基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统

清华阳光与您共享11.系统概述2.项目背景3.创新点4.具体方案及成果5.项目投入预算6.项目计划及人员分配7.系统成本与市场竞争力分析8.经济效益和社会效益分析主要内容清华阳光与您共享『太阳能具有周期波动性和不稳定性』太阳能资源具有时间上非连续性和“夏盈冬亏”特性集热是太阳能转化的核心，储热是太阳能利用的核心。太阳能的特点：周期性波动不稳定性-40-30-20-10010203040-400-300-200-1000100200300400逐日建筑负荷（w/m2）逐日太阳辐射强度（W/m2）太阳辐射强度建筑负荷1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月清华阳光与您共享『储热是弥补太阳能供给与需求之间季节性不平衡的关键』太阳辐照总热负荷清华阳光与您共享41.系统概述：意义：•与季节性蓄热或地源热泵系统结合更有利于能源全年综合利用•提升太阳能保证率•系统维护成本及运行成本降低，提高系统经济性•由于没有集热器闷晒空晒等问题使集热器的使用寿命得到延长•节能减排，走可持续发展的能源道路清华阳光与您共享『系统形式』集热器区域供热管网换热末端水源热泵机组跨季节蓄热水池清华阳光与您共享62.项目背景：国外研究状况：20世纪60年代，季节性蓄热的概念被美国第一次提出，70年代进行了大量的理论和实验研究，80年代起北欧各国紧接着进行了一系列研究。系统早期主要用于大型的季节性蓄热太阳能集中供热装置或区域供热装置中。国内研究状况：最早在1984年开始该方面的研究，马文麒和李申生对非对流型太阳池和池下土壤的跨季度蓄热问题进行了理论分析和数值计算。从2000年开始，哈尔滨工业大学的教授及研究生对严寒地区太阳能跨季节土壤蓄热供热供冷系统进行了一系列研究。此外，天津大学、上海工业大学等也进行了一系列的研究。2013年，太阳能季节性蓄热采暖及热水综合示范项目在河北经贸大学落成，该项目是中国目前规模最大的太阳能跨季节蓄热采暖项目。项目总投资约4000万，采用69000支真空管，总集热面积1.16万平方米，蓄热水箱的总蓄热容量达2万吨。清华阳光与您共享优点：热容量高系统简单缺点：水箱需要承压，造价高优点：系统不承压缺点：占地面积大成本高于地下储热优点：造价低模块化设计，益于调节缺点：热容量小优点：热容量高系统简单缺点：地质条件要求高储热温度低，通常需要热泵砾石-水含水层水箱（水池）蓄热地埋管清华阳光与您共享技术路线水箱混凝土水池蓄热水池地下储水层洞穴储热地埋管储热价格高高低低低低可靠性高低低低高高热损低低中中低高不同储热技术的经济性比较清华阳光与您共享不同储热技术的经济性比较清华阳光与您共享不同储热技术的经济性比较清华阳光与您共享11多大面积可以称为大型系统？供热能力大于0.5MW集热器大面积大于700m2—IEA-SHCTask45清华阳光与您共享清华阳光与您共享清华阳光与您共享河北经贸大学太阳能采暖工程14清华阳光与您共享集热器面积：1.16万平方米储热水箱：228个89吨的地上水箱跨季节蓄热河北经贸大学太阳能采暖工程15清华阳光与您共享162.项目背景：研究内容总结：系统数值模型建立和系统动态模拟；蓄热体结构、形状和埋深对地下温度场的影响；研究各组成部分间的关系及系统的能耗特性；示范项目运行测试。清华阳光与您共享173.创新点用跨季节蓄热水箱（水池）存储太阳能实现太阳能的跨季节利用。供暖季初期采用跨季节蓄热水箱（水池）里的高温热水直接供暖，中后期采用跨季节蓄热水箱（水池）里的水经热泵提温后供暖。利用TRNSYS能耗模拟软件对系统的运行性能进行逐时模拟。总结系统设计理念、设计方法及关键技术，尤其是跨季节蓄热水箱（水池）的结构研究及设计，目的是提高蓄热、储热和取热的效率。清华阳光与您共享184.具体方案及成果技术原理：以跨季节蓄热水箱（水池）蓄热技术为基础，把春夏秋三季的太阳辐射热能储存起来，以供冬季采暖使用。系统不仅能够解决太阳能热水器三个季节闲置的问题，大大提高太阳能系统的全年利用率。技术路线：实地考察，理论研究，示范项目测试。工艺可行性分析：目前国内的真空管型太阳能集热器产能巨大，大规模量产的大型自动线也非常成熟。水源热泵是技术成熟的节能环保产品。两种产品的系统应用技术已经比较完备，并不断有更稳定性能更好的产品投入市场。跨季节蓄热水箱的拼装也有很多厂家可以生产制作，但是跨季节蓄热水池的制作经验较少，还需要进一步调研。清华阳光与您共享194.具体方案及成果成果：1、国内外示范工程调研报告。2、系统设计选型方案、安装施工参考方案3、蓄热系统中的关键技术报告。4、专利及相关技术文章。5、配合完成国际能源署的工作。清华阳光与您共享205.项目预算研发费用明细金额（万元）系统调研考察差旅费用10参加国内外论坛及会议费用2系统软件学习及资料费用4测试费2人工费2合计20清华阳光与您共享216.项目计划及人员分配序号系统方案设计基本产品配备设计人员负责人配合部门完成日期1项目立项申请及技术评审李旭光、吴晓琼、李旭光项目评委总工办2016/1/232系统调研、考察及测试李旭光、吴晓琼、张强、李本华、周新龙李旭光研发部、测试部2016/5/153系统的总结与研究李旭光、吴晓琼、张强、周新龙李旭光研发部、测试部2016/7/154系统模拟费用李旭光、吴晓琼李旭光研发部2016/10/155产品技术文件编制李旭光、吴晓琼李旭光研发部2016/11/256编写项目总结报告及项目验收文件李旭光、吴晓琼李旭光总工办、研发部2016/12/25清华阳光与您共享227.系统成本与市场竞争力分析成本分析：以10000m2的供热面积为例，安装800m2的集热器，蓄热水池体积3200m3,热负荷按50W/m2，共500kW，配两台250kW的水源热泵，风盘估计为300台，水泵及管路阀件及施工等估价80元/m2，则系统总造价为324万元。名称数量单位单价（元）总价（万元）集热器800m250040蓄热水池3200m3500160水源热泵2台10000020风机盘管300台80024其他部分及施工1套80000080累计324清华阳光与您共享238.经济效益和社会效益分析经济效益分析：•则系统造价为324万元，毛利可达324×20%=64.8万元，以一年推行5套计算，则每年可收益324万元，具有较显著的经济效益。社会效益分析：•如果按上述5套的推广，相对于电采暖，每套系统可节约电能79.7万kWh（建筑每年需耗96万kWh电供暖，太阳能节约了38.6万kWh电，水源热泵节约了41.1万kWh电），5套系统一共可节约电能398.6万kWh，相当于节约159.4万吨标煤，约减少二氧化碳等温室气体排放393.8万吨，社会效益显著。清华阳光与您共享24