[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

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510098335.6
• 申請日: 2015-03-06
• 公開（公告）號: CN104764227A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙明遠(yuǎn);左錦全
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱暖宜商貿(mào)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(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

技術(shù)領(lǐng)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(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

(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(yán)重。

(二)夏季空調(diào)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(diào)用電制冷過程中取出的熱量和輸入電能轉(zhuǎn)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(yīng)

目前生活熱水絕大多數(shù)采用電加熱器產(chǎn)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(shè)PE管的方式，夏季采用空調(diào)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(jié)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(dá)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(zhì)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(diào)制冷釋熱量與冬季供暖耗熱量相當(dāng)，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(diào)制冷，在北方短暫的夏季空調(diào)供冷期產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dǎo)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(jié)構(gòu)建造

素土夯實基坑底面，現(xiàn)澆混凝土墊層及構(gòu)造柱等，在水泥墊層上用保溫磚進行底面保溫維護結(jié)構(gòu)的鋪裝及保溫維護構(gòu)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(dāng)部位安放潛熱蓄熱材料(如模塊式、灌裝式等)

4、鋪設(shè)地埋熱管(蓄熱式換熱管)

分層鋪設(shè)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(jié)構(gòu)建造

在蓄熱材料上現(xiàn)澆混凝土墊層，在墊層上鋪設(shè)保溫磚，在頂面保溫維護結(jié)構(gòu)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(dāng)，由此計算出冬季供暖所需建造蓄熱庫體積約20000立方米，設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)建造費用：80.7萬元

構(gòu)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(jié)構(gòu)建造費用：109.2萬元