太陽能地埋跨季儲熱供暖系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種太陽能地埋跨季儲熱供暖系統，太陽能供暖機組分別與太陽能集熱器和地暖管輻射采暖系統通過管道配合連接，在大地表面以下地殼內還埋置有與太陽能供暖機組配套連接的地埋蓄熱庫，地埋蓄熱庫由保溫殼、實心蓄熱體和換熱器構成且設置于在大地表面掘出的基坑內且位于地表凍土層之下，實心蓄熱體由保溫殼包裹封起，在實心蓄熱體內埋置有換熱器和換熱工質輸送管道，換熱工質輸送管道由換熱工質輸入管道和換熱工質輸出管道構成，由換熱器構成的地埋換熱機組其最初端換熱工質進口通過換熱工質輸入管道對應連通太陽能供暖機組換熱工質出口，地埋換熱機組其最末端換熱工質出口通過換熱工質輸出管道對應連通太陽能供暖機組的換熱工質進口。本實用新型專利技術能將較熱季節的太陽能轉換為熱能跨季存儲起來，用于采暖季供暖。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及太陽能熱利用
，特別是太陽能地理跨季儲熱供暖系統。
技術介紹
太陽能供暖系統是ー種新型供暖系統，與傳統的集中燃煤燃氣供暖及廣泛使用的水地源熱泵供暖相比，具有諸多優點具有可持續的能量供應，安全可靠，無污染，高效節能，運行成本低。現有太陽能水箱儲熱供暖系統主要存在的缺點如下I、儲熱時間短，不能充分利用全年的太陽能資源ー①造成水箱儲熱時間短的主要原因是第一、在大氣環境中的水箱儲熱的熱損失量很大，目前，國內外所開發的太陽能供 暖系統使用水箱作為儲熱裝置，用水作為蓄熱材料來儲熱，水箱放置在樓頂或室外地面上，處于大氣環境中，由于水箱內的水蓄熱溫度較高(如50°C 60°C )，而冬季室外環境溫度較低(如在嚴寒地區，最低可達_30°C左右)，即使對水箱采區了保溫措施，在較大溫差作用下，水箱儲存的熱量損失仍然很大，能夠有效供暖使用的太陽熱能很少；第二、水箱只能短期儲熱，而不能長期儲熱，在采暖季，當水箱蓄熱溫度達到預定值(如50°C 60°C )，環境溫度偏低，因處于大氣環境中的水箱熱損失很大，在較短的時間內，水箱內蓄熱溫度會大幅降低，以致于無法達到供暖的溫度(如35°C 40°C )，尤其在連續陰天雨雪天氣，太陽能水箱儲熱供暖系統將徹底失去為建筑物供暖的能力；第三，水箱體積小，儲熱量少，建筑物冬季采暖熱量需求是很大的，如節能建筑熱負荷(即規定室外溫度下，每小時每平方米建筑物采暖所需熱量)約130MJ 150MJ/ Hl2的供熱量，設計日每平方米建筑物需要約2340MJ 2700MJ/ m2的供熱量，在最冷月，每平方米建筑物則需要約70200MJ 81000MJ/ m2的供熱量，對于ー個I萬が或幾萬Hf的建筑物(群)來說，建造很大體積的水箱儲熱供暖是不現實的。②不能有效利用夏季太陽能，只能利用冬季太陽能供暖，夏季的太陽輻射量大約是冬季太陽輻射量的2 3倍，由于太陽能水箱儲熱供暖系統的儲熱時間很短(一般僅為幾天)，無法將夏季充足的太陽能資源儲存起來用于冬季供暖使用，而冬季的太陽輻射能遠遠小于夏季的太陽輻射能，遇到陰天雨雪，將造成整個太陽能供暖系統無法使用。2、需要較多的采光面積，局限性較大一由于水箱儲熱量小，儲熱時間短，在冬季，為了收集更多的太陽能，需要配置足夠多的采光面積才能收集較多的太陽熱能方能滿足建筑物供暖的熱量需求，ー是造成成本很高，ニ是在實際施工過程中，建筑物屋頂上沒有足夠的場地用于大面積安裝集熱器陣列，實際使用的局限性很大。