太阳能集热器将太阳能转化为热能，储能部分通过储热设备将多余的热能储存起来，供热部分通过热交换器将储存的热能释放，供应给用户。
其次，我们需要对太阳能跨季节储供热系统的经济性进行评估。
首先是建设成本的估算，包括太阳能收集器、储热设备、供热设备等的购置费用。
其次是运行成本的估算，包括系统维护费用、能耗费用等。
同时，还需要对系统的寿命进行分析，以确定系统的经济寿命。
最后，通过现金流分析方法，将系统的投资成本与收益进行对比，计算出系统的投资回收期、净现值和内部收益率等指标，来评估系统的经济效益。
然后，我们需要考虑到多种因素对太阳能跨季节储供热系统经济性的影响。
首先是能源价格的变动，太阳能供热系统能够降低用户的能源消耗成本，但能源价格的变动会直接影响系统的经济性。
其次是用户需求的变化，用户的热能需求量和热能使用方式的改变都会对系统的经济效益产生影响。
再次是政府政策的支持程度，政府的补贴政策和税收优惠政策都能够提高太阳能供热系统的经济性。
最后，我们需要对太阳能跨季节储供热系统的经济分析方法进行优化。
如何选择合适的评估指标、确定合理的模型参数，将直接影响到经济分析的准确性和可靠性。
同时，还需要考虑到系统运行中存在的不确定性因素，如天气状况的变化、能源价格的波动等，通过灵活的评估方法来较好地应对不确定性。
《2024年太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究》范文
《太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究》篇一摘要本文对太阳能相变蓄热供暖系统进行了深入的理论和实验研究。
首先，阐述了系统的基本原理和组成；其次，详细分析了相变材料（PCMs）在系统中的作用及其选择原则；接着，通过实验验证了系统的性能和效果，并对实验结果进行了深入讨论。
最后，文章总结了太阳能相变蓄热供暖系统的优点与潜在的发展方向。
一、引言随着环境问题的日益突出，可再生能源的利用已成为全球关注的焦点。
太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其利用技术不断进步。
太阳能相变蓄热供暖系统是利用太阳能进行供暖的一种高效技术，通过相变材料（PCMs）进行热量存储和释放，为供暖系统提供持续稳定的热源。
本文将对该系统的理论及实验研究进行详细阐述。
二、太阳能相变蓄热供暖系统基本原理及组成太阳能相变蓄热供暖系统主要由太阳能集热器、相变材料（PCMs）、储热容器、循环泵、控制系统等部分组成。
系统通过太阳能集热器将太阳能转化为热能，并利用循环泵将热量传递给相变材料（PCMs），在PCMs中储存热量。
当需要供暖时，控制系统控制循环泵将PCMs中的热量传递给供暖系统，实现供暖。
三、相变材料在系统中的作用及选择原则相变材料（PCMs）在太阳能相变蓄热供暖系统中起着关键作用。
它们能够在一定温度范围内吸收和释放大量的热量，从而实现热量的储存和释放。
PCMs的选择对于系统的性能和效率具有重要影响。
选择PCMs时，应考虑其相变潜热、导热系数、稳定性、成本等因素。
此外，PCMs的物理性质和化学性质应与系统其他部分相匹配，以保证系统的正常运行。
四、实验研究及结果分析为了验证太阳能相变蓄热供暖系统的性能和效果，我们进行了实验研究。
实验中，我们采用了不同的PCMs，通过改变太阳辐射强度、环境温度等条件，观察系统的运行情况和供暖效果。
实验结果表明，太阳能相变蓄热供暖系统能够有效地储存和释放热量，为供暖系统提供持续稳定的热源。
此外，通过选择合适的PCMs和优化系统参数，可以进一步提高系统的性能和效率。
太阳能跨季节储热建筑供热系统及土壤储热实验分析
天津市科技支撑计划项目（07ZCKFSF00400） 作者简介：王恩宇，（1970- ），男，副教授，主要从事燃烧技术、可再生能源利用及建筑节能技术等。
太阳能跨季节储热建筑供热系统及土壤储热实验分析王恩宇 齐承英 杨华 张慧川 吕延松（河北工业大学能源与环境工程学院，天津，300401）摘 要 根据天津城郊别墅类建筑的冷热负荷特点，设计建立了太阳能跨季节储热建筑供热系统。
该系统采用土壤蓄热实现夏季太阳能的跨季节储存，冬季采用太阳能热水或利用热泵提取土壤蓄热进行建筑供热，实现了太阳能的跨季节储热与热泵系统联合运行。
短期的实验数据表明，在36天时间内，储热区土壤温度平均升高了1.3℃，采用垂直埋管换热土壤蓄热系统实现太阳能的跨季节储存是可行的。
长期储热效果有待进一步研究。
太阳能跨季节储存及热泵联合供热系统的设计应注意各子系统的合理匹配，以提高系统综合能效。
