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北极星电网讯:西藏仲巴县大型太阳能跨季蓄热供热项目于2019年11月投产,河北张家口矾山镇黄帝城太阳能跨季蓄热实验示范项目即将建设.近年来,太阳能跨季蓄热供暖技术在我国得到了广泛应用。
(来源:微信微信官方账号“CHPLAZA清洁供热平台”ID: CHPlaza作者单位:中国清洁供热平台)
跨季节蓄热技术可以有效解决能源供需在时间和空间上的不匹配,特别是与太阳能系统相结合,可以有效避免太阳能的间歇性缺点,为农村供暖、煤改清洁能源和区域能源供应提供了新的技术路线。
根据蓄热介质的不同,常见的跨季节蓄热技术可分为潜热蓄热、显热蓄热和热化学蓄热。从20世纪70年代末开始,欧洲和北美国家开始尝试推广各种太阳能跨季蓄热技术。目前国内已有实际项目实践。本文介绍了几种常见的跨季节太阳能蓄热供暖技术。
跨季节蓄热装置的基本类型
01
大型储热罐跨季节储热。
与其他蓄热技术相比,热水蓄热具有单位体积热容量大、流动性好、蓄热速度快等特点。因此,水箱蓄冷在许多大型季节性蓄热示范工程中得到了应用。在跨季节太阳能储能系统中,热水储存装置一般为圆柱形,有助于减小外形尺寸,减少热量损失。水箱的温度分层和外保温材料是水箱储水研究的重点。
02
地下含水层跨季节蓄热
含水层主要含有地下水的地下砂、砾石和石灰岩层,上下两层为不透水层。地下含水层跨季蓄热系统成本低,但对地质条件要求高,是跨季蓄热技术的研究热点之一。
在含水层蓄热装置中,需要安装冷水井和热水井。夏季太阳能充足时,获得的太阳能热能储存在热水井中。在冬天,热水井的热水被泵出,用来加热建筑物和生活热水,然后抽取的水被泵入冷水井。
03
地下管道跨季节蓄热
地埋式储热一般利用地下土壤来储热。埋地蓄热装置是在地下30-100米的竖井中安装单U型管或双U型管。在储热过程中,太阳热能通过水等介质储存在土壤和岩石中,然后在冬季供暖时通过水等介质交换竖井旁土壤和岩石中的热量。
由于土壤蓄热密度低,地埋管蓄热系统的土壤体积约为水箱蓄热系统的3 ~ 5倍。埋管蓄热对地质要求更高,岩石和饱和水土壤地质类型更适合。
04
岩石状跨季节蓄热
岩石类蓄热体的保温类似于水箱,需要在顶部和蓄热区周围安装保温材料。岩石蓄热常用的有卵石、砾石、砂岩、砖石等。岩床与热交换流体(水或空气)进行热交换,实现蓄热和放热。由于能量密度低,岩石蓄热系统的体积约为水箱蓄热系统的三倍。
05
人工含水层跨季节蓄热
砾石-水蓄热又称人工含水层蓄热,蓄热介质由砾石和水组成。当储存太阳能热能时,集热器中的热量通过埋在砾石中的换热管与砾石-水蓄热装置中的水和砾石进行热交换。由于蓄热装置不需要搭建承重结构,所以成本比热水蓄热装置低。
06
相变材料跨季节蓄热
相变储热是利用材料在相变过程中吸收和释放的热量来储存热能。对于大规模跨季节蓄热、热交换
化学蓄热具有较高的蓄热密度,在接近环境温度下可以实现长时间的蓄热而不损失热量。其中热化学吸附和吸收反应温区与太阳能中低温热利用温区一致,特别适合建筑采暖和紧凑型跨季蓄热。与相变材料跨季蓄热类似,热化学跨季蓄热主要处于研究阶段。目前,国内外研究人员对吸附/吸收热化学跨季蓄热系统进行了广泛的研究。
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