[發(fā)明專利]一種利用被保溫濕土壤實現(xiàn)跨季節(jié)儲存太陽能的方法

有效

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• 申請日: 2015-03-06
• 公開（公告）號: CN104764227A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 趙明遠;左錦全
• 申請（專利權）人: 哈爾濱暖宜商貿有限公司
• 主分類號: F24J2/34
• 分類號: F24J2/34;E02D29/045
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

技術領域

本發(fā)明涉及一種太陽能蓄能方法，特別是涉及一種利用被保溫濕土壤實現(xiàn)跨季節(jié)儲存太陽能的方法，屬于太陽能利用技術領域。

背景技術

(一)冬季供暖(尤其北方)

目前冬季供暖絕大多數(shù)利用不可再生能源(煤)。缺點是，一方面造成不可再生能源逐漸枯竭，另一方面對環(huán)境的污染越來越嚴重。

(二)夏季空調供冷(尤其南方)

目前夏季供冷絕大多數(shù)用電制冷。缺點是，一方面造成夏季電力緊張(尤其南方)，另一方面空調用電制冷過程中取出的熱量和輸入電能轉變成的熱量絕大部分排至環(huán)境，加劇氣候變暖。

(三)生活熱水供應

目前生活熱水絕大多數(shù)采用電加熱器產生(尤其北方)，其缺點是大量消耗電能。

(四)目前跨季蓄熱，蓄熱體有三種形式

第一種，采用鉆孔或開挖土方敷設PE管的方式，夏季采用空調制冷時冷卻水向土壤釋熱使土壤溫度由15攝氏度左右升至22攝氏度左右，冬季采用電制冷熱泵機組從土壤中取出熱量供暖，供暖結束時土壤溫度回歸初始溫度(15攝氏度左右)。

缺點是：

1、盡管電制冷熱泵機組能效比平均可達1:4(一份電可提取四份熱)，但是仍然要消耗大量電能。與燃煤供暖相比，運行費用沒有質的差別。另外，電能是高品位能源，大量使用電能供暖不可取。

2、需掌握夏季向土壤釋熱與冬季從土壤中提熱的平衡。如若不然，土壤溫度不是逐年升高影響夏季釋熱供冷，就是逐年降低影響冬季提熱供暖。

就是說，這種跨季節(jié)蓄熱方式有地域限制，要求同一個系統(tǒng)夏季空調制冷釋熱量與冬季供暖耗熱量相當，實踐證明，在我國僅在中原地帶可行(河南、河北、山東等地)。在南方、北方均不適用，在南方將是夏季釋熱困難影響空調制冷，在北方短暫的夏季空調供冷期產生的熱量遠遠低于冬季供暖所需熱量。

第二種，在地面以下建保溫水池儲存太陽能。

缺點是：

1、比較適合冬季需要熱量不大的場合，不適用于北方供暖，通過計算可知在北方若采用這種方式跨季節(jié)蓄熱，保溫水池的建造費用將超過被供暖建筑物的建筑投資。

2、水池超過一定容積很難避免不均勻沉降造成開裂，導致水泄漏而失去蓄熱能力。

第三種，太陽能地埋跨季儲熱供暖系統(tǒng)專用地埋蓄熱庫。

其建筑方法：

1、基坑挖掘

2、底面和墻面保溫維護結構建造

素土夯實基坑底面，現(xiàn)澆混凝土墊層及構造柱等，在水泥墊層上用保溫磚進行底面保溫維護結構的鋪裝及保溫維護構造墻體的砌筑，進行必要的防水處理與墻體保護。

3、充填蓄熱材料

配置固體顯然蓄熱材料，向保溫殼中填充。在適當部位安放潛熱蓄熱材料(如模塊式、灌裝式等)

4、鋪設地埋熱管(蓄熱式換熱管)

分層鋪設地埋熱管(換熱器)，并進行必要固定。

5、管道連接

6、頂面保溫維護結構建造

在蓄熱材料上現(xiàn)澆混凝土墊層，在墊層上鋪設保溫磚，在頂面保溫維護結構上現(xiàn)澆較厚的混凝土墊層，以保護實心蓄熱體。

7、回填土

從上述建造方法可看出如下缺點：

A、初投資太高，將影響推廣

以地處哈爾濱使用面積10000平方米民用住宅為例，計算上述方法建造蓄熱庫的投資。按其采用的填充蓄熱材料的體積熱容量與水的體積熱容量(4200KJ/m3.K)相當，由此計算出冬季供暖所需建造蓄熱庫體積約20000立方米，設蓄熱庫幾何尺寸100米×20米×10米(長×寬×深)。

(1)基坑挖掘費用：8.1萬元

2.7(元/立方米)×20000×1.5(立方米)＝81000(元)

(2)底面保溫維護結構建造費用：75.6萬元

現(xiàn)澆混凝土墊層420(元/立方米)×2000(平方米)×0.15(米)＝126000(元)

底面保溫磚鋪裝950(元/立方米)×2000(平方米)×0.3(米)＝570000(元)

底面防水處理30(元/平方米)×2000(平方米)＝60000(元)

(3)墻面保溫維護結構建造費用：80.7萬元

構造柱600(元/立方米)×85(立方米)＝51000(元)

墻面保溫磚砌筑950(元/立方米)×2400(平方米)×0.3(米)＝684000(元)

墻面防水處理30(元/平方米)×2400(平方米)＝72000(元)

(4)頂面保溫維護結構建造費用：109.2萬元