[发明专利]一种跨季节蓄热供热系统及其蓄热模块

说明书

本发明专利公开了一种跨季节蓄热供热系统及其蓄热模块的结构，包括夏季蓄热、冬季放热的工艺流程，蓄热模块结构为耐腐蚀混凝土外壳、防渗层、高效保温层、耐腐蚀内胆、导流板、进出水口管路；可实现城镇面积级别、区市面积级别的夏热冬用，将夏季中央空调的废热、工业余热、污水热、热空气热及由可再生能源提供的热量等储存于布放在海底的蓄热模块中，到供热季用于供热，从而实现夏热冬用。本专利的优点是：可以减轻夏季城市的热岛效应，降低空调系统运行负荷，减少电能消耗，冬季将储存的热量释放出来用于供热，减少用于供热的化石能源的消耗，减少碳排放，是探索海洋碳汇功能的一次积极尝试，有助于我国碳达峰和碳中和目标的实现。

技术领域

本发明涉及一种跨季节蓄热供热系统及其蓄热模块，其跨季节蓄热放热的工艺流程可以实现热量收集、温度提高、热量储存、跨季节供热，蓄热模块具有优异的保温性能，蓄热介质为水，不会对环境产生任何影响，通过模块化设计和大规模布放实现了水作为储热介质给大面积供热，实现了热量在冬夏两季的循环利用的目标，减少了碳排放。

背景技术

我国提出二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和，2021年将出台的行动方案正是指向实现2030年前碳排放达峰的目标，可再生能源应用项目、能源循环利用项目一直是国家推广和支持，它对节约能源、改善环境，提高人民生活质量具有重大意义，是现代化城市的基础设施，是现代城市发展的必然趋势。

随着绝热材料技术的创新和突破，使跨季节蓄热成为可能，不可否认我们无法做到完全的绝热，无法使储存的蓄热介质——水在储存过程中的温降为零，因此保温结构设计的指导思想是将蓄热介质的温降控制在合理范围内，这既可以减少绝热材料的用量降低成本，又可以满足实际工程的需要。

先进的蓄热技术和较高储能密度的蓄热材料已经在许多的工程项目中得到应用，并且节能效果显著，但由于没有足够空间布置，因此设计时只能满足几栋建筑和当日的供热需求，例如夜间通过低谷电蓄热，白天放热，周而复始，部分蓄热材料虽然储能密度高，但价格较高，在生产、运输、储存、使用和回收环节中可能会对环境产生不利影响，例如乙二醇、石蜡等。

水作为天然的蓄热材料，完全环保且价格低廉，但由于水的比热容较低，如果单纯依靠水的显热来蓄热，为一个区域甚至是一座城市供热，则需要巨大的容器，占用巨大的场地，特别是在我国东部沿海城市，土地更是稀缺的资源，将跨季节蓄热模块布放在陆地上有很大难度，因此科学开发和利用好海底资源，将蓄热模块大规模布在海底，可以实现长期的、有效、环保、零碳的为沿海城市提供热量。

本专利涉及的跨季节蓄热模块具有以下优势：

1.全生命周期环保：壳体在制造过程中尽可能多的采用环保、耐久、环境友好无污染的材料，如钢筋混凝土外壳为环保材料，PC材质的内胆和管道可以达到食品级，保温材料、高分子防水层材料可以通过回收再利用的方式实现环保。

2.蓄热介质为水，环保且价格低廉。

3.高效的保温材料。采用STP(VIPB)真空绝热板，使用寿命可以达到60年，其导热系数≤0.01W/(m·K)，能有效的控制温降在合理范围内。

4.布置在海底，不占用陆地，可以大规模布放，产生规模效应，使水作为蓄热介质满足城市供热需要变为可能，同时，随着科技的不断进步，潮汐能、波浪能、海流能等被进一步开发以后，可以直接驱动蓄热模块内的蓄热介质进行流动，不但不从外界消耗电能，甚至可以借助蓄热介质将多余的机械能输送回陆地驱动发电机发电，从而成为开发海洋资源的平台和能量传输的管道。

5.模块化设计，便于大规模制作、运输、布设、扩容、维修、替换，解决了大型蓄热容器承受水压力大、蓄热介质温度场不均匀等问题。

6.以10万平米住宅供热为例，需要684个蓄热模块就可以满足整个冬季的热负荷需要。

专利内容