关键词 太阳能 跨季节储热 地源热泵 建筑供热A SOLAR ENERGY SYSTEM WITH SEASONAL STORAGE FOR BULIDING HEATING AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF SOIL HEAT STORAGEWang Enyu Qi Chengying Yang Hua Zhang Huichuan Lü Yansong(School of Energy and Environment Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin, 300401)Abstract A Solar heating system with seasonal storage is designed and built for the villa buildings in Tianjin suburb. The solar energy was stored in the soil in summer, and was taken out by the ground-source heat bump for building heating in winter. The solar energy collected in winter was used directly for heating. The test data in a short-term experiment indicated that the soil temperature in the heat storage area increased averagely 1.3 centigrade degree after 36 days. The experimental results confirmed that using a vertical duct storage system for the seasonal solar energy storage is viable.. Long-term effects of the solar energy storage system will be needed further study. To design the solar energy seasonal storage and heat bump combined heating system, the reasonable subsystem design should be paid more attention to enhance energy efficiency. Keywords Solar energy Seasonal heat storage Ground-source heat bump Building Heating1．绪论在能源与环境问题日益突出的今天，地源热泵作为清洁、高效的供热空调系统正受到越来越多的关注，成为建筑空调领域的热点。
北方农村户用太阳能空气集热采暖系统实验分析
北方农村户用太阳能空气集热采暖系统实验分析随着世界能源和环境问题的日益凸显，太阳能空气集热采暖系统成为了研究和应用的热点。
在北方农村，采暖季节长、温度低，传统采暖方式能源消耗大、污染严重，因此太阳能空气集热采暖系统成为了一种可行的解决方案。
本文将从实验分析的角度出发，探讨北方农村户用太阳能空气集热采暖系统的优点、不足以及发展前景。
一、系统构成及原理太阳能空气集热采暖系统主要由太阳能集热器、空气热交换器、暖气片及控制系统组成。
具体原理如下：1.太阳能集热器：利用太阳能对太阳能集热器内介质的照射和吸收，将太阳能中的热能转化为介质的内能，使介质发生相应的温度上升。
2.空气热交换器：空气通过空气热交换器与太阳能集热器内的介质进行热交换，从而使空气得到提高温度的效果，达到采暖的目的。
3.暖气片：将热能输送到室内。
4.控制系统：根据环境温度等参数控制系统工作状态，确保系统的稳定运行。
二、实验分析为了验证太阳能空气集热采暖系统的实用性，笔者在一户北方农村进行了实验。
实验结果显示，太阳能空气集热采暖系统相较于传统采暖方式有以下优点：1.节能减排：传统采暖方式大量消耗煤等传统能源，对环境造成严重污染。
而太阳能空气集热采暖系统只需利用太阳能即可完成采暖，实现了节能减排。
2.成本低廉：采用太阳能空气集热采暖系统的建设成本较低，无需购买燃料，减少了后期运营成本。
3.良好的维护性：太阳能空气集热采暖系统无火焰和烟尘排放，无需进行热管清洗和防护。
同时，系统构造简单，维护方便。
但同时也存在着以下不足：1.系统效率不高：传统采暖方式在效率上，太阳能空气集热采暖系统相对较低。
虽然系统需要时刻对外界温度进行感应，但在阴雨天气或强风天气中，系统效率会下降，需要进行额外的补充能源。
2.局限性较大：太阳能空气集热采暖系统在效率上很大程度取决于气候条件。
在北方春秋季节、冬季朝晚及阴雨天气等气候条件下，系统效果受到影响，不太适用。
三、发展前景通过实验可以发现，太阳能空气集热采暖系统的使用效果比较稳定，在阳光充足的情况下可以最大限度地利用太阳能。
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
太阳能跨季节储热系统非供热季运行参数的试验毕业论文
