太阳能地埋跨季储热供暖系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种太阳能地埋跨季储热供暖系统，太阳能供暖机组分别与太阳能集热器和地暖管辐射采暖系统通过管道配合连接，在大地表面以下地壳内还埋置有与太阳能供暖机组配套连接的地埋蓄热库，地埋蓄热库由保温壳、实心蓄热体和换热器构成且设置于在大地表面掘出的基坑内且位于地表冻土层之下，实心蓄热体由保温壳包裹封起，在实心蓄热体内埋置有换热器和换热工质输送管道，换热工质输送管道由换热工质输入管道和换热工质输出管道构成，由换热器构成的地埋换热机组其最初端换热工质进口通过换热工质输入管道对应连通太阳能供暖机组换热工质出口，地埋换热机组其最末端换热工质出口通过换热工质输出管道对应连通太阳能供暖机组的换热工质进口。本实用新型专利技术能将较热季节的太阳能转换为热能跨季存储起来，用于采暖季供暖。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能热利用
，特别是太阳能地理跨季储热供暖系统。
技术介绍
太阳能供暖系统是ー种新型供暖系统，与传统的集中燃煤燃气供暖及广泛使用的水地源热泵供暖相比，具有诸多优点具有可持续的能量供应，安全可靠，无污染，高效节能，运行成本低。现有太阳能水箱储热供暖系统主要存在的缺点如下I、储热时间短，不能充分利用全年的太阳能资源ー①造成水箱储热时间短的主要原因是第一、在大气环境中的水箱储热的热损失量很大，目前，国内外所开发的太阳能供 暖系统使用水箱作为储热装置，用水作为蓄热材料来储热，水箱放置在楼顶或室外地面上，处于大气环境中，由于水箱内的水蓄热温度较高(如50°C 60°C )，而冬季室外环境温度较低(如在严寒地区，最低可达_30°C左右)，即使对水箱采区了保温措施，在较大温差作用下，水箱储存的热量损失仍然很大，能够有效供暖使用的太阳热能很少；第二、水箱只能短期储热，而不能长期储热，在采暖季，当水箱蓄热温度达到预定值(如50°C 60°C )，环境温度偏低，因处于大气环境中的水箱热损失很大，在较短的时间内，水箱内蓄热温度会大幅降低，以致于无法达到供暖的温度(如35°C 40°C )，尤其在连续阴天雨雪天气，太阳能水箱储热供暖系统将彻底失去为建筑物供暖的能力；第三，水箱体积小，储热量少，建筑物冬季采暖热量需求是很大的，如节能建筑热负荷(即规定室外温度下，每小时每平方米建筑物采暖所需热量)约130MJ 150MJ/ Hl2的供热量，设计日每平方米建筑物需要约2340MJ 2700MJ/ m2的供热量，在最冷月，每平方米建筑物则需要约70200MJ 81000MJ/ m2的供热量，对于ー个I万が或几万Hf的建筑物(群)来说，建造很大体积的水箱储热供暖是不现实的。②不能有效利用夏季太阳能，只能利用冬季太阳能供暖，夏季的太阳辐射量大约是冬季太阳辐射量的2 3倍，由于太阳能水箱储热供暖系统的储热时间很短(一般仅为几天)，无法将夏季充足的太阳能资源储存起来用于冬季供暖使用，而冬季的太阳辐射能远远小于夏季的太阳辐射能，遇到阴天雨雪，将造成整个太阳能供暖系统无法使用。2、需要较多的采光面积，局限性较大一由于水箱储热量小，储热时间短，在冬季，为了收集更多的太阳能，需要配置足够多的采光面积才能收集较多的太阳热能方能满足建筑物供暖的热量需求，ー是造成成本很高，ニ是在实际施工过程中，建筑物屋顶上没有足够的场地用于大面积安装集热器阵列，实际使用的局限性很大。3、无法实现系统的总热量平衡一由于水箱储热时间短，储热量小，它所能储存的热量往往仅能够满足建筑物几个小时至最多几天的供暖需求，尤其是在严寒地区，冬季供暖时间长(如4320小吋)，需要的供暖热量也就多，使用太阳能水箱储热供暖系统是无法满足建筑物供暖需要的。4、无法实现系统的动态热平衡ー①冬季气温与太阳辐射量成反比关系，冬季气温变化与太阳辐射量也成反比关系，尤其是在严寒地区，气温与阳光之间关系存在以下ー些规律一是气温越低的时候，太阳辐射量越小；ニ是阴雪天气，气温更低，而不见阳光；三是夜间气温很低，没有阳光；四是早晨气温低，阳光少，正午气温稍高，阳光多。②无法实现建筑供暖的动态热平衡，在寒冷地区，特别是严寒地区，冬季建筑物采暖热量需求与室外气温成正比关系，而采暖热量需求与太阳能辐射量成反比关系，现有太阳能水箱储热供暖系统所使用的水箱储热时间短，储热量小，无法调整因气温变化、太阳辐射量变化及采暖热量需求变化三者所造成的动态不平衡，无法实现指针意义上的建筑供暖的动态热平衡。5、在寒冷地区和严寒地区，无法满足建筑物供暖需求一在寒冷地区，必须确保冬季建筑物室内采暖的刚性需求，而现有的太阳能水箱储热供暖系统是无法满足整个供暖季所需供暖量，一般来说，如果没有其它辅助措施(如配置辅助的电采暖、燃煤或燃油采暖等)，太阳能水箱储热供暖系统也无法用于寒冷地区，尤其是无法在严寒地区使用，更无法满足大型建筑物或建筑物组团(居民住宅楼)的供暖需求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种太阳能地理跨季储热供暖系统，它是以修建在地下的地理蓄热库为基础的新型太阳能供暖系统，一方面能够弥补目前使用的太阳能水箱储热供暖系统的技术缺陷，另一方面能够实现真正意义上的高效节能，为建筑物供暖“零排放”打下坚实基础；将较热季节的太阳能转换为热能跨季存储起来，用于采暖季供暖，建造成本低，以较少采光面积为较大面积的建筑供暖，更好地平衡储存热量与采暖总热量，更利于建筑物供暖动态热平衡，大幅度提高供热量(收益)与机械功(电能)消耗比值。