小型集中型太陽能供熱示范系統(tǒng)解析

在現(xiàn)在的生活中，太陽能產(chǎn)品處處可見，人們用太陽能煮飯，還有太陽能熱水器等等，無處不見太陽能產(chǎn)品，當(dāng)然，最重要的還是太陽能供熱，但是目前的技術(shù)并不能讓人們很好利用太陽能供熱。事件應(yīng)該追溯到2018年10月5日，這天中國科學(xué)院電工研究所太陽能熱利用技術(shù)研究部研制的小型集中型太陽能供熱示范系統(tǒng)，在沒有任何輔助能源的條件下，為張家口市涿鹿縣礬山鎮(zhèn)黃帝城小鎮(zhèn)達(dá)華建國酒店共計(jì)3000-5000平方米的建筑供暖，至今持續(xù)運(yùn)行3個(gè)月，成功將多年研發(fā)的集中型太陽能供熱技術(shù)推向示范應(yīng)用。

某太陽能供暖站

供熱系統(tǒng)主要由太陽能塔式聚光吸熱系統(tǒng)、跨季節(jié)水體儲(chǔ)熱系統(tǒng)、自控系統(tǒng)等組成，可實(shí)現(xiàn)太陽能全年收集、存儲(chǔ)，有效解決建筑冬季清潔供熱問題。定日鏡采光面積760㎡，跨季節(jié)水體儲(chǔ)熱容量3000m3，滿足園區(qū)內(nèi)3000㎡建筑冬季供熱要求。自2018年4月至10月初運(yùn)行跨季節(jié)儲(chǔ)熱模式，10月初至今運(yùn)行供熱模式。該系統(tǒng)中涉及的關(guān)鍵部件完全使用中科院自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品。

與其他太陽能供熱采暖系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)采用山地塔式聚光光學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)山地小定日鏡高效聚光;同時(shí)開發(fā)容積式吸熱器和列管吸熱器，利用多孔材料的選擇與排布實(shí)現(xiàn)高效吸熱。根據(jù)測算，系統(tǒng)出水溫度達(dá)到90℃要求時(shí)，在冬季的熱效率可達(dá)到50%以上(折算在太陽能采光面積上)。

其次，系統(tǒng)采用優(yōu)化的水體儲(chǔ)熱方式，實(shí)現(xiàn)了高效低成本儲(chǔ)熱。通過跨季節(jié)儲(chǔ)熱水體斜溫層控制技術(shù)和低熱損技術(shù)，減小儲(chǔ)熱水體混合熱損，在確保儲(chǔ)熱水體建造成本不高于330元/m3的前提下，儲(chǔ)熱系統(tǒng)取熱量可達(dá)到儲(chǔ)熱量的80%以上。并以此儲(chǔ)熱體為實(shí)驗(yàn)研究對象，建立大空間自然對流與土壤耦合動(dòng)態(tài)傳熱模型，為今后大容量跨季節(jié)儲(chǔ)熱水體的熱工設(shè)計(jì)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

此外，研發(fā)從太陽能輻照熱量到建筑負(fù)荷的全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)熱性能模擬優(yōu)化平臺(tái)。該平臺(tái)可以反映系統(tǒng)關(guān)鍵部件在太陽能輻照度變化以及建筑負(fù)荷變化的條件下，系統(tǒng)各運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)變化，系統(tǒng)參數(shù)配置以及為精準(zhǔn)控制邏輯提供仿真平臺(tái)。研究員王志峰帶領(lǐng)的太陽能熱利用技術(shù)團(tuán)隊(duì)長期致力于太陽能熱發(fā)電技術(shù)研究，此次借鑒部分熱發(fā)電技術(shù)，并將聚光吸熱技術(shù)應(yīng)用于供熱采暖系統(tǒng)，在國內(nèi)起到行業(yè)引領(lǐng)作用。

該示范項(xiàng)目的穩(wěn)定運(yùn)營，為2022年張家口冬奧會(huì)可再生能源清潔供熱以及中科院先導(dǎo)A項(xiàng)目的順利實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。太陽能雖然可以產(chǎn)生很大能量，但是現(xiàn)在的技術(shù)還不足以保證人類所有的運(yùn)轉(zhuǎn)，這就需要我們保護(hù)能源，從自己做起，從身邊的點(diǎn)滴做起，節(jié)約能源，是我們?nèi)祟惷恳粋€(gè)人應(yīng)盡的責(zé)任。