太阳能跨季节储热系统非供热季运行参数的试验毕业论文目录1 绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.1.1发展背景 (1)1.1.2课题研究的目的及意义 (1)1.2课题的研究现状 (2)1.2.1国外研究现状 (2)1.2.2国内研究现状 (3)1.3本课题研究内容和方法 (5)1.3.1研究内容 (5)1.3.2研究方法 (5)2 太阳能跨季节储热系统非供热季简介 (6)2.1节能楼建筑概况 (7)2.2太阳能跨季节储热系统的组成 (7)2.2.1太阳能集热器 (7)2.2.2蓄热水箱 (8)2.2.3储热地埋管小井群 (8)2.3太阳能跨季节储热非供热季系统的控制过程 (9)3 太阳能跨季节储热系统的试验分析 (10)3.1 试验过程 (10)3.1.1 试验目的 (10)3.1.2试验方案 (11)3.2集热和储热过程的温度曲线分析 (11)3.3太阳能跨季节储热系统数据处理 (14)4 太阳能跨季节储热系统TRNSYS16模型 (19)4.1建立TRNSYS16模型的目的 (19)4.2太阳能跨季节储热系统模型的建立 (20)4.3太阳能跨季节储热系统模拟过程中的部件以及部件参数的设置 (21)4.4模型验证的有关计算 (23)4.4.1典型天的选择 (23)4.4.2典型天的数据计算 (24)4.4.3典型天气象数据输入及模型验证分析 (26)5 太阳能跨季节储热系统的运行策略 (28)5.1典型天的瞬时模拟 (28)5.2不同阶段典型天的运行策略 (30)5.2.1 初期典型天的运行策略 (30)5.2.2 中期典型天的运行策略 (33)5.2.3 末期典型天的运行策略 (35)5.3 最佳控制策略及下一步预测 (37)5.3.1 最佳运行策略的确定 (37)5.3.2 非供热期的预测模拟 (38)全文总结 (41)参考文献 (42)致谢 (44)1 绪论1.1课题研究背景及意义1.1.1发展背景能源是国民经济的重要基础，社会的进步和科技的发展都与之息息相关。
太阳能土壤跨季节蓄热—地源热泵组合理论与实验研究的开题报告
太阳能土壤跨季节蓄热—地源热泵组合理论与实验研究的开题报告一、研究背景及意义随着人类对清洁能源的需求日益增加，太阳能、地源热泵等新能源技术逐渐得到了广泛应用。
作为一种清洁、可再生的能源，太阳能通过太阳能集热器收集和利用，可以供应家庭热水、采暖等用途。
然而，太阳能在不同季节、不同天气条件下的供热效果有所差异，存在冬季太阳能供热不足、夏季太阳能过剩等问题。
因此，如何解决太阳能跨季节供热问题，提高太阳能利用率，是当前太阳能利用方面的研究热点。
地源热泵是一种利用地下热能进行空调供暖的系统。
地下恒定的温度可以保证地源热泵在任何天气条件下都能良好地工作。
由于地下温度受季节影响相对较小，因此地源热泵可以有效解决夏季散热、冬季供热等问题。
因此，将太阳能与地源热泵进行组合利用，可以实现夏季太阳能收集、冬季地源热泵供暖的效果，从而提高太阳能的利用效率，降低对传统能源的依赖。
通过太阳能土壤跨季节蓄热-地源热泵组合利用这一技术，可以解决夏季太阳能过剩、冬季太阳能供热不足的问题，从而实现太阳能的有效利用。
因此，本研究旨在探究太阳能土壤跨季节蓄热-地源热泵组合利用的理论知识和实验研究，为太阳能利用提供新的思路和方法，为清洁能源领域的发展做出贡献。
二、研究内容和方法1. 理论探究：介绍太阳能土壤跨季节蓄热的基本原理和机理，探究太阳能与地源热泵的组合利用机制，分析太阳能土壤跨季节蓄热-地源热泵组合利用的优势和应用前景。
2. 实验设计：设计太阳能土壤跨季节蓄热-地源热泵组合利用的实验装置，研究太阳能的收集效率、土壤蓄热效率、地源热泵的工作效率等关键因素对系统运行的影响。
3. 数据分析和处理：对实验数据进行处理和分析，研究太阳能土壤跨季节蓄热-地源热泵组合利用的供热效果、能耗、经济性等指标，并从理论与实验两个方面验证太阳能土壤跨季节蓄热-地源热泵组合利用的可行性和优劣。
三、研究成果与预期目标1. 提出太阳能土壤跨季节蓄热-地源热泵组合利用的理论框架和技术方案，为太阳能利用提供新的思路和方法。
太阳能跨季节储-供热系统动态特性及运行策略研究
太阳能跨季节储-供热系统动态特性及运行策略研究太阳能跨季节储/供热系统动态特性及运行策略研究随着能源紧缺和气候变化的日益严峻，太阳能作为一种绿色可再生能源受到了人们的广泛关注。
太阳能热利用作为太阳能的一种重要利用方式，在户外供热、热水供应以及工业和农业领域中有着广阔的应用前景。
然而，由于太阳能供热的季节性和间歇性特点，太阳能热系统在供热过程中存在着一些难题，如如何在无太阳能供热条件下保持系统的稳定运行，太阳能的不稳定性如何影响系统的性能等。
对于太阳能跨季节储/供热系统的动态特性进行深入的研究，可以帮助我们更好地理解系统的运行机理，优化系统的设计和运行策略，提高系统的使用效率。
首先，我们需要分析太阳能系统的动态特性。
太阳能热系统通过太阳能集热器将太阳能转化为热能，并将热能存储下来以应对夜间或阴雨天供热。
在不同季节中，太阳能的辐射强度和日照时间存在差异，从而影响了系统的供热性能。
因此，我们需要通过实验或数值模拟的方法，研究太阳能系统在不同季节和气候条件下的热性能变化规律，了解系统在不同工况下的响应特点。
其次，我们需探讨太阳能系统在跨季节供热时的运行策略。
在冬季和夏季之间的季节交替期，太阳能的供热能力会有所下降，如何保证系统的连续供热成为一个关键问题。
一种常见的解决方法是通过热储罐储存太阳能，以充分利用太阳能资源，并在夜间或阴雨天继续供热。
不同类型的热储罐（例如，水箱、岩棉等）在存储热能时的性能差异会直接影响系统的供热能力。
因此，我们需要对不同类型的热储罐进行实验研究，了解其储热特性和影响因素。
此外，我们还需要制定合理的运行策略来保证系统的性能稳定。
