[發明專利]一種跨季節蓄熱供熱系統及其蓄熱模塊

在審

• 申請號: 202110602548.3
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113203113A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 仲家驊;王靜紅;張元君
• 申請（專利權）人: 青島開源熱力設計研究院有限公司
• 主分類號: F24D11/00
• 分類號: F24D11/00;F24D19/00;F28D20/00;F27D17/00
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 李燦

本發明專利公開了一種跨季節蓄熱供熱系統及其蓄熱模塊的結構，包括夏季蓄熱、冬季放熱的工藝流程，蓄熱模塊結構為耐腐蝕混凝土外殼、防滲層、高效保溫層、耐腐蝕內膽、導流板、進出水口管路；可實現城鎮面積級別、區市面積級別的夏熱冬用，將夏季中央空調的廢熱、工業余熱、污水熱、熱空氣熱及由可再生能源提供的熱量等儲存于布放在海底的蓄熱模塊中，到供熱季用于供熱，從而實現夏熱冬用。本專利的優點是：可以減輕夏季城市的熱島效應，降低空調系統運行負荷，減少電能消耗，冬季將儲存的熱量釋放出來用于供熱，減少用于供熱的化石能源的消耗，減少碳排放，是探索海洋碳匯功能的一次積極嘗試，有助于我國碳達峰和碳中和目標的實現。

技術領域

本發明涉及一種跨季節蓄熱供熱系統及其蓄熱模塊，其跨季節蓄熱放熱的工藝流程可以實現熱量收集、溫度提高、熱量儲存、跨季節供熱，蓄熱模塊具有優異的保溫性能，蓄熱介質為水，不會對環境產生任何影響，通過模塊化設計和大規模布放實現了水作為儲熱介質給大面積供熱，實現了熱量在冬夏兩季的循環利用的目標，減少了碳排放。

背景技術

我國提出二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，力爭2060年前實現碳中和，2021年將出臺的行動方案正是指向實現2030年前碳排放達峰的目標，可再生能源應用項目、能源循環利用項目一直是國家推廣和支持，它對節約能源、改善環境，提高人民生活質量具有重大意義，是現代化城市的基礎設施，是現代城市發展的必然趨勢。

隨著絕熱材料技術的創新和突破，使跨季節蓄熱成為可能，不可否認我們無法做到完全的絕熱，無法使儲存的蓄熱介質——水在儲存過程中的溫降為零，因此保溫結構設計的指導思想是將蓄熱介質的溫降控制在合理范圍內，這既可以減少絕熱材料的用量降低成本，又可以滿足實際工程的需要。

先進的蓄熱技術和較高儲能密度的蓄熱材料已經在許多的工程項目中得到應用，并且節能效果顯著，但由于沒有足夠空間布置，因此設計時只能滿足幾棟建筑和當日的供熱需求，例如夜間通過低谷電蓄熱，白天放熱，周而復始，部分蓄熱材料雖然儲能密度高，但價格較高，在生產、運輸、儲存、使用和回收環節中可能會對環境產生不利影響，例如乙二醇、石蠟等。

水作為天然的蓄熱材料，完全環保且價格低廉，但由于水的比熱容較低，如果單純依靠水的顯熱來蓄熱，為一個區域甚至是一座城市供熱，則需要巨大的容器，占用巨大的場地，特別是在我國東部沿海城市，土地更是稀缺的資源，將跨季節蓄熱模塊布放在陸地上有很大難度，因此科學開發和利用好海底資源，將蓄熱模塊大規模布在海底，可以實現長期的、有效、環保、零碳的為沿海城市提供熱量。

本專利涉及的跨季節蓄熱模塊具有以下優勢：

1.全生命周期環保：殼體在制造過程中盡可能多的采用環保、耐久、環境友好無污染的材料，如鋼筋混凝土外殼為環保材料，PC材質的內膽和管道可以達到食品級，保溫材料、高分子防水層材料可以通過回收再利用的方式實現環保。

2.蓄熱介質為水，環保且價格低廉。

3.高效的保溫材料。采用STP(VIPB)真空絕熱板，使用壽命可以達到60年，其導熱系數≤0.01W/(m·K)，能有效的控制溫降在合理范圍內。

4.布置在海底，不占用陸地，可以大規模布放，產生規模效應，使水作為蓄熱介質滿足城市供熱需要變為可能，同時，隨著科技的不斷進步，潮汐能、波浪能、海流能等被進一步開發以后，可以直接驅動蓄熱模塊內的蓄熱介質進行流動，不但不從外界消耗電能，甚至可以借助蓄熱介質將多余的機械能輸送回陸地驅動發電機發電，從而成為開發海洋資源的平臺和能量傳輸的管道。

5.模塊化設計，便于大規模制作、運輸、布設、擴容、維修、替換，解決了大型蓄熱容器承受水壓力大、蓄熱介質溫度場不均勻等問題。

6.以10萬平米住宅供熱為例，需要684個蓄熱模塊就可以滿足整個冬季的熱負荷需要。

專利內容