[发明专利]一种太阳能跨季节土壤蓄能供暖系统

说明书

本发明涉及太阳能热利用技术领域，具体涉及一种太阳能跨季节土壤蓄能供暖系统，包括设置在采暖建筑上的太阳能集热器、采暖建筑内置的散热器、设置在地表下方的蓄热池、连通三者的传输管路、设置在传输管路内部的传热载体等；蓄热池由从中心呈放射状分布的换热井组成，换热井内均设置有U型换热管，U型换热管上端借助地埋汇流管串联，换热井深度为30‑50m。本发明比地源热泵土壤蓄能方式占地面积减少了70％；造价降低40％，蓄能时间缩短50％，同期供热温度提高12‑15℃，供热时间延长1.5‑1.8倍，经济效益和热性能指标都有大幅提高。

技术领域

本发明涉及太阳能热利用技术领域，尤其适用于华北大部分地区的冬季采暖，具体涉及一种太阳能跨季节土壤蓄能供暖系统。

背景技术

目前北方雾霾减排的瓶颈是冬季燃煤采暖的排放问题，使用太阳能作为辅助采暖能源是解决雾霾成因的一项有力措施，长期经济效益及生态、社会效益显著。但由于太阳能系统受天气、夜间制约，不可能全天候工作，目前利用太阳能采暖，必须配有其它辅助能源及相应设备。为解决太阳能在采暖季有效利用问题，与太阳能热利用系统配套的各种蓄能技术应运而生，其中太阳能跨季节土壤蓄能技术适用国情，发展也很快。

已有的太阳能跨季节土壤蓄能供暖方式，往往沿用较为成熟的地源热泵土壤蓄能技术。但地源热泵土壤蓄能与太阳能跨季节土壤蓄能有本质区别。地源热泵土壤蓄能要求换热井周围土壤温度稳定，以便冬季取热、夏季取冷。为减小换热井外温度变化，防止各换热井之间热干扰，井间距一般选择4-6m或更大，井位布置采用方格型或矩形，换热井深均在100-180m之间。按地源热泵土壤蓄能方法建造太阳能土壤蓄能蓄热池，为100m²建筑面积蓄能供暖，单眼换热井造价需1-1.2万元，投资很高，并且由于布局不合理和地下水位的影响，采暖应用效果并不好。

发明内容

本发明提供了一种太阳能跨季节土壤蓄能供暖系统，实现四季供暖取暖，结构简单、便于操作，与地源热泵土壤蓄能技术相比，采暖系统整体成本大幅降低，占地面积少，蓄能时间短，热性能指标大幅改善。

本发明的具体技术方案是：

一种太阳能跨季节土壤蓄能供暖系统，包括设置在采暖建筑上的太阳能集热器、采暖建筑内置的散热器、设置在地表下方的蓄热池、连通三者的传输管路、设置在传输管路内部的传热载体等；所述的蓄热池由从中心呈放射状分布的换热井组成，所述的换热井内均设置有U型换热管，所述的U型换热管上端借助地埋汇流管串联，所述的换热井深度为30-50m。

所述的换热井由中心向外间距逐渐变大形成变间距设置，所述换热井分布在多个同心正多边形端点或边长上。

所述的正多边形为正六边形，最内层的正六边形半径D＝1-1.5m，从内到外依次排列的正六边形第N层半径与第N-1层半径差值为D+(N-1)d，其中d＝0.2-0.3m，N≥1且N为正整数；所述的换热井与相邻层的两个换热井等边设置。

所述的U型换热管由中心向外、6-7只形成U型换热管串联组，所有U型换热管串联组由中心呈放射状分布，最外层的U型换热管并联设置。

所述的地埋汇流管中心端与进水管连通；最外层的U型换热管并联与回水管连通。

所述的蓄热池上面铺设有保温层，保温层厚度＞30cm,保温层上面铺设的土层厚度为0.7-1m。

所述的蓄热池中心设置有内置蓄热池温度传感器的中心温度测量井，所述的蓄热池外围设置有内置蓄热池温度传感器的外围温度测量井，所述的外围温度测量井与相邻外围的两个换热井等边设置；所述的集热器温度传感器设置在太阳能集热器内部。

所述的中心温度测量井与外围温度测量井内部设置有温度测量点，温度测量点包括上部测量点、中间测量点和下部测量点，所述的下部测量点设置在距离U型换热管底部上方1-1.5m处，所述的上部测量点设置在保温层下方0.5-1m处，所述的中间测量点设置1-3个。