[发明专利]一种太阳能跨季节地埋管蓄热装置

说明书

本发明涉及一种太阳能跨季节地埋管蓄热装置，属于能源利用技术领域，该装置包括太阳能热源、换向循环泵组、由埋于土壤下的地埋管管网、两个分集水器、地下保温层及防水层组成的土壤蓄热场，其中热源与换向循环泵组分别与两个分集水器相连，两个分集水器分别与地埋管管网的进水口、出水口相连，地下保温层及防水层设置在地埋管管网上的土壤表面；所述太阳能热源为太阳能水加热装置；所述地埋管管网为由多根地埋管通过管道相连组成的水的流动通道；所述循环泵组，用于切换蓄热地埋管中的水的流动方向。本发明可将富余的太阳能热量存储到土壤中，并明显降低蓄热过程中的热损，并将存储的太阳能热量提取出来，提高取热率，进而实现太阳能跨季节采暖。

技术领域

本发明属于能源利用技术领域，特别涉及一种太阳能跨季节地埋管蓄热装置。

背景技术

太阳能作为一种可再生能源，具有取之不尽，用之不竭，清洁无污染的特点，随着各种太阳能利用技术的开发以及太阳能与建筑一体化技术的日趋完善，太阳能热水器的应用不再局限于提供生活热水，正逐步向取暖、制冷、烘干和工业应用方向发展，利用潜力很大，如果将太阳能作为热源，向区域供热网提供热量，将带来可观的节能和环保效益。夏季，大多数北方地区太阳辐照强度大，很多太阳能热水器不能充分利用，造成能源的浪费，而冬季绝大部分北方地区需要供暖，但太阳能辐射强度低，供暖热需求大，导致不能满足供暖需求。所以将夏季太阳能储存起来，到了供暖季再取出来使用，实现太阳能和供热需求合理分配，成为非常可行的解决方法。

常规的蓄热体主要有水体蓄热、土壤蓄热等。水体蓄热主要有水箱蓄热和水池蓄热，水箱蓄热造价高，且热损很大，不利于跨季节蓄热；水池蓄热施工难度大，造价高，占地面积大，不利于推广。常规的土壤蓄热主要是采用地源热泵，但有其弊端，主要是利用土壤源热泵系统解决供热问题时，无法实现冬季土壤热平衡，对于热负荷较大的北方地区，机组在土壤中的取热量大于释放量，会导致土壤温度逐年降低，土壤源热泵机组运行效率会逐年降低，进入恶性循环。

发明内容

本发明的目的是解决太阳能季节性供热和实际建筑采暖需求严重不匹配的问题，提出一种太阳能跨季节地埋管蓄热装置，通过本发明可以解决如何将非采暖季富余的太阳能热量存储到土壤中，并通过该发明中的技术措施明显降低蓄热过程中的热损，并在采暖季可将存储的太阳能热量提取出来，提高取热率，进而实现太阳能跨季节采暖。

本发明提出的一种太阳能跨季节地埋管蓄热装置，其特征在于，该装置包括太阳能热源、换向循环泵组、由埋于土壤下的地埋管管网、两个分集水器、地下保温层及防水层组成的土壤蓄热场，其中热源与换向循环泵组分别与两个分集水器相连，两个分集水器分别与地埋管管网的进水口、出水口相连，地下保温层及防水层设置在地埋管管网上的土壤表面；所述太阳能热源(也可以是其他热源)为太阳能水加热装置，用于为蓄热场蓄热或取热提供热水；所述地埋管管网为由多根地埋管通过管道相连组成的水的流动通道，用于在蓄热期将管内高温热水的热量存储到土壤中或在取热期从土壤中提取热量以提高管内热水的温度；所述循环泵组，用于在蓄热期和取热期切换蓄热地埋管中的水的流动方向。

所述土壤蓄热场横截面为圆形或多边形，土壤蓄热场的直径和深度之比在0.5～10之间。

所述地埋管为U型管或双U管，也可以是其他形式的换热盘管，两根地埋管之间在顶部通过连接管路相连，两根地埋管的横向中心距为0.5米～5米。

所述地埋管管网还包括分别设置在地埋管管网进口及出口的水分集水器。

所述地埋管管网的地埋管之间的连接管路横向布置形式为，从中心向四周均匀分布，径向之间串联，周向之间分组并联，以有利于热量从蓄热场中心向四周缓慢扩散，较少热损失，使存储的热量更加集中。

所述地埋管管网的地埋管之间的连接管路横向布置形式还可为，从中心向四周均匀分布，径向串联的地埋管之间分组并联，并且每个并联组之间交叉分布，这样的目的是如果有一路发生堵塞，其他并联支路仍然可以对周边土壤进行换热，提高了蓄热场装置的可靠性。