[发明专利]一种利用被保温湿土壤实现跨季节储存太阳能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能蓄能方法，特别是涉及一种利用被保温湿土壤实现跨季节储存太阳能的方法，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

(一)冬季供暖(尤其北方)

目前冬季供暖绝大多数利用不可再生能源(煤)。缺点是，一方面造成不可再生能源逐渐枯竭，另一方面对环境的污染越来越严重。

(二)夏季空调供冷(尤其南方)

目前夏季供冷绝大多数用电制冷。缺点是，一方面造成夏季电力紧张(尤其南方)，另一方面空调用电制冷过程中取出的热量和输入电能转变成的热量绝大部分排至环境，加剧气候变暖。

(三)生活热水供应

目前生活热水绝大多数采用电加热器产生(尤其北方)，其缺点是大量消耗电能。

(四)目前跨季蓄热，蓄热体有三种形式

第一种，采用钻孔或开挖土方敷设PE管的方式，夏季采用空调制冷时冷却水向土壤释热使土壤温度由15摄氏度左右升至22摄氏度左右，冬季采用电制冷热泵机组从土壤中取出热量供暖，供暖结束时土壤温度回归初始温度(15摄氏度左右)。

缺点是：

1、尽管电制冷热泵机组能效比平均可达1:4(一份电可提取四份热)，但是仍然要消耗大量电能。与燃煤供暖相比，运行费用没有质的差别。另外，电能是高品位能源，大量使用电能供暖不可取。

2、需掌握夏季向土壤释热与冬季从土壤中提热的平衡。如若不然，土壤温度不是逐年升高影响夏季释热供冷，就是逐年降低影响冬季提热供暖。

就是说，这种跨季节蓄热方式有地域限制，要求同一个系统夏季空调制冷释热量与冬季供暖耗热量相当，实践证明，在我国仅在中原地带可行(河南、河北、山东等地)。在南方、北方均不适用，在南方将是夏季释热困难影响空调制冷，在北方短暂的夏季空调供冷期产生的热量远远低于冬季供暖所需热量。

第二种，在地面以下建保温水池储存太阳能。

缺点是：

1、比较适合冬季需要热量不大的场合，不适用于北方供暖，通过计算可知在北方若采用这种方式跨季节蓄热，保温水池的建造费用将超过被供暖建筑物的建筑投资。

2、水池超过一定容积很难避免不均匀沉降造成开裂，导致水泄漏而失去蓄热能力。

第三种，太阳能地埋跨季储热供暖系统专用地埋蓄热库。

其建筑方法：

1、基坑挖掘

2、底面和墙面保温维护结构建造

素土夯实基坑底面，现浇混凝土垫层及构造柱等，在水泥垫层上用保温砖进行底面保温维护结构的铺装及保温维护构造墙体的砌筑，进行必要的防水处理与墙体保护。

3、充填蓄热材料

配置固体显然蓄热材料，向保温壳中填充。在适当部位安放潜热蓄热材料(如模块式、灌装式等)

4、铺设地埋热管(蓄热式换热管)

分层铺设地埋热管(换热器)，并进行必要固定。

5、管道连接

6、顶面保温维护结构建造

在蓄热材料上现浇混凝土垫层，在垫层上铺设保温砖，在顶面保温维护结构上现浇较厚的混凝土垫层，以保护实心蓄热体。

7、回填土

从上述建造方法可看出如下缺点：

A、初投资太高，将影响推广

以地处哈尔滨使用面积10000平方米民用住宅为例，计算上述方法建造蓄热库的投资。按其采用的填充蓄热材料的体积热容量与水的体积热容量(4200KJ/m3.K)相当，由此计算出冬季供暖所需建造蓄热库体积约20000立方米，设蓄热库几何尺寸100米×20米×10米(长×宽×深)。

(1)基坑挖掘费用：8.1万元

2.7(元/立方米)×20000×1.5(立方米)＝81000(元)

(2)底面保温维护结构建造费用：75.6万元

现浇混凝土垫层420(元/立方米)×2000(平方米)×0.15(米)＝126000(元)

底面保温砖铺装950(元/立方米)×2000(平方米)×0.3(米)＝570000(元)

底面防水处理30(元/平方米)×2000(平方米)＝60000(元)

(3)墙面保温维护结构建造费用：80.7万元

构造柱600(元/立方米)×85(立方米)＝51000(元)

墙面保温砖砌筑950(元/立方米)×2400(平方米)×0.3(米)＝684000(元)

墙面防水处理30(元/平方米)×2400(平方米)＝72000(元)

(4)顶面保温维护结构建造费用：109.2万元