根据太阳能供热系统的特点，我们可以考虑使用智能控制方法，如模糊控制、神经网络控制等，以提高系统的控制精度和响应速度。
同时，结合太阳能的日照预测等信息，可以提前调整系统的工作状态，使得太阳能热系统在季节转换时无缝切换，保证持续供热。
最后，我们需要评估太阳能系统的性能和经济效益。
大规模太阳能跨季节蓄热供暖系统研究报告
编号：ZGB-00·029-1108项目编号：JF-KJXR-1601
项目名称
基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统研究
负责人
吴晓琼
项目成果综述
本项目共形成2项成果：
一、成果简述
1、国内外示范工程调研报告。
传统的供暖方式，存在效率低、污染严重、浪费能源等问题，特别是目前全国范围内都面临的严重雾霾天气，更促使市场对清洁取暖方式的迫切需求。北京市2015年发布企事业单位严禁使用煤炭采暖的规定，而基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统是节能减排，减少雾霾污染的有效途径之一。由于供暖需要的热水用量远大于洗浴需要的热水用量，为了保证冬季太阳能供暖的效果，当前的太阳能采暖系统中集热器设计时往往配置了较大的集热面积，在除冬季以外的其他用热水少的季节，往往需要采取遮盖集热器等措施减少热水产生量，造成太阳能资源的严重浪费。
e)总结基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统的系统设计理念、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。
3、所获得知识产权
专利名称:
专利号：
滞水层蓄热
20000
20.0
50
2000
2、创新点
a)开发基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统。系统主要包括太阳能集热器、跨季节蓄热水箱（水池）、水源热泵机组、板式换热器、水泵、风机盘管、控制器等部件组成。采用跨季节蓄热水箱（水池）蓄热，把春夏秋三季的太阳辐射热能尽量储存起来，以供冬季采暖使用。主要创新点：
本项目研发的基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统，把春夏秋三季晴朗白天的太阳辐射热能尽量储存起来，以供冬季、阴雨天、夜间使用，提高太阳能集热系统的全年综合利用率。
太阳能跨季节蓄热供暖技术的研究与应用(1)
太阳能跨季节蓄热供暖技术的研究与应用李明云1，XXX1，XXX1（1北京四季沐歌太阳能技术集团有限公司，北京，102600）摘要分析了国内现阶段的冬季供暖状况，利用太阳能跨季节蓄热太阳能集中供热系统解决了夏热冬用的技术难题，它能够有效的减少CO2 的排放进而减弱全球的变暖趋势，通过四季沐歌实际工程可以看出，跨季节蓄热太阳能集中供热系统能够提供50%或者更高的太阳能保证率。
文章介绍了季节性蓄热中的水蓄热、砾石-水蓄热、埋管蓄热以及含水层蓄热的四种显热蓄热方式，分析了各个蓄热方式的特点及各自的应用场合。
针对前期对蓄热系统进行的调研，分析并探讨了蓄热系统的保温、密闭性以及系统造价等。
重点对太阳能地下土壤储热的关键技术进行了分析，并初步对地下土壤储热系统的埋管进行了设计计算。
关键词：太阳能辅助加热；季节性蓄热；埋管换热器Research and Application about Central Solar Heating Plants withSeasonal StorageLi Mingyun1,XXX1,XXX1(Beijing sijimicoe solar energy technology co.,ltd,Beijing,102600)Abstract This paper analyzes the status of China at this stage about heating in the winter,The use of CSHPSS can solve the technical problem of the summer heat in winter to be used .CSHPSS can effectively reduce CO2 emissions and global warming.Through the sijimicoe actual engineering can be seen, CSHPSS can provide 50% or more high solar fraction. Four sensible heat storage mode is introduced about hot-water thermal energy store、borehole thermal energy store、aquifer thermal energy and gravel-water thermal energy store. This paper analyzed the characteristics of various regenerative way and their respective