太阳能埋管土壤蓄热系统

　　全球范围内能源危机与环境的日益恶化，以化石燃料为主的城市集中供热系统带来的建筑能耗和环境污染等问题，已经备受人们关注。目前，建筑用能约消耗全球1/3的能源。在建筑用能的同时，还向大气排放大量的污染物。据有关部门测算，建筑用能排放的CO2几乎占全球总排放量的1/3。为此，许多国家都在积极地发展一系列的多元化的绿色建筑节能技术。跨季节蓄热太阳能集中供热系统（以下简称CSHPSS），就是在此背景之下产生的一种新型住宅供热方式与理念。

　　所谓跨季节蓄热太阳能集中供热系统，是与短期蓄热或昼夜型太阳能集中供热系统（以下简称CSHPDS）相对而言的。从某种意义上讲，现在普遍流行的小型家用太阳热水器系统（以下简称DSHS）以及其它类似装置就属于短期蓄热太阳能供热系统的范畴。由于地球表面上太阳能量密度较低，且存在季节和昼夜交替变化等特点。这就使得短期蓄热太阳能供热系统不可避免地存在很大的不稳定性，从而使太阳能利用效率也变得很低。

　　CSHPSS系统可以在很大程度上克服上述缺点。它具有很强的灵活性，主要通过一定的方式进行太阳能量存储，如热水型蓄热、砾石-水蓄热、埋管土壤蓄热和蓄水层蓄热等，以补偿太阳辐射与热量需求的季节性变化，从而达到更高效利用太阳能的目的。在欧洲，CSHPSS系统中太阳能占总热需求量的比例已经达到40%-60%，远远超出了CSHPDS系统和家用太阳热水系统。因此，目前CSHPSS系统已经成为国际上比较流行的极具发展潜力的大规模利用太阳能的首选系统之一。

　　东润环能“太阳能埋管土壤蓄热系统”，将太阳能蓄热与跨季节蓄热及与地源热泵有机地结合起来。充分利用太阳能和浅层地表能，将太阳能的跨季节蓄热结合到地源热泵的地下埋管换热器系统中，使地下土壤换热器与地下蓄能合二为一。将夏季丰富的太阳能储存于地下土壤中，提高土壤冬季热源温度，以提高地源热泵效率，实现太阳能的转移利用。

　　示范工程

　　东润环能承建的天津地区“太阳能埋管土壤蓄热系统”示范工程，建筑物总面积5733m2，共3层。包含有办公室、会议室、多功能厅、休息室等常规空调区域，以及健身房、棋牌室等休闲区域，还有游泳池、洗浴等常年需要热水供应的娱乐区域。建筑物冬季设计热负荷433.7kW，夏季设计冷负荷461.7kW。

　　系统由太阳能集热系统、地下埋管、地源热泵、热水和末端系统五部分组成。太阳能集热选用600m2的平板型太阳能集热器，蓄热水箱为10m3；地源热泵系统有2台水-水式水源热泵机组，负担1层的大厅、游泳池、健身房等大空间的采暖空调负荷；2、3层各房间的采暖空调分别由小型的水-空气式水源热泵机组来承担。地下U型埋管换热器由60口埋深20m的双U型桩埋管和48口埋深120m的双U型井埋管组成，其中井埋管中有8口为蓄热井。

　　系统经测试，夏季太阳集热系统在只满足洗浴热水需求时，保证率可以达到90%以上；平板集热器平均集热效率约为50.1%；9月份系统的实际日平均蓄热功率约为22.9 kW，每天蓄热4~6小时。结果表明，该系统作为建筑的空调，热水的能源完全满足使用要求，技术可靠，系统寿命周期的总成本最低，节能效果显着。