[发明专利]太阳能跨季节蓄热采暖系统

说明书

技术领域

本发明涉及可再生能源的高效利用技术领域，尤其涉及一种太阳能跨季节蓄热采暖系统。

背景技术

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，用于采暖空调方面的能源消耗总量越来越大。目前，北方采暖能耗占我国建筑总能耗的25%，并有逐年增长的趋势，这将对我国能源供应产生巨大的压力。我国传统采暖系统是由热源（如燃煤锅炉、燃气油锅炉、热化电站等）、热网和室内供暖系统组成。在长期运行中存在如下问题：一是我国采暖能耗过高；二是高位能（如煤、燃气、油、电等）的使用不合理；三是传统供暖的热源排出大量的CO₂、SO₂和粉尘等有害物。因此，开发新型环保可再生能源并提高采暖系统的能源利用效率成为解决采暖节能减排问题的关键途径。

太阳能是一种分布广泛、无污染的清洁能源，其热利用技术的发展最为成熟。太阳能还是一种季节性变化与间歇性变化的能源，如利用高效的热转换技术及跨季节蓄热技术来满足建筑的采暖需求，将较大程度的提高采暖系统太阳能利用率及经济性。因此，研制可行高效的太阳能跨季节蓄热采暖技术与设备对于太阳能采暖技术的发展以及太阳能在建筑领域的推广应用具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以太阳能作为主要能源输入，可提高太阳能保证率，通过跨季节蓄热/放热平衡太阳能季节性的峰谷分布，以满足建筑的全天候采暖需求的太阳能跨季节蓄热采暖系统。

本发明涉及的太阳能跨季节蓄热采暖系统，包括太阳能集热器1、供暖末端4，其特殊之处是：还设有分层水箱2、地下蓄热区3和辅助热源5，集热器供水管12通过其上装有的第一电磁阀10与分层水箱2高温区相连，集热器回水管13上设有第一循环水泵7并与分层水箱2低温区相连；分层水箱2低温区通过第二循环泵6还与地下蓄能区3相连，集热器供水管12与分层水箱2低温区设连通管20并装有第二电磁阀11；供暖末端供水管16通过第三循环水泵8分别与第一电磁阀10、分层水箱2高温区和地下蓄能区3相连，所述供暖末端回水管17直接与分层水箱2低温区相连；辅助热源供水管19通过其上设有的第四循环水泵9与分层水箱2高温区、辅助热源的回水管18构成采暖季低谷电蓄热系统。

上述的太阳能跨季节蓄热采暖系统，所述的地下蓄能区3由埋管换热器301、与埋管换热器301两端连接的分水器14及集水器15、填充在埋管换热器301周围的蓄热材料302构成。

上述的太阳能跨季节蓄热采暖系统，所述的分层水箱2内部设有导流板201，通过导流板201将分层水箱2分为高温区和低温区。

上述的太阳能跨季节蓄热采暖系统，所述的辅助热源5为电锅炉。

上述的太阳能跨季节蓄热采暖系统，所述的蓄热材料302是由体积比为4：3：1～6：5：1的砾石、水及相变材料构成。

该太阳能跨季节蓄热采暖系统由集热系统、蓄热系统、供暖系统、辅助热源系统及防冻循环系统组成，其核心部分为地下蓄能区和分层水箱，分层水箱的蓄热材料为水。本发明根据太阳能能流密度和变化特点，从北方地区实际采暖需求情况出发，结合地下蓄能优势，并辅助以低谷电蓄热实现全天候太阳能采暖。通过优化设计和自动工况转换，实现太阳能的跨季节高效利用。采暖季当太阳能充足时，采用太阳能直接采暖；采暖季当太阳能不足时，提取非采暖季储存于地下蓄能区的热量，可以提高系统太阳能利用率，并可辅助低谷电蓄热满足采暖需求；非采暖季时将富裕太阳能热量储存于地下蓄能区，以满足太阳能跨季节使用。本发明以太阳能作为主要能源输入，通过跨季节蓄热/放热平衡太阳能季节性的峰谷分布，以满足建筑的全天候采暖需求，与现有技术相比还具有以下有益效果：

（1）通过该系统可以用太阳能替代传统化石燃料为房间采暖提供热源，对环境保护具有积极作用；

（2）通过太阳能跨季节使用，可以最大限度的提高太阳能利用率（可达到70%以上），达到节能减排的目的；

（3）蓄热效率高、换热性能好、运行维护简单，应用前景良好。

附图说明

图1为该太阳能跨季节蓄热采暖系统的示意图；

图2为图1中A-A剖面图。

图中：1-太阳能集热器；2-分层水箱；3-地下蓄能区；301-埋管换热器；302-蓄热材料；4-供暖末端；5-辅助热源；6-第二循环水泵；7-第一循环水泵；8-第三循环水泵；9-第四循环水泵；10-第一电磁阀；11-第二电磁阀；12-集热器供水管；13-集热器回水管；14-分水器；15-集水器；16-供暖末端供水管；17-供暖末端回水管；18-辅助热源回水管；19-辅助热源供水管；20-连通管。

具体实施方式