applications. According to the research on the heat storage system, This paper analyzes the heat insulation system、leakproofness and the system cost etc. The focus is on the analysis about solar energy storage in underground soil about the Yangtze River Basin, This paper preliminary to design and calculation the underground soil heat storage system about buried pipe.Key words Solar assisted district heating; Seasonal heat storage; Buried pipe heat exchanger0 引言近年来，我国冬季冷空气活动频繁，南方地区出现了连续的低温雨雪天气，南方供暖问题变得越来越迫切。
浅析跨季节蓄热太阳能区域供热技术
115中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.08 （下）近年来学界围绕跨季节蓄热技术开展了大量研究，地下水体蓄热（Aquifer）、土壤源蓄热（BTES ）、大容积水池蓄热（PTES ）、钢罐蓄热（steel tank）等跨季节蓄热技术便属于这类研究的成果代表，这类技术均具备蓄热体大型化的发展趋势。
为保证跨季节蓄热技术较好服务于太阳能区域供热，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。
1 跨季节太阳能蓄热技术1.1 地下水体蓄热技术地下水体蓄热属于常用的跨季节太阳能蓄热技术，该技术在应用中对建设地点地质构造存在着较为苛刻的要求。
地下水体蓄热技术的应用需得到上下两层不透水层的支持，并安装一口热水井与一口冷水井。
在太阳能充足的情况下，地下水体蓄热技术能够在热水井中实现太阳热能的存储，而通过抽取热水井中的热水，冬季即可满足跨季节太阳能的生活热水用热、建筑物供暖需要，完成热量提取后的水需灌入冷水井，由此即可避免水资源的浪费。
早在2000年，地下水体蓄热技术便已经在德国得到了实践应用，应用地下水体蓄热技术的跨季节蓄热太阳能供热系统为7000m 2建筑中的108名住户提供了50%的冬季生活热水用热及建筑供暖用热，冬季用热量供给高达50%（部分年份可达到55%）。
跨季节蓄热太阳能供热系统在地下水体蓄热技术应用中将最高蓄热温度限定为50℃，而为了满足冬季需要，该工程还配备了辅助热泵用于加热，通过将生活热水与供暖用供水的温度提高至65℃，地下水体蓄热技术的实用性大幅提升，这必须得到业界人士的重视。
1.2 土壤源蓄热技术土壤源蓄热技术主要采用地埋管蓄热装置，通过在竖井内设置单U 形管或双U 形管，即可通过水等介质储在土壤和岩石中储存太阳热能，地埋管蓄热装置一般设置深度为地面下30～100m 范围。
在冬季供暖时，土壤源蓄热技术能够通过水等介质将竖井附近岩石和土壤积蓄的热量交换出来，由此即可满足冬季生活热水用热及建筑供暖用热需要。
太阳能跨季节蓄热供暖技术研究现状与发展前景
太阳能跨季节蓄热供暖技术研究现状与发展前景论文概述了太阳能跨季节蓄热供暖技术的分类、工作原理及特点，重点综述了太阳能跨季节蓄热技术的研究现状，分析了该技术当前主要存在的问题，并针对这些问题，提出了可能的解决思路，探讨了该技术未来的发展前景。
【Abstract】In this paper，the classification，working principle and characteristics of solar energy trans-seasonal thermal storage heating technology are summarized，and the research status of solar energy trans-seasonal thermal storage heating technology is emphatically summarized，and the main problems existing in this technology are analyzed. In view of these problems，the possible solutions are put forward，and the future development prospect of the technology is discussed.标签：太阳能；跨季节蓄热；供暖技术；研究现状；发展展望1 引言近年来，我国东北、华北等地区深受雾霾困扰，严重威胁到国民的身体健康和生活水平。
相关研究表明，燃煤采暖是造成大气污染的重要原因之一，急需大力推广清洁供暖技术。
现采用“以气代煤”和“以电代煤”等清洁能源可快速实现燃煤替代，但能耗和运行成本较高，“以气代煤”还存在气源可靠性问题，故需因地制宜，多种供暖方式并举[1]，进一步发展低能耗、低成本、高可靠性、可替代传统燃煤的清洁能源供暖技术，其中，太阳能供暖是极具前景并被广泛研究和应用的技术之一。
