基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统
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测试费 人工费 合计
金额（万元） 10 2 4 2 2 20
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20
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
项目立项申请及技术评
1
审
李旭光、吴晓琼、
李旭光
2
系统调研、考察及测试 李旭光、吴晓琼、张强、 李旭光 李本华、周新龙
3
系统的总结与研究 李旭光、吴晓琼、张强、 李旭光 周新龙
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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 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 参加国内外论坛及会议费用 系统软件学习及资料费用
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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』
总热负荷
太阳辐照
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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
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。
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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。
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4
『系统形式』
集热器 水源热泵机组
区域供热管网 跨季节蓄热水池
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换热末端
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 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。
➢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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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
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。
4
来自百度文库
系统模拟费用
李旭光、吴晓琼
李旭光
5
产品技术文件编制
编写项目总结报告及项
6
目验收文件
李旭光、吴晓琼 李旭光、吴晓琼
李旭光 李旭光
配合部门
项目评委总工办 研发部、测试部 研发部、测试部
研发部 研发部 总工办、研发部
完成日期
2016/1/23 2016/5/15 2016/7/15 2016/10/15 2016/11/25 2016/12/25
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7.系统成本与市场竞争力分析
成本分析：
以10000m2的供热面积为例，安装800m2的集热器，蓄热水池体积3200m3, 热 负荷按50W/m2，共500kW，配两台250kW的水源热泵，风盘估计为300台， 水泵及管路阀件及施工等估价80元/m2，则系统总造价为324万元。
40
300
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-40
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
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。
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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
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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
高
高
低
可靠性
高
低
低
热损
低
低
中
低
低
低
低
高
高
中
低
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？
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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1
『太阳能具有周期波动性和不稳定
逐日太阳辐射强度（W/m2）
逐日建筑负荷（w/m2）
400
性』 太阳辐射强度
建筑负荷
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6
水箱（水池）蓄热 砾石-水
优点： 热容量高 系统简单 缺点： 水箱需要承压，造价高
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
金额（万元） 10 2 4 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
项目立项申请及技术评
1
审
李旭光、吴晓琼、
李旭光
2
系统调研、考察及测试 李旭光、吴晓琼、张强、 李旭光 李本华、周新龙
3
系统的总结与研究 李旭光、吴晓琼、张强、 李旭光 周新龙
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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 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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19
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
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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』
总热负荷
太阳辐照
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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
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。
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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。
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4
『系统形式』
集热器 水源热泵机组
区域供热管网 跨季节蓄热水池
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换热末端
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 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。
➢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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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
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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系统模拟费用
李旭光、吴晓琼
李旭光
5
产品技术文件编制
编写项目总结报告及项
6
目验收文件
李旭光、吴晓琼 李旭光、吴晓琼
李旭光 李旭光
配合部门
项目评委总工办 研发部、测试部 研发部、测试部
研发部 研发部 总工办、研发部
完成日期
2016/1/23 2016/5/15 2016/7/15 2016/10/15 2016/11/25 2016/12/25
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7.系统成本与市场竞争力分析
成本分析：
以10000m2的供热面积为例，安装800m2的集热器，蓄热水池体积3200m3, 热 负荷按50W/m2，共500kW，配两台250kW的水源热泵，风盘估计为300台， 水泵及管路阀件及施工等估价80元/m2，则系统总造价为324万元。
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1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
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。
15
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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16
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
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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
高
高
低
可靠性
高
低
低
热损
低
低
中
低
低
低
低
高
高
中
低
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？
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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1
『太阳能具有周期波动性和不稳定
逐日太阳辐射强度（W/m2）
逐日建筑负荷（w/m2）
400
性』 太阳辐射强度
建筑负荷
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水箱（水池）蓄热 砾石-水
优点： 热容量高 系统简单 缺点： 水箱需要承压，造价高
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