CN203893499U - 新农村建设用太阳能冷能模块式储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及地下储能领域，尤其涉及一种新农村建设用太阳能冷能模块式储能系统，包括太阳能集热系统、地下储冷模块、地下储热模块，其特征是，还包括溴化锂蒸发换热系统，所述地下储热模块为地下穿管方式设置的栅状分布的PE管，设置在地下2-20米；地下储冷模块为地下穿管方式设置的栅状分布的PE管，设置在地下2-20米，所述地下储热模块、地下储冷模块有一定间距；本实用新型的有益效果为：1)地下储热模块、地下储冷模块采用地下穿管技术，施工简单，地下管路分布采用栅状分布，提高蓄能量；2)建立了太阳能集热储能系统与溴化锂蒸发换热系统能量转换系统互补的能量利用机制，避免了单系统运行能效降低的弊病。

Description

新农村建设用太阳能冷能模块式储能系统

技术领域

本实用新型涉及地下储能领域，尤其涉及新农村建设用太阳能冷能模块式储能系统。

背景技术

随着新农村建设及国家城镇化建设的要求，必然需要大量的配套冬季取暖夏季取冷设备，在当前，能源供应紧张且温室效应日趋严重的情况下，发展发展新农村建筑的可再生能源利用技术迫在眉睫。地下储能可有效利用自然界的冷、热源，将其进行跨季节储存来满足时令季节的用能需求。当下，地下蓄能和土壤源热泵集成系统的研究对提高不可再生能源的利用效率、加大可再生能源(例如地热能和太阳能)利用程度、减低空调冷热源排放CO₂引起的温室效应都起到了积极的作用，对缓解我国电力供应紧张的局面及解决能源与环境的问题产生着重要影响；降低建筑环境营造系统的能源消耗大致从两个方面来实现：第一尽可能在满足用户基本需要的前提下，降低建筑内环境参数与诸多能利用的自然环境间的差；第二如何通过能量的储存与转化进一步利用自然界环境状态在时间上的变化来营造适宜的生活环境。因此，构建一种冷、热储能与蒸发换热机组结合的建筑供能系统，通过充分进行跨季节的自然能量存储，来满足冬夏季的用能需求是十分有意义的。

公开号为CN202835911U，公开日为2013年3月27日，名称为一种地下储能-地源热泵联合建筑供能系统的中国实用新型专利，其存在的缺点是：1)需要破土建设储冷池、储热池，埋管建设也受储冷池、储热池的限制；2)需接额外的电源；3)地源热泵系统在实际运行中因为冬季热负荷高于夏季冷负荷，土壤的导热速率较缓慢，系统运行一两年后地温提升缓慢，导致冬季电能补贴过高，系统运行成本剧然加大，系统反成了高耗能系统，在实际工作中形成了推广阻力。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种依靠冬冷夏用、夏热冬用的地下储能技术，结合太阳能集热、光伏发电、溴化锂蒸发换热系统，通过合理调配达到满足建筑供冷、热的需求的新农村建设用太阳能冷能模块式储能系统。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

新农村建设用太阳能冷能模块式储能系统，包括太阳能集热系统、地下储冷模块、地下储热模块、光伏发电系统，其特征是：还包括溴化锂蒸发换热系统，地下储冷模块的进口与溴化锂蒸发换热系统连接，地下储冷模块的出口通过管路依次与溴化锂蒸发换热系统、用户进口连接；地下储热模块进口通过管路依次与溴化锂蒸发换热系统、太阳能集热系统连接，地下储热模块出口通过管路与溴化锂蒸发换热系统、用户进口连接；用户出口通过管路与溴化锂蒸发换热系统连接形成循环回路；所述地下储热模块为地下穿管方式设置的栅状分布的PE管，设置在地下2-20米；地下储冷模块为地下穿管方式设置的栅状分布的PE管，设置在地下2-20米，所述地下储热模块、地下储冷模块有一定间距。

太阳能集热系统为太阳能集热器，根据需要可多组排列放置。

本系统通过太阳能集热系统集热、溴化锂蒸发换热系统集冷，在地下储热模块、地下储冷模块内储存，实现了用户冬季用热、夏季用冷的需要，节约能源。

本系统采用地下穿管技术，地下穿管采用栅栏状分布，不需要开挖地面，施工效率高，也不需要专门的储冷池、储热池，结构简单。地下储热模块、地下储冷模块有一定的距离，该距离在设备及建设规划允许的情况下，距离尽量大，以防止地下储热模块、地下储冷模块自然冷热抵消，影响储能效果。

其中，还安装有光伏发电系统，光伏发电系统通过线路与蓄电池连接，蓄电池通过线路与逆变器连接，逆变器通过线路与溴化锂蒸发换热系统连接；本系统可以采用太阳能发电，实现设备的电能自给，节省能源。溴化锂蒸发换热系统采用光伏发电提供动力，实现冷和热的循环供应。

