[发明专利]太阳能地埋跨季储热供暖系统专用地埋蓄热库

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热存储技术领域，特别是太阳能地埋跨季储热供暖系统专用地埋蓄热库。

背景技术

主动式太阳能建筑供暖系统是利用集热器、蓄热器、管道、风机及泵等设备来收集、储存和输配太阳热能的，调控系统中各部分继而能达到需要的室温，在国内外，已出现相对成熟的太阳能供暖产品，如空气集热器式、集热屋面式、窗户集热板式及水箱储热供暖式等形式。现有太阳能热储存方式存在的技术问题如下：

①空气集热器式系统储热方式的弊端—所谓空气集热器式系统是指在建筑的向阳面设置太阳能空气集热器，用风机给空气施压，使空气穿过碎石蓄热层内，其中一部分热量加热碎石，另一部分热量则送入建筑物室内用于采暖，由于碎石储热层属于一种敞开式热力学储热系统，其向外散热量较大，储热时间很短(如几个小时到几十个小时)，储热温度也较低，因此，这种系统只能在较为温暖的地区采暖使用，为了保证室内稳定采暖，一般还需要配备辅助热源，实际应用的空气集热器式太阳能主动采暖系统很少，在寒冷地区，尤其是在严寒地区，几乎无法正常供暖。②集热屋面式系统储热方式的不足—所谓集热屋面式太阳能房是把太阳能集热器放在坡屋面、用混凝土地板作为蓄热体的系统，例如日本的OM阳光体系住宅，在冬季，室外空气被屋面下的通气槽引入，积蓄在屋檐下，被安装在屋顶上的玻璃集热板，上升到屋顶最高处，通过通气管和空气处理器进入垂直风道转入地下室，加热室内水泥地板，同时热空气从地板通风口流入室内，由于室内水泥地板的容积有限且没有专门的保温措施，其热损失很大，是一种短期储热供暖方式，因此，这种系统及储热方式不适用于寒冷地区建筑供暖使用。③窗户集热板式系统储热方式的弊端—所谓窗户集热板式是由玻璃盒子单元、百叶集热板、蓄热单元、风扇和风管等组合而成的系统，玻璃夹层中的集热板把光能转化成热能，加热空气，空气受到风扇的驱动力，沿风管流向建筑内部的蓄热单元，该系统的蓄热单元一般用卵石等蓄热材料水平布置在地下，也可以垂直布置在建筑中心位置，这种蓄热方式也属于短期储热方式，最多可节约10%的供热能耗，适用于较温暖及太阳辐射强度高的小型建筑物辅助供暖。④太阳能水箱储热供暖方式的不足—利用水箱储热是目前较为普遍的太阳能供暖方式，这种方式也有技术缺陷：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℃～60℃)，而冬季室外环境温度较低(如在严寒地区，最低可达-30℃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℃～60℃)，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℃～40℃)，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/㎡的供热量，设计日每平方米建筑物需要约2340MJ～2700MJ/㎡的供热量，在最冷月，每平方米建筑物则需要约70200MJ～81000MJ/㎡的供热量，对于一个1万㎡或几万㎡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。⑤地下水池储热供暖方式的技术问题—地下储热水池类似于地下修建的消防水池，其技术问题为：一是在地下修建水池储热，技术难度大，造价高；由于水容易汽化，水汽化将携带很多热量(即相变潜热)，修建在地下的水池需要密封防止气体泄漏，但密封的水池内气压将不断增高，气压增高更容易泄漏，为了较长时间储存热量，必须严格密封，另外，修建在地下的密闭水池必须具有一定的抗压承能力，以承担永久荷载、活动荷载及偶然荷载，因此，采取在地下修建水池储热的方法，技术难度大，造价高；二是在国外，大型水箱被放置在山洞里用于太阳能储热，但它只能在极个别的地方使用，局限性很大，不通用，无法普及。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能地埋跨季储热供暖系统专用地埋蓄热库，大幅度减少储热装置处于大气环境中热损量，能有效跨季储热，将较热季节的太阳热能储存起来，用于建筑物冬季采暖，使蓄热温度与集热温度、供热温度相匹配，既能承担一定的永久荷载、活动荷载及偶然荷载，又简单易行，建造成本较低，储热量大，能够满足大规模建筑冬季采暖需求。