一种利用被保温湿土壤实现跨季节储存太阳能的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种太阳能蓄能方法，特别是设及一种利用被保温湿±壤实现跨季节 储存太阳能的方法，属于太阳能利用技术领域。
【背景技术】
[0002] ( -）冬季供暖（尤其北方）
[0003] 目前冬季供暖绝大多数利用不可再生能源（煤）。缺点是，一方面造成不可再生能 源逐渐枯竭，另一方面对环境的污染越来越严重。
[0004] (二）夏季空调供冷（尤其南方）
[0005] 目前夏季供冷绝大多数用电制冷。缺点是，一方面造成夏季电力紧张（尤其南 方），另一方面空调用电制冷过程中取出的热量和输入电能转变成的热量绝大部分排至环 境，加剧气候变暖。
[0006] (S)生活热水供应
[0007] 目前生活热水绝大多数采用电加热器产生（尤其北方），其缺点是大量消耗电能。
[0008] (四）目前跨季蓄热，蓄热体有S种形式
[0009] 第一种，采用钻孔或开挖±方敷设PE管的方式，夏季采用空调制冷时冷却水向± 壤释热使±壤温度由15摄氏度左右升至22摄氏度左右，冬季采用电制冷热累机组从±壤 中取出热量供暖，供暖结束时±壤温度回归初始温度（15摄氏度左右）。
[0010] 缺点是：
[0011] 1、尽管电制冷热累机组能效比平均可达1:4( 一份电可提取四份热），但是仍然要 消耗大量电能。与燃煤供暖相比，运行费用没有质的差别。另外，电能是高品位能源，大量 使用电能供暖不可取。
[0012] 2、需掌握夏季向±壤释热与冬季从±壤中提热的平衡。如若不然，±壤温度不是 逐年升高影响夏季释热供冷，就是逐年降低影响冬季提热供暖。
[0013] 就是说，该种跨季节蓄热方式有地域限制，要求同一个系统夏季空调制冷释热量 与冬季供暖耗热量相当，实践证明，在我国仅在中原地带可行（河南、河北、山东等地）。在 南方、北方均不适用，在南方将是夏季释热困难影响空调制冷，在北方短暂的夏季空调供冷 期产生的热量远远低于冬季供暖所需热量。
[0014] 第二种，在地面W下建保温水池储存太阳能。
[001引缺点是；
[0016] 1、比较适合冬季需要热量不大的场合，不适用于北方供暖，通过计算可知在北方 若采用该种方式跨季节蓄热，保温水池的建造费用将超过被供暖建筑物的建筑投资。
[0017] 2、水池超过一定容积很难避免不均匀沉降造成开裂，导致水泄漏而失去蓄热能 力。
[0018] 第S种，太阳能地埋跨季储热供暖系统专用地埋蓄热库。
[0019] 其建筑方法：
[0020] 1、基坑挖掘
[0021] 2、底面和墙面保温维护结构建造
[0022] 素±巧实基坑底面，现诱混凝±垫层及构造柱等，在水泥垫层上用保温砖进行底 面保温维护结构的铺装及保温维护构造墙体的搁筑，进行必要的防水处理与墙体保护。
[002引 3、充填蓄热材料
[0024] 配置固体显然蓄热材料，向保温壳中填充。在适当部位安放潜热蓄热材料（如模 块式、灌装式等）
[00巧]4、铺设地埋热管（蓄热式换热管）
[0026] 分层铺设地埋热管（换热器），并进行必要固定。
[0027] 5、管道连接
[0028] 6、顶面保温维护结构建造
[0029] 在蓄热材料上现诱混凝±垫层，在垫层上铺设保温砖，在顶面保温维护结构上现 诱较厚的混凝±垫层，W保护实屯、蓄热体。
[0030] 7、回填上
[0031] 从上述建造方法可看出如下缺点：
[0032]A、初投资太高，将影响推广
[0033]W地处哈尔滨使用面积10000平方米民用住宅为例，计算上述方法建造蓄热库的 投资。按其采用的填充蓄热材料的体积热容量与水的体积热容量（4200KJ/m3.K)相当，由 此计算出冬季供暖所需建造蓄热库体积约20000立方米，设蓄热库几何尺寸100米X20 米X10米（长X宽X深）。
[0034] (1)基坑挖掘费用；8. 1万元
[OCK35] 2. 7 (元 / 立方米）X20000X1. 5 (立方米）=81000 (元）
[0036] (2)底面保温维护结构建造费用；75. 6万元
[0037] 现诱混凝±垫层420 (元/立方米）X 2000 (平方米）X 0. 15 (米）=126000 (元）
[0038] 底面保温砖铺装950 (元/立方米）X2000 (平方米）X0. 3 (米）=570000 (元）
[0039] 底面防水处理30 (元/平方米）X2000 (平方米）=60000 (元）
[0040] (3)墙面保温维护结构建造费用；80. 7万元
[0041] 构造柱600 (元/立方米）X85 (立方米）=51000 (元）