本技术的目的是这样实现的一种太阳能地理跨季储热供暖系统，包括太阳能供暖机组、设置在户外的太阳能集热器和铺埋于室内地面之中的地暖管辐射采暖系统，太阳能供暖机组具有集水器、电磁阀、循环泵、单向阀、分水器、补液泵和循环エ质储箱，太阳能集热器的集热エ质出口与集热エ质进ロ分别通过集热エ质输送管道对应连通太阳能供暖机组的集热エ质进ロ与集热エ质出口，太阳能供暖机组的导热エ质进ロ与导热エ质出ロ分别通过导热エ质输送管道对应连通地暖管辐射采暖系统的导热エ质出口与导热エ质进ロ，太阳能供暖机组的导热エ质进ロ与导热エ质出ロ对应连通循环エ质储箱，在大地表面以下地壳内埋置有与太阳能供暖机组配套连接的地理蓄热库，地理蓄热库由保温売、实心蓄热体和换热器构成且设置于在大地表面掘出的基坑内且位于地表冻土层之下，实心蓄热体由保温壳包裹封起，在基坑内除保温壳所占空间外的剰余空间内设置有将保温壳埋置的充填料，在实心蓄热体内埋置有换热器和换热エ质输送管道，换热エ质输送管道由换热エ质输入管道和换热エ质输出管道构成，由换热器构成的地埋换热机组其最初端换热エ质进ロ通过换热エ质输入管道对应连通太阳能供暖机组换热エ质出口，地埋换热机组其最末端换热エ质出ロ通过换热エ质输出管道对应连通太阳能供暖机组的换热エ质进ロ。本技术的特点为第一、利用大地环境，減少由温差造成的热损失，其储热设施(称为地埋蓄热库)修建在地下，一年四季，地下温度变化幅度较小(如:TC 6°C)，与放置在大气环境下的水箱储热相比，内部蓄热温度与外界环境温度之差较小，能够较大幅度地减低由温差引起的热损失。第二、地理蓄热库的蓄热材料以固体为主和少量的固体-液体相变，由于没有液体-气体的相变，降低了汽化热损失，避免了因气态泄露所造的大量热损失。第三、具有较好的保温围护结构，単位时间热损失很小，由于地面蓄热库建造在地下，使用导热系数很低的保温材料且采取适当的保温厚度，保温性能较好，単位时间热损失很小。第四、能够解决太阳能长期热储存的问题，由于地面蓄热库处于大地冻土层之下，避免了汽化泄露热损失。第五、承重能力强，不占用地面以上的人类活动场所，地埋蓄热库以抗压强度很高的固体为骨架，所使用的保温围护结构也具有足够的抗压强度，建造好的蓄热库能够承担较大的永久荷载、活动荷载及偶然荷载，一般修建在建筑物的院内道路、停车场和草坪等冻土层之下，不占用地表以上的空间。第六、根据建筑物供暖总热量需求，在大地冻土层以下可以修建体积足够大的地理蓄热库，以保证储存储存足够多的热量为大型建筑物提供采暖热量，以较少采光面积为大型建筑物内部供暖；由于解决了太阳热能长期热储存问题及地理蓄热库具有足够大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能地埋跨季储热供暖系统，包括太阳能供暖机组(20)、设置在户外的太阳能集热器(10)和铺埋于室内地面之中的地暖管辐射采暖系统(30)，太阳能供暖机组(20)具有集水器、电磁阀、循环泵、单向阀、分水器、补液泵和循环工质储箱,太阳能集热器(10)的集热工质出口与集热工质进口分别通过集热工质输送管道对应连通太阳能供暖机组(20)的集热工质进口与集热工质出口，太阳能供暖机组(20)的导热工质进口与导热工质出口分别通过导热工质输送管道对应连通地暖管辐射采暖系统(30)的导热工质出口与导热工质进口，太阳能供暖机组(20)的导热工质进口与导热工质出口对应连通循环工质储箱，其特征在于：在大地表面(70)以下地壳内设置有与太阳能供暖机组(20)配套连接的地埋蓄热库(50)，地埋蓄热库(50)由保温壳(60)、实心蓄热体(110)和换热器(120)构成且设置于在大地表面(70)掘出的基坑(40)内且位于地表冻土层(100)之下，实心蓄热体(110)由保温壳(60)包裹封起，在基坑(40)内除保温壳(60)所占空间外的剩余空间内设置有将保温壳(60)埋置的充填料(90)，在实心蓄热体(110)内埋置有换热器(120)和换热工质输送管道(130)，换热工质输送管道(130)由换热工质输入管道和换热工质输出管道构成，由换热器(120)构成的地埋换热机组其最初端换热工质进口通过换热工质输入管道对应连通太阳能供暖机组(20)换热工质出口，地埋换热机组其最末端换热工质出口通过换热工质输出管道对应连通太阳能供暖机组(20)的换热工质进口。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高国利，周东文，李卫华，林闽，
申请(专利权)人：新疆太阳能科技开发公司，
类型：实用新型
国别省市：