[发明专利]太阳能地下跨季节储热方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种利用太阳能的方法，尤其是利用太阳能将水加热并通过建立地下储热仓的方式将热储于地下的方法。

背景技术：

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，自上个世纪80年代世界上出现能源危机及大量的能源消耗导致的环境污染和温室效应以来，太阳能的利用已受到世界各国的普遍重视。但是太阳能的辐射因季节、昼夜、阴雨晴天的变化而呈现严重的不稳定性和间歇性，必须对太阳能供热实现有效的调节，因而太阳能的储热技术得到了较大的发展。

按照储能时间，太阳能储热可分为短期储热和季节性储热(长期储热)，短期储热是太阳能储热中一种简单常见的形式，将白天多余的能量储存起来供夜间使用，以克服昼夜交替造成的间歇性，它的充放热循环周期较短，最短可以以24小时作为一个循环周期，一般的说，短期储热的储热容积较小。与短期储热相对应，储热容积比较大、充放热循环周期比较长的称为季节性储热(长期储热)，储存夏季的能量使太阳能在冬季得到更好的应用，减少太阳能利用上的季节性限制。季节性储热的装置可置于地面以上，一般较常见的有钢质储热水塔，如荷兰Bunnik储热水塔，但这种投资相对较高，且储热容积有一定的限制，对保温性能要求也较高。

在太阳能的储热方法中，地下存储被认为是跨季节长期储热最有前途的方案之一。现有的地下存储太阳能的方法主要是利用地下含水层、地下溶洞或各种类型的水箱等进行储热。如加拿大渥太华Carleton大学的太平洋农业研究中心，和安大略的市政中心以及N.B.的Sussex医院都使用了大规模的地下含水层蓄能系统，但此类方法受地质条件影响较大，具有一定的局限性。

发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种不同地质条件下的太阳能地下跨季节储热方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

对地质条件为地下水不流动、稳定均一的粘土地层，采用高压喷射注浆技术在换热器周围的粘土层中高压注入高导热混合材料，形成一个高导热的储热体，从而使太阳能快速的储存到土壤当中；对于透水性强的非均质、破碎的地层，采用旋喷法高压注入防渗隔热浆液，形成一圈密闭的连续防渗隔热帷幕，地表由粘土覆盖层覆盖，从而构成一个地下储热封闭仓，通过装入其内的换热器将太阳能不断的储存到土壤当中。

太阳能地下跨季节储热方法，包括以下顺序和步骤：

——在透水性较差的粘土地层区：

a、根据设计要求钻进到设计深度，提钻至地表；

b、下入喷射管，将喷射管下到孔底；

c、调制高导热注浆，高导热注浆包括25-30％水泥、6-8％石墨、40-50％细石英砂、2-3％膨胀剂、2-3％减水剂和14-17％水混合均匀制成；

d、通过泵将调制好的高导热注浆泵入喷射管中，采用边喷射、边转动、边摆动、边提升喷射管，按20～40MPa喷射压力、2～3r/min转动速度，40～60cm/min提升速度、喷射管摆动摆角30°、摆动频率20次/min，将高导热注浆注入到粘土层9中，当喷射管提升至设计高度停止送高导热注浆；

e、下入换热器，并回填埋好换热器，完成跨季节储热装置的地下施工；

f、地上部分，通过管线和阀1、3将蓄热水箱2、流量计4、循环水泵5和逆止阀6与换热器7的入水口相连接，换热器7的出水口管线和阀11通过三通与太阳能集热器14连接，太阳能集热器14通过管线连接蓄热水箱2，蓄热水箱2经阀13与换热器7的出水口通过管线连接，换热器7的出水口管线经阀10、热泵系统15与用户16相连，热泵系统15经逆止阀12与换热器7的入水管线连接构成环路。

——在卵砾石透水性较强的地层区：

g、根据设计要求钻进到隔水层700～1000mm，提钻至地表，在钻孔中下入喷射管，将喷射管下到孔底；

h、配制防渗隔热注浆液，防渗隔热注浆液包括：10-16％水泥、55-60％珍珠岩粉、15-19％玻璃纤维、1％发气剂和10-13％水混合制成；

i、通过注浆泵将调制好的防渗隔热液泵入喷射管中，采用三重管高压旋喷注浆工艺，注浆水压25～35MPa，流量75L/min，气压1.2MPa，气量3m³/min，浆压0.6～1.5MPa，浆量75L/min，转动速度10r/min，提升速度8～10cm/min，将防渗隔热液注入到地层中，形成直径大于400mm的防渗隔热桩，提升喷射管至设计高度后停止注浆，完成一个孔的防渗隔热帷幕；

j、换孔，两孔中心间距200mm，重复g、h和i步骤，连续完成一系列孔的防渗隔热帷幕，最终形成一环形封闭连续墙防渗隔热帷幕储热仓；