太陽(yáng)能埋管土壤蓄熱系統(tǒng)

　　全球范圍內(nèi)能源危機(jī)與環(huán)境的日益惡化，以化石燃料為主的城市集中供熱系統(tǒng)帶來(lái)的建筑能耗和環(huán)境污染等問(wèn)題，已經(jīng)備受人們關(guān)注。目前，建筑用能約消耗全球1/3的能源。在建筑用能的同時(shí)，還向大氣排放大量的污染物。據(jù)有關(guān)部門測(cè)算，建筑用能排放的CO2幾乎占全球總排放量的1/3。為此，許多國(guó)家都在積極地發(fā)展一系列的多元化的綠色建筑節(jié)能技術(shù)。跨季節(jié)蓄熱太陽(yáng)能集中供熱系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱CSHPSS），就是在此背景之下產(chǎn)生的一種新型住宅供熱方式與理念。

　　所謂跨季節(jié)蓄熱太陽(yáng)能集中供熱系統(tǒng)，是與短期蓄熱或晝夜型太陽(yáng)能集中供熱系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱CSHPDS）相對(duì)而言的。從某種意義上講，現(xiàn)在普遍流行的小型家用太陽(yáng)熱水器系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱DSHS）以及其它類似裝置就屬于短期蓄熱太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)的范疇。由于地球表面上太陽(yáng)能量密度較低，且存在季節(jié)和晝夜交替變化等特點(diǎn)。這就使得短期蓄熱太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)不可避免地存在很大的不穩(wěn)定性，從而使太陽(yáng)能利用效率也變得很低。

　　CSHPSS系統(tǒng)可以在很大程度上克服上述缺點(diǎn)。它具有很強(qiáng)的靈活性，主要通過(guò)一定的方式進(jìn)行太陽(yáng)能量存儲(chǔ)，如熱水型蓄熱、礫石-水蓄熱、埋管土壤蓄熱和蓄水層蓄熱等，以補(bǔ)償太陽(yáng)輻射與熱量需求的季節(jié)性變化，從而達(dá)到更高效利用太陽(yáng)能的目的。在歐洲，CSHPSS系統(tǒng)中太陽(yáng)能占總熱需求量的比例已經(jīng)達(dá)到40%-60%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了CSHPDS系統(tǒng)和家用太陽(yáng)熱水系統(tǒng)。因此，目前CSHPSS系統(tǒng)已經(jīng)成為國(guó)際上比較流行的極具發(fā)展?jié)摿Φ拇笠?guī)模利用太陽(yáng)能的首選系統(tǒng)之一。

　　東潤(rùn)環(huán)能“太陽(yáng)能埋管土壤蓄熱系統(tǒng)”，將太陽(yáng)能蓄熱與跨季節(jié)蓄熱及與地源熱泵有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。充分利用太陽(yáng)能和淺層地表能，將太陽(yáng)能的跨季節(jié)蓄熱結(jié)合到地源熱泵的地下埋管換熱器系統(tǒng)中，使地下土壤換熱器與地下蓄能合二為一。將夏季豐富的太陽(yáng)能儲(chǔ)存于地下土壤中，提高土壤冬季熱源溫度，以提高地源熱泵效率，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)移利用。

　　示范工程

　　東潤(rùn)環(huán)能承建的天津地區(qū)“太陽(yáng)能埋管土壤蓄熱系統(tǒng)”示范工程，建筑物總面積5733m2，共3層。包含有辦公室、會(huì)議室、多功能廳、休息室等常規(guī)空調(diào)區(qū)域，以及健身房、棋牌室等休閑區(qū)域，還有游泳池、洗浴等常年需要熱水供應(yīng)的娛樂(lè)區(qū)域。建筑物冬季設(shè)計(jì)熱負(fù)荷433.7kW，夏季設(shè)計(jì)冷負(fù)荷461.7kW。

　　系統(tǒng)由太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、地下埋管、地源熱泵、熱水和末端系統(tǒng)五部分組成。太陽(yáng)能集熱選用600m2的平板型太陽(yáng)能集熱器，蓄熱水箱為10m3；地源熱泵系統(tǒng)有2臺(tái)水-水式水源熱泵機(jī)組，負(fù)擔(dān)1層的大廳、游泳池、健身房等大空間的采暖空調(diào)負(fù)荷；2、3層各房間的采暖空調(diào)分別由小型的水-空氣式水源熱泵機(jī)組來(lái)承擔(dān)。地下U型埋管換熱器由60口埋深20m的雙U型樁埋管和48口埋深120m的雙U型井埋管組成，其中井埋管中有8口為蓄熱井。

　　系統(tǒng)經(jīng)測(cè)試，夏季太陽(yáng)集熱系統(tǒng)在只滿足洗浴熱水需求時(shí)，保證率可以達(dá)到90%以上；平板集熱器平均集熱效率約為50.1%；9月份系統(tǒng)的實(shí)際日平均蓄熱功率約為22.9 kW，每天蓄熱4~6小時(shí)。結(jié)果表明，該系統(tǒng)作為建筑的空調(diào)，熱水的能源完全滿足使用要求，技術(shù)可靠，系統(tǒng)壽命周期的總成本最低，節(jié)能效果顯著。