跨季节蓄热太阳能集中供热系统论证_省略_热太阳能集中供热系统示范项目设计_朱宁
随着能源和环保问题日益成为人们关注的焦点,太阳能供暖 和热泵技术的不断完善,使得跨季节太阳能蓄热供暖技术越来越体 现其在节能和环保方面的优势。系统基本工作原理如下：在春、 夏、秋三季，太阳集热器采集的能量，一方面满足当日的生活热 水或其他需求；另一方面，有相当一部分多余的热量被送入蓄热 装置中储存起来。冬季使用时，除了使用当天的太阳能以外，储 存的热量经供热管网送至供热中心，然后由各个热力交换站按热 量需求进行分配，并负责送至各热用户。如果储存的热量不足以
108
建筑节能与绿色建筑
达到供热温度，可以由供热中心通过控制其它辅助热源进行热量 补充。这样一来，实现了太阳能的跨季节储存和使用，在很大程 度上提高了太阳能利用率。
二、客户需求
近年来，我国经济迅速发展，人们生活水平显著提高，对生 活热水、采暖等的需求越来越高。然而，由于常规能源的短缺、 价格的大幅波动和对环境保护造成的压力，在一定程度上限制了 这些需求的满足。在此背景下，北京四季沐歌太阳能技术集团有 限公司纷纷投入大量技术精力，派专业技术人员开拓大型太阳能 集热工程和采暖工程市场。
采用太阳能供热采暖，节能减排效果明显。随着我国建筑 物供热能耗不断下降及太阳能热利用产品性能日益提高，北京四 季沐歌太阳能技术集团有限公司相继建成了一些太阳能供热采暖 示范项目，如北京平谷新农村建设项目的新农村住宅、西藏拉日 铁路火车站、西藏拉萨墨竹工卡县嘎则新区甲玛沟矿区宿舍楼、 山东省淄博市侯庄中学、宁夏灵武智能型五连栋节能日光温室建 设、四川烟草公司烟草育苗大棚、西藏扎曲河果多水电站业临时 主营地等多处应用在供暖及热水。
DOI:10.16116/ki.jskj.2014.09.036
建筑节能与绿色建筑
河北经贸大学太阳能项目
太阳能跨季节储热耦合热泵系统性能影响因素分析
ｏ ｗ ｔｒａ ｋ ｄ ｏｌ ｔｒ ｅ ｔ （ ／） ａ ｄｓ ｒｎ ｍｐｒｔｒ ｆ ｒｕ ｄ ｅｔｘ ｈ ｇｒ ｉ ｕａｉｇ ｔ ｕ ｐ ｆ ａｅ ｎ ｓ ｌ ｃｏ ａ ａｉ ｖＡ ｎ ａｔ ｇ ｅ ｅａ ｅ ｏ ｎ ａｅ ｃａ ｅ ｒ ｌ ｎ ｅｐ ｔ ｎ ａ ｃ ｅ ｒ ａ ｒ ｏ ｔ ｉ ｔ ｕ ｏｇ ｈ ｎ ｃ ｃ ｔ ｗａ ｒ ｍ ．
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《2024年太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究》范文
《太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究》篇一一、引言随着人类对可持续能源的需求日益增长，太阳能作为清洁可再生的能源备受关注。
太阳能相变蓄热供暖系统是利用太阳能进行热能储存和供暖的重要技术手段。
本文旨在探讨太阳能相变蓄热供暖系统的基本理论，并通过实验研究其性能特点及实际应用中的效果。
二、太阳能相变蓄热供暖系统理论1. 系统组成太阳能相变蓄热供暖系统主要由太阳能集热器、相变材料（PCMs）、供暖系统和控制系统等部分组成。
其中，太阳能集热器负责吸收太阳辐射能并将其转化为热能；相变材料通过固态-液态或液态-气态的相变过程储存和释放热能；供暖系统则负责将储存的热能输送到需要供暖的地方；控制系统则负责监控和调节整个系统的运行。
2. 工作原理系统工作原理主要分为两个阶段：在白天，太阳能集热器吸收太阳辐射能并将其转化为热能，这部分热能被传递给相变材料，使其升温并储存起来。
到了夜间或阴天，当需要供暖时，控制系统会启动供暖系统，将储存的热量释放出来，供给建筑或其它需要供暖的场所。
三、实验研究为了更深入地了解太阳能相变蓄热供暖系统的性能特点，我们进行了相关的实验研究。
1. 实验设计我们选择了一处具有代表性的地点进行实验，安装了一套太阳能相变蓄热供暖系统。
实验过程中，我们记录了不同时间段的太阳辐射强度、系统温度、相变材料的温度变化以及供暖系统的运行情况等数据。
2. 实验结果与分析（1）太阳辐射与系统温度：实验发现，在阳光充足的日子里，太阳能集热器的温度能够迅速上升，并将热量有效地传递给相变材料。
而在阴天或夜间，系统温度会逐渐下降。
（2）相变材料的性能：实验表明，相变材料在吸热和放热过程中具有较好的稳定性，能够有效储存和释放大量的热能。
此外，相变材料的相变过程对温度变化具有缓冲作用，使得系统温度波动较小。
（3）供暖系统运行：在需要供暖时，控制系统能够根据实际需求启动供暖系统，将储存的热量释放出来。
实验结果显示，该系统能够满足一般建筑物的供暖需求，且具有较好的节能效果。
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［８］Ｐａｈｕｄ Ｄ．Ｃｅｎｔｒａｌ ｓｏｌａｒ ｈｅａｔｉｎｇ ｐｌａｎｔｓ ｗｉｔｈ ｓｅａｓｏｎａｌ ｄｕｅｔ ｓｔｏｒ－
ａｇｅ ａｎｄ ｓｈｏｒｔ－ｔｅｒｍ ｗａｔｅｒ ｓｔｏｒａｇｅ：ｄｅｓｉｇｎ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ
建筑分别采用了３种供热方案：太阳能．土壤源热泵联
