大规模太阳能跨季节蓄热供暖系统研究报告
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项目成果报告
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。
本项目通过文献资料搜集及必要的实地考察，梳理国内外的基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统研发方向及主要技术，优选一个现阶段实用性较强的技术方案，并完成系统的设计，考察示范项目的运行性能。为基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统技术储备做出必要贡献。
b)用跨季节蓄热水箱（水池）存储太阳能在春夏秋三季产生的热量，供冬季采暖，实现太阳能的跨季节利用。
c)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。
d)利用TRNSYS能耗模拟软件对基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统的运行性能进行逐时模拟。
在调研的20个欧洲的太阳能跨季节蓄热的案例中，有10座采用的是保温水箱蓄热，7座土壤蓄热，2座滞水层蓄热，还有1座采用了砾石和水混和的蓄热方式，部分热力站基本情况如表所示。
德国几座大规模跨季节蓄热太阳能热力站的基本状况
项目
太阳能集热器面积面积比值
最高温度（℃）
开始运行时间
Hamburg-Bramfeld
3000
混凝土水池
不锈钢管道
4500
1.50
95
1996
Friedrichshafen-Wiggenhausen
5600
混凝土水池
不锈钢管道
12000
2.14
95
1996
Hannover-Kronsberg
1350
混凝土水池
2750
2.04
95
2000
Solaris-Kronsberg
540
(真空管)
砂砾/水蓄热池，塑料管道
8000
14.8
85
1997
Steinfurt-Borghorst
510
砂砾/水蓄热池，塑料管道
1500
2.94
90
1999
Neckaisulm-Amorbach
2700
地埋管蓄热
20000
7.41
70
1999
Rostock-Brinkmanshohe
1000
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。
本项目通过文献资料搜集及必要的实地考察，梳理国内外的基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统研发方向及主要技术，优选一个现阶段实用性较强的技术方案，并完成系统的设计，考察示范项目的运行性能。为基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统技术储备做出必要贡献。
b)用跨季节蓄热水箱（水池）存储太阳能在春夏秋三季产生的热量，供冬季采暖，实现太阳能的跨季节利用。
c)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。
d)利用TRNSYS能耗模拟软件对基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统的运行性能进行逐时模拟。
在调研的20个欧洲的太阳能跨季节蓄热的案例中，有10座采用的是保温水箱蓄热，7座土壤蓄热，2座滞水层蓄热，还有1座采用了砾石和水混和的蓄热方式，部分热力站基本情况如表所示。
德国几座大规模跨季节蓄热太阳能热力站的基本状况
项目
太阳能集热器面积面积比值
最高温度（℃）
开始运行时间
Hamburg-Bramfeld
3000
混凝土水池
不锈钢管道
4500
1.50
95
1996
Friedrichshafen-Wiggenhausen
5600
混凝土水池
不锈钢管道
12000
2.14
95
1996
Hannover-Kronsberg
1350
混凝土水池
2750
2.04
95
2000
Solaris-Kronsberg
540
(真空管)
砂砾/水蓄热池，塑料管道
8000
14.8
85
1997
Steinfurt-Borghorst
510
砂砾/水蓄热池，塑料管道
1500
2.94
90
1999
Neckaisulm-Amorbach
2700
地埋管蓄热
20000
7.41
70
1999
Rostock-Brinkmanshohe
1000