张鸣：太阳能夏季存储冬季利用的可行性研究
一、研究背景 建筑物能耗碳排放约占全球总排放量的1/3。 我国建筑能耗占全社会总能耗的30%以上，建筑采暖空调能耗占建筑总能耗的60%，占我国总能耗的18%左右。 太阳采暖替代传统采暖方式是我国建筑节能减排的有效途径之一。 1、我国建议采暖范围 日最低温度小于5℃的天数少于85天。 全国约90%的地区有采暖需求。 2、建议采暖区太阳能资源 四川、贵州两省部分地区及重庆市为太阳辐射四级区。我国其他地区均为太阳能辐射三级及以上地区，属于太阳能资源可利用地区。 建议采暖区的绝大部分地区均有较丰富的太阳能资源可利用。 3、可利用太阳能采暖区建设量大 我国人口高密度地区集中在东部、中部，建议采暖区人口约占全国总人口的80%。 每年新建设居住面积20亿平方米，建议采暖区约占14亿平方米。 4、我国太阳能热利用具有市场和产业基础 2010年生产集热器总面积4900万平方米，较2000年640万平方米增加7.6倍。 目前我国太阳能热水器总保有量居世界第一，2010年为1.68亿平方米，预计2020年将达8亿平方米。 我国太阳能热利用多为小型生活热水供应设备，建筑工程采暖系统亟待深入研究。 二、国内外研究现状 1、国内外太阳能跨季节蓄热供暖系统研究 2、国内代表性研究 （1）2009年国家住宅与居住环境工程技术研究中心完成了开发研究专项项目 ——《居住建筑太阳能供暖系统平衡技术研究与开发》 蓄热方式：地埋管土壤蓄热 （2）北京通州区科技创业园的中国建筑科学院研究院研发基地曾进行蓄热试验。 蓄热方式：地埋管土壤蓄热+蓄热水箱蓄热 以上研究试验为本项目研究奠定了基础。 3、太阳能跨季节蓄热供暖系统的三个主要构成部分： （1）集热器 （2）蓄热设施 （3）采暖末端 主要系统区别及研究主题——蓄热设施 4、蓄热设施可分为两类系统，包括四种方式： 封闭系统（1）人造水箱水体蓄热 以水为蓄热介质，水箱多为混凝土浇筑，埋于地下，外部做保温。 优点：水具有高热容，良好的蓄/释热性能，性能稳定、无环境污染。 缺点：水箱保温工程困难，造价高昂。 典型实例：Friedrichshafen（德国，1996年）。 （2）人造水箱水—砾石蓄热 以水为蓄热介质，水箱多为混凝土浇筑，埋于地下，外部做保温。 优点：水具有高热容，良好的蓄/释热性能，性能稳定、无环境污染。 缺点：水箱保温工程困难，造价高昂。 典型实例：Friedrichshafen（德国，1996年）。 开放系统 （3）土壤蓄热 通过地下埋管将热量储存到土壤中。这种方式对地质结构具有选择性，适用于岩石和饱和水土壤环境。 优点：无需人造蓄热设备，造价相对低。 缺点：蓄热容积大，对周围生态环境有影响。 典型实例：Drake landing（加拿大，2007年）。 （4）地下含水层蓄热 利用地下天然含水层作为蓄热水箱。 优点：无需人造蓄热设备，造价最低。 缺点：对地质环境要求苛刻，系统运行易出现塞井、腐蚀及霉菌等现象。 典型实例：Rostock（德国，2000年）。 |
