清潔供熱：幾種常見的跨季節(jié)太陽能儲熱供暖技術(shù)
文章來源:未知時間:2022-01-19
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北極星售電網(wǎng)訊:西藏仲巴縣大型太陽能跨季節(jié)蓄熱采暖項目于2019年11月投運(yùn)，河北張家口礬山鎮(zhèn)黃帝城太陽能跨季節(jié)儲熱試驗示范項目即將開建……近年來，太陽能跨季節(jié)儲熱供暖技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用愈加廣泛。
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跨季節(jié)儲熱技術(shù)可以有效解決能源供需在時間、空間上的不匹配，特別是搭配太陽能系統(tǒng)，可以有效避免太陽能的間歇性缺點(diǎn)，為農(nóng)村采暖、煤改清潔能源、區(qū)域能源供給提供新的技術(shù)路線。
根據(jù)儲熱介質(zhì)，常見的跨季節(jié)儲熱技術(shù)可分為潛熱儲熱、顯熱儲熱和熱化學(xué)儲熱，自上世紀(jì)七十年代末，歐洲和北美各國便開始嘗試推廣各類太陽能跨季節(jié)儲熱技術(shù)，目前國內(nèi)也已有實(shí)際項目實(shí)踐，本文就幾種常見的跨季節(jié)太陽能儲熱供暖技術(shù)進(jìn)行介紹。
▲跨季節(jié)蓄熱裝置的基本類型
01
大型儲熱水箱跨季節(jié)儲熱
與其他幾種儲熱技術(shù)相比，熱水蓄熱具有單位體積熱容量大、流動性好，存取熱量較為快捷的特點(diǎn)，因此，水箱儲熱在很多大規(guī)模季節(jié)儲熱示范項目中實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用，在跨季節(jié)太陽能儲熱系統(tǒng)中，熱水蓄熱裝置一般為圓柱形，這種結(jié)構(gòu)有助于減小形體系數(shù)，以減小熱損失，水箱的溫度分層和外層保溫材料是水箱儲熱研究的重點(diǎn)。
02
地下含水層跨季節(jié)儲熱
含水層主要包含地下水的地下沙土、礫石、石灰?guī)r層等，上下兩層為不透水層。地下含水層跨季節(jié)儲熱系統(tǒng)造價較低，但對地質(zhì)條件要求較高，是跨季節(jié)儲熱技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。
在含水層蓄熱裝置中，需要安裝冷水井和熱水井各一口。在夏季太陽能充足的時候，將獲取的太陽熱能儲存在熱水井中。在冬季，通過抽取熱水井中的熱水給建筑物供暖和生活熱水用熱，然后將提取完熱量后的水灌入冷水井中。
03
地埋管跨季節(jié)儲熱
埋管儲熱一般利用地下土壤儲存熱量，地埋管蓄熱裝置是在打入地面以下30-100m的豎井內(nèi)設(shè)置單U形管或雙U形管，在蓄熱過程中，將太陽熱能通過水等介質(zhì)儲存在土壤和巖石中，到冬季供暖時，再通過水等介質(zhì)將豎井旁邊土壤和巖石中的熱量交換出來。
由于土壤儲熱密度較低，地埋管儲熱系統(tǒng)土壤體積約為水箱儲熱系統(tǒng)的3～5倍。地埋管儲熱對地質(zhì)要求較高，巖石和飽和水土壤地質(zhì)類型較為適宜。
04
巖石類跨季節(jié)儲熱
巖石類儲熱的保溫與水箱保溫類似，需要在儲熱區(qū)域頂部和四周加裝保溫材料。在巖石類儲熱中常用的介質(zhì)有鵝卵石、礫石、砂石、磚石等，巖石床與換熱流體（水或空氣）交換熱量實(shí)現(xiàn)熱量的儲存和釋放。由于能量密度低，巖石類儲熱系統(tǒng)體積約為水箱儲熱系統(tǒng)的3倍。
05
人工含水層跨季節(jié)儲熱
礫石-水蓄熱也稱為人工含水層蓄熱，蓄熱介質(zhì)由礫石和水組成。在儲存太陽熱能時，集熱裝置中的熱量通過預(yù)埋在礫石中的熱交換管與礫石-水蓄熱裝置中的水和礫石進(jìn)行換熱。因該蓄熱裝置不需要建設(shè)承重結(jié)構(gòu)，造價相對于熱水蓄熱裝置要低。
06
相變材料跨季節(jié)儲熱
相變儲熱利用材料在相變過程中吸收和釋放的熱量實(shí)現(xiàn)熱能存儲，對于跨季節(jié)大規(guī)模儲熱方式，可利用換熱流體將太陽能集熱系統(tǒng)收集的熱量儲存于相變儲熱系統(tǒng)中。在國內(nèi)外研究中，科研人員已經(jīng)嘗試將跨季節(jié)相變儲熱系統(tǒng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)溫室和熱泵系統(tǒng)中。
07
熱化學(xué)跨季節(jié)儲熱
熱化學(xué)儲熱具有較高的儲熱密度，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在接近環(huán)境溫度下長期無熱損儲熱，而其中熱化學(xué)吸附和吸收反應(yīng)溫區(qū)與太陽能中低溫?zé)崂脺貐^(qū)相一致，尤其適用于建筑采暖、結(jié)構(gòu)緊湊的跨季節(jié)儲熱，與相變材料跨季節(jié)儲熱類似，熱化學(xué)跨季節(jié)儲熱主要處于研究階段，目前針對吸附/吸收熱化學(xué)跨季節(jié)儲熱系統(tǒng)，國內(nèi)外研究學(xué)者已經(jīng)展開了廣泛的研究。
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