其中，溴化锂蒸发换热系统与用户进口、用户出口间的管路上设有循环泵，循环泵通过线路与逆变器连接。

本实用新型的优点为：1)地下储热模块、地下储冷模块采用地下穿管技术，施工简单，地下管路分布采用栅状分布，提高蓄能量；2)建立了太阳能集热储能系统与溴化锂蒸发换热系统能量转换系统互补的能量利用机制，避免了单系统运行能效降低的弊病；3)太阳能光伏发电系统可实现系统用电的自给，进一步提高节能效果；4)地下储热模块、地下储冷模块间隔一定距离利用特殊土层导热系数低的特点进行能量分区储存，让热区越热、冷区越冷，更大程度地提高系统能效比；预计性能系数可达到5-8的层次；5)由于夏季进行了热量收集储存，冬季进行了冷能收集，通过树木种植、小区建筑布置规划等措施，在一定程度上可形成冬暖夏凉的小气候效应，形成良好的居住生活生产环境；6)本系统储能模块采用封闭式水载体循环，一次注入长期使用，不会造成水资源浪费。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中，1、太阳能集热系统；2、溴化锂蒸发换热系统；3、地下储冷模块；4、地下储热模块；5、用户；6、光伏发电系统；7、蓄电池，8、逆变器，9、循环泵。

具体实施方式

如图1所示，新农村建设用太阳能冷能模块式储能系统，包括太阳能集热系统1、地下储冷模块3、地下储热模块4、溴化锂蒸发换热系统2，地下储热模块4为地下穿管方式设置的栅状分布的PE管，设置在地下2-20米；地下储冷模块3为地下穿管方式设置的栅状分布的PE管，设置在地下2-20米，所述地下储热模块4、地下储冷模块3有一定间距。

地下储冷模块3的进口与溴化锂蒸发换热系统2连接，地下储冷模块3的出口通过管路依次与溴化锂蒸发换热2系统、用户5的用户进口连接；地下储热模块4进口通过管路依次与溴化锂蒸发换热系统2、太阳能集热系统1连接，地下储热模块4出口通过管路与溴化锂蒸发换热系统2、用户5的用户进口连接；用户出口通过管路与溴化锂蒸发换热系统2连接形成循环回路；溴化锂蒸发换热系统2与用户进口、用户出口间的管路上设有循环泵9。太阳能集热系统1还连接有光伏发电系统6，光伏发电系统通过线路与蓄电池7连接，蓄电池7通过线路与逆变器连接8，逆变器8通过线路与溴化锂蒸发换热系统2、环泵9连接。

地温恢复慢反映了不同性质土壤层导热速率较低的规律，这一特点可以被正向利用，即分区储能：让地下储热模块越热、地下储冷模块越冷，成倍的正向扩大系统基础工作温度。利用太阳能集热系统进行热能储存，利用溴化锂蒸发换热系统进行能量转换和冷能储存，将两个系统配合起来形成一个综合的储能系统，由于改变了系统的基础工作温度，系统能效比将成倍的提高，性能系数可达到5-8的层次。

通过本系统的运行，可以达到以下指标：相比单纯地源热泵系统基础温度15℃，工作供热目标温度35℃，温差20℃，系统COP＝4±，通过储能系统的运行将基础温度提高到25℃，则系统工作温差为10℃，温差倍数为2，COP达到8的层次；夏季35度环境温度下，通过冬季储冷使供冷基础温度降到5℃，目标温度为25℃，与15℃基础温度工作温差倍数为2，COP等于8，在充分储能的情况下，可以得到1∶8的能源利用效率。

以十万平米小区年测算：年供热费用230万元，在COP为8的情况下，只需28.75万元的费用即可满足冬季的供热需求。

以32万平米集热系统，按0.5太阳能综合热利用率、夏季制冷按冬季制热能耗2/3计算，年可减少燃煤46400吨，年减少CO₂ 121569吨、SO₂ 395吨、NO₂ 343吨有害气体排放，年节约资金3,712.00万元。

Claims (3)

1.新农村建设用太阳能冷能模块式储能系统，包括太阳能集热系统、地下储冷模块、地下储热模块，其特征是，还包括溴化锂蒸发换热系统，地下储冷模块的进口与溴化锂蒸发换热系统连接，地下储冷模块的出口通过管路依次与溴化锂蒸发换热系统、用户进口连接；地下储热模块进口通过管路依次与溴化锂蒸发换热系统、太阳能集热系统连接，地下储热模块出口通过管路与溴化锂蒸发换热系统、用户进口连接；用户出口通过管路与溴化锂蒸发换热系统连接；所述地下储热模块为地下穿管方式设置的栅状分布的PE管，设置在地下2-20米；地下储冷模块为地下穿管方式设置的栅状分布的PE管，设置在地下2-20米，所述地下储热模块、地下储冷模块有一定间距。

2.如权利要求1所述的新农村建设用太阳能冷能模块式储能系统，其特征是，还安装有光伏发电系统，光伏发电系统通过线路与蓄电池连接，蓄电池通过线路与逆变器连接，逆变器通过线路与溴化锂蒸发换热系统连接。

3.如权利要求1或2所述的新农村建设用太阳能冷能模块式储能系统，其特征是，溴化锂蒸发换热系统与用户进口、用户出口间的管路上设有循环泵，循环泵通过线路与逆变器连接。