一种土壤高效换热跨季储热方式制造技术

本发明专利技术涉及储热和太阳能光热清洁能源+供热领域，特别涉及一种土壤高效换热跨季储热方式，包括：太阳能双轴槽式集热器、太阳能土壤换热跨季储热单元和热能转换控制单元，其中，太阳能双轴槽式集热器包括：基础、高度角驱动机构、方位角驱动机构、介质软管、真空集热管、立柱和抛物线集热镜场，抛物线集热镜场固定在立柱的上端，立柱的下端固定在基础上，真空集热管固定在抛物线集热镜场的轴线上，抛物线集热镜场分别与高度角驱动机构和方位角驱动机构连接，热能转换控制单元与高度角驱动机构和方位角驱动机构机电连接。它提供一种利用土壤高效换热跨季节储热方式以便实现大规模跨季节储热，提高太阳能光热利用率，提高太阳能使用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤高效换热跨季储热方式
本专利技术涉及储热和太阳能光热清洁能源+供热领域，特别涉及一种土壤高效换热跨季储热方式。
技术介绍
太阳能属清洁能源，绿色无污染，是真正的零成本能源，应用非常广泛，但其存在一定的局限性，比如昼夜、晴阴雨雪天等的不连续性，就供暖而言，夏季太阳能辐照度强而供暖季辐照度弱等的供需不匹配性。将非供暖季的太阳能光热能量储存起来，供供暖季使用，是一种非常可行的办法。储热有显热储存和潜热储存两种方式，潜热储存，如化学储热、相变储热等，尤其是没有达到一定规模的应用系统中，其经济技术指标很不理想。显热储热，如水体储热，在小体储热应用系统中非常广泛，但大规模储热系统中水体储热经济性较差。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种利用土壤高效换热跨季节储热方法以便实现大规模跨季节储热，提高太阳能光热利用率，提高太阳能使用效率。本专利技术采用的技术方案为：一种土壤高效换热跨季储热方式，其特征是：包括：太阳能双轴槽式集热器、太阳能土壤换热跨季储热单元和热能转换控制单元，其中，太阳能双轴槽式集热器包括：基础、高度角驱动机构、方位角驱动机构、介质软管、真空集热管、立柱和抛物线集热镜场，抛物线集热镜场固定在立柱的上端，立柱的下端固定在基础上，真空集热管固定在抛物线集热镜场的轴线上，抛物线集热镜场分别与高度角驱动机构和方位角驱动机构连接，热能转换控制单元与高度角驱动机构和方位角驱动机构机电连接，由高度角驱动机构和方位角驱动机构驱动抛物线集热镜场将太阳能光热聚焦收集到双玻璃真空集热管中，循环介质通过介质软管将真空集热管与太阳能土壤换热跨季储热单元连接，太阳能土壤换热跨季储热单元将太阳能双轴槽式集热系统汇聚的太阳光能量储存起来，供用热时使用。所述的太阳能土壤换热跨季储热单元包括：储热体保温层、进水管路、换热井、换热井支路、进水集联器、回水集联器、回水管路及地面保温水罐，储热体保温层的下端有换热井和换热井支路，储热时高温热从2路进水管路流入各组换热井，将热量输送到地下土壤中储存起来，换热后的低温水从回水管路返回到地面保温水罐中。所述的储热体保温层设计厚度大于1米，限于2米。所述的换热井由43口组成，43口换热井为梅花形布置，换热井深度35m，换热井粘土填充，蓄热系数12.99W/m.k。所述换热井由12组并联接，每7口换热井串联并接于进水集联器和回水集联器之间，进水集联器和回水集联器负责各支路布水。所述进水管路和回水管路双路布置，采用耐高温、耐腐蚀的PERT热熔管。所述43口换热井梅花形布置空间内有温度传感器，温度传感器分布在A、B、C、D、E五处不同区域，每个区域设置4点温度传感器，测试温升平均8.5℃。热能转换控制单元包括：控制模块、无线或4G远程模块、西门子300PLC模块、STC脉冲模块、20A/DC24和5A/DC5V电源模块、触摸屏人机界面；控制模块分别与无线或4G远程模块、西门子300PLC模块、STC脉冲模块、触摸屏人机界面接口电连接，20A/DC24和5A/DC5V电源模块分别与控制模块、无线或4G远程模块、西门子300PLC模块、STC脉冲模块、触摸屏人机界面电源端电连接，控制模块通过接口与太阳能土壤换热跨季储热单元的管件阀门电连接。实现集热、储热、用热的自动检测与控制，综合调度与管理，根据根据实测数据进行实时调整与控制，经无线模块输出远程终端，实施远程监控。