合供热模式、土壤源热泵单机单供模式和土壤源热泵
单机双供模式。其中，太阳能一土壤源热泵模式为主 要试验模式，另两种模式为对比模式。为了比较单土 壤源热泵系统的实际运行规模对运行性能的影响，采 用了两种热泵机组，分别带一户和两户供热面积。用 户端采用风机盘管，既可以实现冬季供热，也可以实 现夏季制冷的目的。但实际上，在农村的冷热需求 中，夏季的制冷需求远小于冬季供热需求。
万方数据
蒌蓄基蒌望喜挈主蒿警ｉ器嚣翼主磊詈 ３５８
太
阳能
学报
３１卷
２示范系统及运行过程
图１为太阳能．土壤源热泵空调系统，图２为土
温度传感器
量消耗。
图１太阳能．土壤源热泵空调系统 Ｆｉｇ．１ Ｓｏｌａｒ－ｓｏｉｌ ｓ删叫恍ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｓｙｓｔｅｍ
温度传感器
万方数据
图２土壤源热泵空调系统
№．２ Ｓｏｉｌ￥ＯＵｌＷ－２ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｓｙｓｔｅｍ
在供热期内，单机单供机组制热量为１８２８６Ｗ； 系统耗电量为１９９９．９ｋＷｈ，系统ＣＯＰ值为２．５４。单 机双供机组的制热量为７２２７９ＭＪ，系统耗电量为
７３６８．２ｋ矾，系统∞Ｐ值为２．７２。
４结 论
１）１０ｍ以上土壤温度受气温影响较大，土壤表 层应采取保温措施；
２）土壤温度的变化不仅与取热速率有关，还与 地温的自动恢复能力相关，本试验系统所在土壤的 自恢复能力为３０～４０Ｍ．１／ｄ；
［２３ ｌ＿ｏｔｔｎｅｒ Ｖ，Ｓｃｈｕｌｚ Ｍ Ｅ，ｎａｈｎｅ Ｅ．Ｓｏｌａｒ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｈｅａｔｉｎｇ ｐｌ卸ｔｓ：Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｒｍａｎ ｐｎ：ｇｒｍｍｎｅ ｓｏｌａｒｔｈｅｒｍｉｅ－ ２０００ＥｊＪ．Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ，２０００，６９（６）：４４９－－－４５９．
３期
王恩宇等：太阳能跨季节储热供热系统试验分析
在太阳能一土壤源热泵供热系统中，太阳能集热 水箱同时作为土壤源热泵的供热缓冲水箱。为ｒ保 证夏季储热的蓄存，地下埋管采用４个井正方形布 置，单井深度为５０ｍ，井问距为２ｍ。井内换热管为 双ｕ形管。在非供热时期（２００７年７月３ｌ～１１月 １３日），太阳集热器获得的热水用于地下储热。在 供热期（２００７年１１月１３日～２００８年２月２２日），优 先利用太阳能直接供热。当太阳集热器热水温度高 于４０℃时，直接用于供热；当集热水箱温度低于 ３５℃时，热泵机组开启，从土壤中取热用于供热。如 图１中所示，该系统在不同时期可实现４种运行模 式：太阳能储热模式、太阳能直接供热模式、土壤源 热泵制冷模式和土壤源热泵供热模式。
土壤源热泵单机组双供系统次之，而土壤源热泵单机组单供系统能效比最低。太阳能跨季节储热及土壤源热泵联
合供热系统适用于热负荷远大于冷负衙的建筑。
关键词：太阳能储热；跨季节储热；土壤源热泵；供热
中图分类号：Ｔ１０１；ＴＫ５２
文献标识码：Ａ
０引 言
土壤源热泵作为地源热泵的一种，由于其不受 地下水多少及水质高低的限制而在我国得到了广泛 应用…。但是，在冷负荷远小于热负荷的建筑中，采 用土壤源热泵空调系统，会使土壤温度逐年降低从 而出现后期能效比大大降低的困境。为了弥补这种 不平衡，需要在冬季增加锅炉供热，或者不使用土壤 源热泵系统。如果采用太阳能储热与土壤源热泵相 结合，依靠春、夏、秋三季的太阳能储热来提高地温， 不但可以弥补这种不平衡，还可以提高热泵机组的 制热能效比，尤其对夏季没有制冷需求的北方地区 非常合适。世界上（尤其在欧洲）有多个国家开展了 太阳能跨季节储存供热工程项目［２－ｓ），而国内还极 少见到。本文针对夏季制冷和冬季供热需求相差悬 殊的北方农村别墅式建筑，建立了一套太阳能．土壤 源热泵窄调系统，为了与单纯土壤源热泵供热系统 进行比较，同时建立了两种单独土壤源热泵的空调 系统作为对比研究。经过２００多天的运行试验，得 出了３种供热方案的性能数据，为以后大面积普及 使用奠定了一定的实验基础。
土壤源热泵机组供热方案系统中，埋地换热器 为２个深度ｌＯＯｍ的换热井，井间距为４ｍ。
试验系统从２００７年７月３１日安装调试完成后 开始运行，太阳能集热系统开始向地下储热。在夏、 秋季太阳集热器获得的热能储存在土壤层中，供冬 季供热时取出。夏季炎热天气，四个住户还可以开 启土壤源热泵的制冷模式，但实际运行时间很短暂， 对土壤的温度改变可以忽略。在试验期间，分别对 太阳能集热量、地下储热量、机组制热量、地下排热 量和风机盘管散热量及各个水泵的耗电量都进行了 记录。在太阳能储热的各井及中间井中分别在３、 ５、１０、２０、３５和５０ｍ布置了Ｐｔｌ０００热电阻，利用 ＨＰ３４９７０数据采集系统自动记录各储热井及监测井 中的温度变化。在冬季，分别对室内供热房间布置 了温度采集测点，自动记录了各用户的室内温度变 化。图３为试验系统的实物照片。
