太阳能跨季节地下储热技术

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1、第３０卷第１２期煤气与热力Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．１２２０１０年１２月ＧＡＳ＆ＨＥＡＴＤｅｃ．２０１０殘檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲殘檲檲低碳经济与节能减排檲檲殘檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲殘太阳能跨季节地下储热技术黄晟辉，赵大军，马银龙（吉林大学建设工程学院，吉林长春１３００２６）摘要：介绍了发展太阳能地下储热技术的必要性及国内外太阳能地下储热技术的发展现状。结合某太阳能地下混凝土储热实验系统，探讨了适用于太阳能地下储热系统的传热模型。关键词：太阳能储热；跨季节储热；地埋管换热器；地下混凝土储热；传热模型中图分

2、类号：ＴＵ９９５文献标识码：Ｂ文章编号：１０００－４４１６（２０１０）１２－０Ａ２９－０３ＣｒｏｓｓｓｅａｓｏｎａｌＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＳｔｏｒａｇｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙＨＵＡＮＧＳｈｅｎｇｈｕｉ，ＺＨＡＯＤａｊｕｎ，ＭＡＹｉｎｌｏｎｇＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎｅｃｅｓｓｉｔｙｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｔｏｒａｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｕｎ

3、ｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｔｏｒａｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈａｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｏｒａｇｅｏｆｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙ，ｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｍｏｄｅｌｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍｏｆｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅ；ｃｒｏｓｓ

4、ｓｅａｓｏｎａｌｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅ；ｂｕｒｉｅｄｔｕｂｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ；ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｃｏｎｃｒｅｔｅｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅ；ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｍｏｄｅｌ［３］１发展太阳能储热技术的必要性要有：显热储热、潜热储热、热化学储热。根据热目前，全世界建筑能耗约占能源总消费量的量储存的时间又可分为：随时储存、短期储存、长期３０％，其中居住建筑能耗约为公共建筑的２倍。我储存。地下储热是储热技术的一种，其优势是地下国北方城镇仅供暖能耗就占全国建筑总能耗的广阔的空间及天然的储热介质，

5、主要分为含水层储［１］３６％，是建筑能耗的最大组成部分。因此，采用热、地下土壤和岩石储热。绿色替代能源作为建筑物供暖的主要能源将是实现①含水层储热减排目标的重要措施之一。太阳能作为一种可再生我国于２０世纪６０年代初出现了冬灌夏用、夏［２］绿色能源，具有如下显著的优势：储量巨大，我国灌冬用的地下水储热技术。到２０世纪８０年代初，１２［４］每年地表吸收的太阳能折合１７×１０ｔ标准煤。存该技术已在全国２０多座城市推广，全国拥有储冷６３在的普遍性，太阳能对于地球上绝大多数地区具有井５００余口，冬季回灌量达到３０

6、×１０ｍ；储热井５３存在的普遍性，可就地取用。利用的清洁性，太阳能１５０余口，夏季回灌量达到５．５×１０ｍ。属于洁净可再生能源，其开发利用几乎不产生二次国外利用含水层储热的思想在１９７３年被提出，污染。但太阳辐射存在能量密度低、随机性大、间歇随之达到了一个含水层储热技术研究的高潮。由于性大、辐射强度不规则的缺点。因此，太阳能的高效利用地下水体储热需要特定的地质条件，因此其应利用应结合储热技术实现削峰填谷。用受到很大的限制，一些国家试图采用地下人工水２国内外太阳能地下储热技术的发展现状槽储热。瑞典在乌普萨

7、拉市附近的居民区地下岩石供暖、空调和热水供应系统采用的储热方法主中建造了一个环状地下太阳能储热器，容积为１０５·Ａ２９·第３０卷第１２期煤气与热力ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｍ３ｍ，距离地表３０ｍ，储热器不设绝热层。储热器底!"#$%&'%&部水温为４０℃，可供５５０幢住宅供暖，供热量的６０％来自太阳能，从３月到９月为储热期，１０月到%(［５］次年的２月采用压缩式热泵供暖。②地下土壤和岩石储热近年来，国内对太阳能－土壤源热泵联合供暖技术开展了研究和应用：东南大学对太阳能－土壤,-.%/［６］)

8、*+'%&源热泵联合交替的供暖模式进行了研究，山东建0%123工学院对太阳能－土壤源热泵供暖的经济性进行了［７］分析，哈尔滨工业大学、天津大学等对太阳能－［８］土壤源热泵系统也进行了大量研究。瑞典的Ａｎｎｅｂｅｒｇ区域建有５０个住宅单元的半２太阳能供暖系统，建有２４００ｍ太阳能集热器，并图１太阳能地下混凝土储热实验平台配备辅助电加热系统。太阳能地下储热器为６０００３．２传热模型的适用性分析３近年来，土壤源热泵技术在我国得到了广泛应ｍ的钻有１