3、無法實現系統的總熱量平衡一由于水箱儲熱時間短，儲熱量小，它所能儲存的熱量往往僅能夠滿足建筑物幾個小時至最多幾天的供暖需求，尤其是在嚴寒地區，冬季供暖時間長(如4320小吋)，需要的供暖熱量也就多，使用太陽能水箱儲熱供暖系統是無法滿足建筑物供暖需要的。4、無法實現系統的動態熱平衡ー①冬季氣溫與太陽輻射量成反比關系，冬季氣溫變化與太陽輻射量也成反比關系，尤其是在嚴寒地區，氣溫與陽光之間關系存在以下ー些規律一是氣溫越低的時候，太陽輻射量越小；ニ是陰雪天氣，氣溫更低，而不見陽光；三是夜間氣溫很低，沒有陽光；四是早晨氣溫低，陽光少，正午氣溫稍高，陽光多。②無法實現建筑供暖的動態熱平衡，在寒冷地區，特別是嚴寒地區，冬季建筑物采暖熱量需求與室外氣溫成正比關系，而采暖熱量需求與太陽能輻射量成反比關系，現有太陽能水箱儲熱供暖系統所使用的水箱儲熱時間短，儲熱量小，無法調整因氣溫變化、太陽輻射量變化及采暖熱量需求變化三者所造成的動態不平衡，無法實現指針意義上的建筑供暖的動態熱平衡。5、在寒冷地區和嚴寒地區，無法滿足建筑物供暖需求一在寒冷地區，必須確保冬季建筑物室內采暖的剛性需求，而現有的太陽能水箱儲熱供暖系統是無法滿足整個供暖季所需供暖量，一般來說，如果沒有其它輔助措施(如配置輔助的電采暖、燃煤或燃油采暖等)，太陽能水箱儲熱供暖系統也無法用于寒冷地區，尤其是無法在嚴寒地區使用，更無法滿足大型建筑物或建筑物組團(居民住宅樓)的供暖需求。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種太陽能地理跨季儲熱供暖系統，它是以修建在地下的地理蓄熱庫為基礎的新型太陽能供暖系統，一方面能夠彌補目前使用的太陽能水箱儲熱供暖系統的技術缺陷，另一方面能夠實現真正意義上的高效節能，為建筑物供暖“零排放”打下堅實基礎；將較熱季節的太陽能轉換為熱能跨季存儲起來，用于采暖季供暖，建造成本低，以較少采光面積為較大面積的建筑供暖，更好地平衡儲存熱量與采暖總熱量，更利于建筑物供暖動態熱平衡，大幅度提高供熱量(收益)與機械功(電能)消耗比值。本技術的目的是這樣實現的一種太陽能地理跨季儲熱供暖系統，包括太陽能供暖機組、設置在戶外的太陽能集熱器和鋪埋于室內地面之中的地暖管輻射采暖系統，太陽能供暖機組具有集水器、電磁閥、循環泵、單向閥、分水器、補液泵和循環エ質儲箱，太陽能集熱器的集熱エ質出口與集熱エ質進ロ分別通過集熱エ質輸送管道對應連通太陽能供暖機組的集熱エ質進ロ與集熱エ質出口，太陽能供暖機組的導熱エ質進ロ與導熱エ質出ロ分別通過導熱エ質輸送管道對應連通地暖管輻射采暖系統的導熱エ質出口與導熱エ質進ロ，太陽能供暖機組的導熱エ質進ロ與導熱エ質出ロ對應連通循環エ質儲箱，在大地表面以下地殼內埋置有與太陽能供暖機組配套連接的地理蓄熱庫，地理蓄熱庫由保溫売、實心蓄熱體和換熱器構成且設置于在大地表面掘出的基坑內且位于地表凍土層之下，實心蓄熱體由保溫殼包裹封起，在基坑內除保溫殼所占空間外的剰余空間內設置有將保溫殼埋置的充填料，在實心蓄熱體內埋置有換熱器和換熱エ質輸送管道，換熱エ質輸送管道由換熱エ質輸入管道和換熱エ質輸出管道構成，由換熱器構成的地埋換熱機組其最初端換熱エ質進ロ通過換熱エ質輸入管道對應連通太陽能供暖機組換熱エ質出口，地埋換熱機組其最末端換熱エ質出ロ通過換熱エ質輸出管道對應連通太陽能供暖機組的換熱エ質進ロ。