[0042] 墙面保温砖搁筑950 (元/立方米）X 2400 (平方米）X 0. 3 (米）=684000 (元）
[0043] 墙面防水处理30 (元/平方米）X 2400 (平方米）=72000 (元）
[0044] (4)顶面保温维护结构建造费用；109. 2万元
[0045] 现诱混凝±垫层420 (元/立方米）X 2000 (平方米）X 0. 15 (米）=126000 (元）
[0046] 顶面保温砖铺装950 (元/立方米）X2000 (平方米）X0. 3 (米）=570000 (元）
[0047] 现诱较厚混凝±垫层420(元/立方米）X2000(平方米）X0. 4(米）= 336000(元）
[0048] 顶面防水处理30 (元/平方米）X2000 (平方米）=60000 (元）
[004引 妨充填蓄热材料费用；70万元
[0050] 35 (元 / 立方米）X20000 (立方米）=700000 (元）
[0051](6)地埋热管铺设费用；8万元
[0052] 4 (元 / 立方米）X 20000 (立方米）=80000 (元）
[0053]W地处哈尔滨使用面积10000平方米民用住宅为例，计算得出上述方法建造蓄热 库的投资；8. 1+75. 6+80. 7+109.化70+8 = 351. 6 万元
[0054]B、采用保温砖对蓄热库进行保温，热损失大，导致太阳能集热器投资增大
[00巧]W地处哈尔滨使用面积10000平方米民用住宅为例，计算上述方法建造蓄热库年 热损失占建筑物冬季总耗热量的百分数。取面积热指标50W/m2.
[0056] 保温砖的导热系数0. 08W/m2.K，保温砖搁筑厚度0. 3米，由此可得蓄热库维护结 构传热系数0. 27W/m2.K，蓄热库内年平均温度约60摄氏度，蓄热库外部±壤平均温度10 摄氏度。蓄热库年损失热量QS=KF(Tn-Tw)X24X3600X365
[0057] = 0. 27X6400 (60-10)X24X360X365
[0058] = 2724. 7GJ
[0059] 使用面积10000平方米民用住宅冬季总耗热量
[0060] 化=qFX24X3600X180X0. 67
[0061] =50 X 10000 X 24 X 3600 X 180 X 0. 67
[0062] = 5209. 9GJ
[0063] (Qs/化）X 100% =(2724. 7/5209. 9) X 100% =52. 3%
[0064] 上述方法建筑蓄热库年热损失占建筑物冬季总耗热量52. 3%，可见热损失很大。
[0065] 应选择得当方法建造蓄热库，将蓄热库年热损失占建筑物冬季总耗热量百分比控 制在25 %W下。
[0066]W地处哈尔滨使用面积10000平方米民用住宅为例，蓄热库热损失百分比52. 3% 与25%相比较，太阳能集热器将要多投资约50万元。
[0067](五）目前任何一种供暖方式都无法经济合理的保证沼气池、温室大棚在北方冬 季就像在南方冬季一样正常使用。
【发明内容】
[0068] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，进而提供一种利用被保温湿±壤实现跨 季节储存太阳能的方法。
[0069] 本发明的技术方案是：一种利用被保温湿±壤实现跨季节储存太阳能的方法的具 体步骤为：
[0070] 步骤一、建造跨季节蓄热体
[0071] 在地面3米W下建造，避开所有其他埋地设施（如给排水管线、电缆、光缆等）及 冻±层。
[007引 （1)开挖上方
[0073] 在建筑物周围开挖平面面积不超过建筑物所拥有的面积，开挖深度为地面3米W 下5米至20米；
[0074] 具体开挖面积、深度由热平衡计算、蓄热体的蓄热能力、蓄热体初终温度及建筑物 冬季设计耗热量等确定。
[00巧](2)建造蓄热体保温隔潮底部
[0076] 在开挖至要求深度的坑底铺设一层对±壤无污染的塑料薄膜，在薄膜上面平铺带 密封塑料薄膜的泡沫保温板，泡沫保温板上再铺设一层塑料薄膜，至此蓄热体具有保温隔 潮作用的底部建造完毕；
[0077] (3)建造蓄热体保温隔潮底层立面
[0078] 沿铺设好的蓄热体保温隔潮底部边缘垂直布置带密封塑料薄膜的泡沫保温板，在 泡沫保温板的内外两侧均匀铺设塑料薄膜，且内侧塑料薄膜与蓄热体保温隔潮底部上表面 粘接在一起；
[0079] (4)填充±壤、铺设换热管
[0080] 将±壤填充至底面与立面围合形成的空间内，填充±壤的同时均匀洒水至±壤含 水量在30 %至40 %，W此提高上壤蓄热能力。上壤内水平铺设至少一层换热管；两层或多