本专利技术的优点是：由高度角驱动机构2和方位角驱动机构3驱动抛物线集热镜场4将太阳能光热聚焦收集到双玻璃真空集热管5中，循环介质通过介质软管6将真空集热管5与太阳能土壤换热跨季储热单元连接，太阳能土壤换热跨季储热单元将太阳能双轴槽式集热系统汇聚的太阳光能量储存起来，供用热时使用。太阳能土壤换热跨季储热单元布置方式有：方形、菱形和梅花形。方形布置储热体规正，进水管路14和回水管路20布管容易施工；菱形布置，各换热井间距一致，储热体储热温度均匀；梅花形布置，储热体储热、传热较均匀，进水管路14和回水管路20冗余布置，采用耐高温、耐腐蚀的热熔管，且各支路同程布置，保证各支路温程阻力和循环流量一致。附图说明图1是太阳能双轴槽式集热器示意图；图2是太阳能双轴槽式集热器结构图；图3是人工智能控制系统控制柜图；图4是土壤高效换热跨季储热系统图；图5是太阳能土壤换热跨季储热单元图。图中，1、基础；2、高度角驱动机构；3、方位角驱动机构；4、抛物线集热镜场；5、真空集热管；6、介质软管；7、立柱；8、控制模块；9、远程模块；10、PLC模块；11、脉冲模块；12、电源模块；13、人机界面；14、进水回路；15、系统测温；16、换热井；17、换热井支路；18、进水集联器；19、回水集联器；20、回水支路；21、地上保温水箱。具体实施方式如图1和图2所示，太阳能双轴槽式集热器包括：基础1、高度角驱动机构2、方位角驱动机构3、介质软管6、真空集热管5、立柱7和抛物线集热镜场4，抛物线集热镜场4固定在立柱7的上端，立柱7的下端固定在基础1上，真空集热管5固定在抛物线集热镜场4的轴线上，抛物线集热镜场4分别与高度角驱动机构2和方位角驱动机构3分别连接，热能转换控制单元与高度角驱动机构2和方位角驱动机构3机电连接，由高度角驱动机构2和方位角驱动机构3驱动抛物线集热镜场4将太阳能光热聚焦收集到双玻璃真空集热管5中，循环介质通过介质软管6将真空集热管5与太阳能土壤换热跨季储热单元连接，太阳能土壤换热跨季储热单元将太阳能双轴槽式集热系统汇聚的太阳光能量储存起来，供用热时使用。如图4和图5所示，太阳能土壤换热跨季储热单元包括：储热体保温层、进水管路14、换热井16、换热井支路17、进水集联器18、回水集联器19、回水管路20及地面保温水罐，储热体保温层的下端有换热井16和换热井支路17，储热时高温热从2路进水管路14流入各组换热井16，将热量输送到地下土壤中储存起来，换热后的低温水从回水管路20返回到地面保温水罐21中。用热时低温水从进水管路14流入各换热井16，从地下土壤中吸收热量后经2路回水管路20将热量输送到地面保温水罐21中，供用热使用。储热体保温层设计厚度大于1米，限于2米。换热井16由43口组成，43口换热井16为梅花形布置，换热井深度35m，换热井粘土填充，蓄热系数12.99W/m.k。所述换热井16由12组并联接，每7口换热井16串联并接于进水集联器18和回水集联器19之间，进水集联器18和回水集联器19负责各支路布水。所述进水管路14和回水管路20双路布置，采用耐高温、耐腐蚀的PERT热熔管，且各支路同程布置，保证各支路温程阻力和循环流量一致。在43口换热井16梅花形布置空间内有温度传感器15，温度传感器15分布在A、B、C、D、E五处不同区域，每个区域设置4点温度传感器，测试温升平均8.5℃。如图3所示，热能转换控制单元包括：控制模块8、无线或4G远程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤高效换热跨季储热方式，其特征是：包括：太阳能双轴槽式集热器、太阳能土壤换热跨季储热单元和热能转换控制单元，其中，太阳能双轴槽式集热器包括：基础(1)、高度角驱动机构(2)、方位角驱动机构(3)、介质软管(6)、真空集热管(5)、立柱(7)和抛物线集热镜场(4)，抛物线集热镜场(4)固定在立柱(7)的上端，立柱（7）的下端固定在基础(1)上，真空集热管(5)固定在抛物线集热镜场(4)的轴线上，抛物线集热镜场(4)分别与高度角驱动机构(2)和方位角驱动机构(3)连接，热能转换控制单元与高度角驱动机构（2）和方位角驱动机构（3）机电连接，由高度角驱动机构（2）和方位角驱动机构（3）驱动抛物线集热镜场（4）将太阳能光热聚焦收集到双玻璃真空集热管（5）中，循环介质通过介质软管（6）将真空集热管（5）与太阳能土壤换热跨季储热单元连接，太阳能土壤换热跨季储热单元将太阳能双轴槽式集热系统汇聚的太阳光能量储存起来，供用热时使用。/n