本技術的特點為第一、利用大地環境，減少由溫差造成的熱損失，其儲熱設施(稱為地埋蓄熱庫)修建在地下，一年四季，地下溫度變化幅度較小(如:TC 6°C)，與放置在大氣環境下的水箱儲熱相比，內部蓄熱溫度與外界環境溫度之差較小，能夠較大幅度地減低由溫差引起的熱損失。第二、地理蓄熱庫的蓄熱材料以固體為主和少量的固體-液體相變，由于沒有液體-氣體的相變，降低了汽化熱損失，避免了因氣態泄露所造的大量熱損失。第三、具有較好的保溫圍護結構，単位時間熱損失很小，由于地面蓄熱庫建造在地下，使用導熱系數很低的保溫材料且采取適當的保溫厚度，保溫性能較好，単位時間熱損失很小。第四、能夠解決太陽能長期熱儲存的問題，由于地面蓄熱庫處于大地凍土層之下，避免了汽化泄露熱損失。第五、承重能力強，不占用地面以上的人類活動場所，地埋蓄熱庫以抗壓強度很高的固體為骨架，所使用的保溫圍護結構也具有足夠的抗壓強度，建造好的蓄熱庫能夠承擔較大的永久荷載、活動荷載及偶然荷載，一般修建在建筑物的院內道路、停車場和草坪等凍土層之下，不占用地表以上的空間。第六、根據建筑物供暖總熱量需求，在大地凍土層以下可以修建體積足夠大的地理蓄熱庫，以保證儲存儲存足夠多的熱量為大型建筑物提供采暖熱量，以較少采光面積為大型建筑物內部供暖；由于解決了太陽熱能長期熱儲存問題及地理蓄熱庫具有足夠大本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能地埋跨季儲熱供暖系統，包括太陽能供暖機組(20)、設置在戶外的太陽能集熱器(10)和鋪埋于室內地面之中的地暖管輻射采暖系統(30)，太陽能供暖機組(20)具有集水器、電磁閥、循環泵、單向閥、分水器、補液泵和循環工質儲箱,太陽能集熱器(10)的集熱工質出口與集熱工質進口分別通過集熱工質輸送管道對應連通太陽能供暖機組(20)的集熱工質進口與集熱工質出口，太陽能供暖機組(20)的導熱工質進口與導熱工質出口分別通過導熱工質輸送管道對應連通地暖管輻射采暖系統(30)的導熱工質出口與導熱工質進口，太陽能供暖機組(20)的導熱工質進口與導熱工質出口對應連通循環工質儲箱，其特征在于：在大地表面(70)以下地殼內設置有與太陽能供暖機組(20)配套連接的地埋蓄熱庫(50)，地埋蓄熱庫(50)由保溫殼(60)、實心蓄熱體(110)和換熱器(120)構成且設置于在大地表面(70)掘出的基坑(40)內且位于地表凍土層(100)之下，實心蓄熱體(110)由保溫殼(60)包裹封起，在基坑(40)內除保溫殼(60)所占空間外的剩余空間內設置有將保溫殼(60)埋置的充填料(90)，在實心蓄熱體(110)內埋置有換熱器(120)和換熱工質輸送管道(130)，換熱工質輸送管道(130)由換熱工質輸入管道和換熱工質輸出管道構成，由換熱器(120)構成的地埋換熱機組其最初端換熱工質進口通過換熱工質輸入管道對應連通太陽能供暖機組(20)換熱工質出口，地埋換熱機組其最末端換熱工質出口通過換熱工質輸出管道對應連通太陽能供暖機組(20)的換熱工質進口。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：高國利，周東文，李衛華，林閩，
申請(專利權)人：新疆太陽能科技開發公司，
類型：實用新型
國別省市：