纛筹素萎耋霁梨翁易淼塞篁羹萎譬篥嚣 图３实物照片 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ
保温层。 由图４中３５ｍ处土壤温度来看，在储热期间温
度由１４．４℃最高升到１６．３℃，升高１．９℃，到供热开 始时，温度为１５．６℃，比初始温度升高１．２℃；供热 开始时每天用热基本稳定，土壤温度逐渐降低，到ｌ 月１７日（供热６５ｄ）地温达到与初始温度持平，后来 取热量加大，地温迅速降低，到２月７日地温降低到 １３．Ｏ。Ｃ。在最后半个月时间内，取热量又大大减少， 土壤温度逐渐回升到１３．８℃。
［５］Ｒｅｕｓｓ Ｍ．Ｂｅｃｋ Ｍ，ＭｉｉＵｅｒ Ｊ Ｐ．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｓｅａｓｏｎａｌ ｔｈｅｒｍａｌ
万方数据
３期
王恩宇等：太阳能跨季节储热供热系统试验分析
３６１
ｔｈｅ删［Ｊ］．Ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｉｎ
Ｅｎｅｒｇｙ，１９９７，５９（４
—６）：２４≯一２５７．
［６］ Ｆｉｓｅｈ ＩＶｌ Ｎ，Ｑｔｉｇ够Ｍ，Ｄａｌｅｎｂ酏ｋ Ｊ ０．Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｌａＩ驴
３运行结果及分析
３．１太阳能储热及供热过程土壤温度的变化 在整个试验期间，地温的变化如图４所示。地
温值在储热期间取为每天储热前一时刻的地下温度 值；在供热期间，由于每天机组开启次数和时问是不 固定的，则取为每天不受环境影响的土壤层（地下 ２０．１）最高温度对应时刻的土壤温度值。储热时间 段收集到的太阳能向地下储热使地温升高，在供热 时间段，机组从地下取热而使地温降低。但存储热 （或取热）的间隙，由于土壤的自动恢复作用，温度会 逐渐降低（或升高），以恢复到原来的水平。ｌＯｒｅ以
表２地温变化与取热量的关系
Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｄｒａｗ ｈｅａｔ ｑｕａｎｔｉｔｙ
试验时间段
羹黼 地温平均每天 变化地温变化
数
／ＭＪ
／℃
／℃
３．２系统运行能效比评价 对３种供热方案在供热期的系统ＣＯＰ值进行
比较如表３所示。 太阳能储热期间共向地下储热７６３５ＭＪ，平均每
天储热量为７２．７Ⅲ。供热期间土壤源热泵机组从
地下取热７８４９ＭＪ，机组耗电７５４．４ｋ矾，机组制热量
为１０４６５Ⅲ，机组效率为９９．０５％，机组平均ＣＯＰ值 为３．８５（３．５～４．４之间变化）。
在供热期间，太阳能集热不再向地下储存，丽直 接用于供热。供热期间太阳能的直接供热量为 ４３９６ＭＪ，占总供热量的２９．６％。总耗电量（包括机 组、太阳能循环泵、窜内循环泵、风机盘管的耗电）为 １２１５．４ｋｗｈ，系统平均ＣＯＰ值为３．４０。
在选择机组和太阳集热器面积时，按照冬季负 荷需求设计。农村住宅温度要求一般较低，按照冬 季最冷温度一９。Ｃ，室内温度为１６℃设计，房间负荷 按照供热面积计算约为１００Ｗ／ｍ２。按照太阳能供热 保证率２０％一３０％设计，太阳集热器面积为２５ｍ２。 ３种供热方案的机组选型及供热面积如表ｌ所示。
表１ ３种供热方案机组选型及供热面积
３）太阳能储热能使地温得到升高，有利于弥补 土壤源热泵取热时导致的地温降低，解决了土壤源 热泵机组在热负荷远大于冷负荷的建筑上应用的限 制；
４）太阳能热水在冬季直接用于供热，使供热系 统的能效比大大提高，减少．广电能的消耗。
［参考文献】
［１］ 吕悦，莫然，周沫，等．中国地源热泵技术应用 发展情况调查报告（２００５～２００６）［Ｊ］．工程建设与设 计，２００７，（９）：４＿１１．
摘要：介绍了一种太阳能一土壤源热泵联合供热系统，对其运行试验数据进行了分析，并对其运行能效比与两种
单独由土壤源热泵供热的模式进行了比较。土壤温度的变化不仅与取热速率有关，还与地温的自动恢复能力相
关。该试验建筑所在的土壤条件下地温的恢复能力为３０～４０Ｍ．Ｉ／ｄ。采用太阳能．士壤源热泵联合系统能效比最高，
万方数据
太 阳 能 学报
３ｌ卷
表３ ３种供热模式系统运行比较 Ｔａｂｌｅ ３ Ｃｏｍｐａｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅ叽啊ｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｏｒ ｔｈｒｅｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ
《
越
赠
签 卅
２００７—２００７—２００７—２００７—２００８—２００８— ７－３ｌ ９－９ ＩＯ—１９ ｌｌ一２８ １－７ ２一１６
时间
图４试验期间换热孔的土壤温度变化
Ｆｉ｜；．４ Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｅｘｃｂａｎｇｅｒ ｈｅａｔ ｈｏｌｅ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｓｔ
如表２所示，从２００８年１月１７日～３０日期间，
每天平均取热量为１０６．１５Ⅲ，地温平均降低
０．０６２℃，而从２００８年２月１３日～２２ Ｅｔ期间，每天