【技术特征摘要】
1.一种土壤高效换热跨季储热方式，其特征是：包括：太阳能双轴槽式集热器、太阳能土壤换热跨季储热单元和热能转换控制单元，其中，太阳能双轴槽式集热器包括：基础(1)、高度角驱动机构(2)、方位角驱动机构(3)、介质软管(6)、真空集热管(5)、立柱(7)和抛物线集热镜场(4)，抛物线集热镜场(4)固定在立柱(7)的上端，立柱（7）的下端固定在基础(1)上，真空集热管(5)固定在抛物线集热镜场(4)的轴线上，抛物线集热镜场(4)分别与高度角驱动机构(2)和方位角驱动机构(3)连接，热能转换控制单元与高度角驱动机构（2）和方位角驱动机构（3）机电连接，由高度角驱动机构（2）和方位角驱动机构（3）驱动抛物线集热镜场（4）将太阳能光热聚焦收集到双玻璃真空集热管（5）中，循环介质通过介质软管（6）将真空集热管（5）与太阳能土壤换热跨季储热单元连接，太阳能土壤换热跨季储热单元将太阳能双轴槽式集热系统汇聚的太阳光能量储存起来，供用热时使用。


2.根据权利要求1所述的一种土壤高效换热跨季储热方式，其特征是：所述的太阳能土壤换热跨季储热单元包括：储热体保温层、进水管路（14）、换热井（16）、换热井支路（17）、进水集联器（18）、回水集联器（19）、回水管路（20）及地面保温水罐（21），储热体保温层的下端有换热井（16）和换热井支路（17），储热时高温热从2路进水管路（14）流入各组换热井（16），将热量输送到地下土壤中储存起来，换热后的低温水从回水管路（20）返回到地面保温水罐（21）中。


3.根据权利要求2所述的一种土壤高效换热跨季储热方式，其特征是：所述的储热体保温层设计厚度大于1米，限于2米。


4.根据权利要求2所述的一种土壤高效...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波涛，魏丽芬，
申请(专利权)人：河北旭日汇阳能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13