地下跨季节复合储热系统热量传输及其储释热特性研究
发布时间：2022-01-17 06:10
地下跨季节储热可以有效解决可再生能源系统在时间上、空间上和强度上的不匹配特性,近些年该技术发展越来越迅速,应用范围越来越广泛。然而,热量损失大、太阳能保证率低是其面临的最大技术难题,国内外已开始重视并加大此方面的研究,并通过高温大温差储热、增加保温层厚度和改变回填材料等措施来减小热量损失、提高太阳能保证率,但实际效果并不十分显著,且这些研究都集中在单储热源利用模式上,涉及多储热源复合利用研究的较少,特别是复合储热模式热量传递机理、耦合热作用特性及其储释热特性研究仍亟待加强。本研究将地埋管储热和水箱储热两种储热方式相结合,组成新型地下跨季节复合储热利用系统,研究多储热源复合利用效果。通过实验研究与模拟计算相结合,对系统耦合热作用特性、热扩散影响,以及温度场分布开展研究,同时对系统连续运行储释热特性进行分析,揭示系统多年运行过程储热体温度变化规律,完善跨季节储热系统热量传输机理和储释热特性理论,为工程应用提供指导依据。研究工作主要包括:将传统热水储热和地埋管储热两种储热方式相耦合,提出新型地下跨季节复合储热系统。从理论上分析了地下传热过程特点,建立了基于Fluent的复合储热系统三维非稳态...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
016我国北方大气污染情况
第一章绪论3部分热量也传递到地下，在储存热量的同时起到了制冷的作用，为用户提供了舒适的室内环境。（2）释热阶段在环境温度较低，太阳能不充足的冬季，跨季节储热系统可以从地下储热体中源源不断的提取出热量，一方面直接为用户供应适宜温度的生活用水，另一方面结合热泵系统，将地下提取出的较低品位的热能转化为较高品位的热能，为用户供暖，达到“夏储冬用”的目的。图1.2地下跨季节储热示意图Fig1.2Schematicdiagramofundergroundseasonalthermalstorage地下跨季节储热系统根据储热介质的不同，通常分为以下几种：（1）热水储热、（2）砾石-水储热、（3）土壤（地埋管）储热、（4）含水层储热，如图1.2所示。这几种储热方式的一些基本特征如表1.1所示[4,7,8]。表1.1常见地下跨季节储热模式对比Table1.1Comparisonofcommonundergroundseasonalthermalstoragemodels储热类型热水储热砾石-水储热地埋管储热含水层储热储热介质热水砾石-水混合物土壤地下河床储热能力（kWh·m-3）60-8030-5015-3030-40
第一章绪论5（2）砾石-水储热图1.4砾石-水储热的储热装置示意图[9]Fig1.4Schematicdiagramofgravel-waterthermalstoragedevice砾石-水储热的一般形式如图1.4所示。其储热介质是水和砾石的混合物，该储热装置一般置于地下，装置的壁面敷有绝热防水材料，从而起到保温的作用，并可以有效减少外界对系统的影响。这种跨季节储热方式又被称为人造含水层储热，砾石-水混合物的比热较小，所以当系统中的储热量相同时，此装置的体积约比纯热水储热装置的体积大50%左右，但由于砾石可以把作用力分散到储热装置四周及底部，所以只需要较简单的承重装置就可以稳定系统，使其造价明显低于热水储热装置。（3）含水层储热图1.5地下含水层储热示意图[9]Fig1.5Schematicdiagramofthermalstorageinundergroundaquifers
【参考文献】：
期刊论文
[1]半球形顶太阳能蓄热水箱内置错层隔板结构及运行参数优化[J]. 王烨,蔺虎相,胡悦,王苗,林源山. 储能科学与技术. 2020(03)
[2]中国清洁能源供热现状及发展前景[J]. 聂海宁,黄小琳,曾智勇. 能源与节能. 2018(12)
[3]我国地源热泵技术发展现状及应用策略[J]. 方菲菲. 山西建筑. 2015(01)
[4]“十三五”时期我国能源发展若干问题的思考[J]. 尹明. 中国能源. 2014(09)
[5]跨季节蓄热太阳能集中供热系统论证分析——河北经贸大学跨季节蓄热太阳能集中供热系统示范项目设计[J]. 朱宁,王潇洋,温仁新. 建设科技. 2014(09)
[6]跨季节蓄热水箱温度分层模型的研究及应用[J]. 孙东亮,王丽,徐进良,卢晓岩. 太阳能学报. 2014(02)
[7]太阳能跨季节储热供热系统试验分析[J]. 王恩宇,齐承英,杨华,张慧川,吕延松. 太阳能学报. 2010(03)
[8]跨季节蓄热太阳能集中供热系统的仿真分析[J]. 赵军,曲航,崔俊奎,戴传山. 太阳能学报. 2008(02)
[9]可再生能源中长期发展规划[J]. 可再生能源. 2007(06)
[10]基于跨季节地下蓄热系统的模拟对热储利用模式的优化[J]. 赵军,陈雁,李新国. 华北电力大学学报(自然科学版). 2007(02)
博士论文
[1]竖直双U地埋管换热器分层换热模型研究[D]. 陈金华.重庆大学 2015
硕士论文
[1]太阳能跨季节储存地下水箱蓄热特性的模拟研究[D]. 李霞.重庆大学 2017
[2]渗流对地埋管换热器换热性能的影响研究[D]. 张春一.太原理工大学 2016
[3]U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究[D]. 张春雷.天津大学 2005
本文编号：3594194
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
016我国北方大气污染情况
第一章绪论3部分热量也传递到地下，在储存热量的同时起到了制冷的作用，为用户提供了舒适的室内环境。（2）释热阶段在环境温度较低，太阳能不充足的冬季，跨季节储热系统可以从地下储热体中源源不断的提取出热量，一方面直接为用户供应适宜温度的生活用水，另一方面结合热泵系统，将地下提取出的较低品位的热能转化为较高品位的热能，为用户供暖，达到“夏储冬用”的目的。图1.2地下跨季节储热示意图Fig1.2Schematicdiagramofundergroundseasonalthermalstorage地下跨季节储热系统根据储热介质的不同，通常分为以下几种：（1）热水储热、（2）砾石-水储热、（3）土壤（地埋管）储热、（4）含水层储热，如图1.2所示。这几种储热方式的一些基本特征如表1.1所示[4,7,8]。表1.1常见地下跨季节储热模式对比Table1.1Comparisonofcommonundergroundseasonalthermalstoragemodels储热类型热水储热砾石-水储热地埋管储热含水层储热储热介质热水砾石-水混合物土壤地下河床储热能力（kWh·m-3）60-8030-5015-3030-40
第一章绪论5（2）砾石-水储热图1.4砾石-水储热的储热装置示意图[9]Fig1.4Schematicdiagramofgravel-waterthermalstoragedevice砾石-水储热的一般形式如图1.4所示。其储热介质是水和砾石的混合物，该储热装置一般置于地下，装置的壁面敷有绝热防水材料，从而起到保温的作用，并可以有效减少外界对系统的影响。这种跨季节储热方式又被称为人造含水层储热，砾石-水混合物的比热较小，所以当系统中的储热量相同时，此装置的体积约比纯热水储热装置的体积大50%左右，但由于砾石可以把作用力分散到储热装置四周及底部，所以只需要较简单的承重装置就可以稳定系统，使其造价明显低于热水储热装置。（3）含水层储热图1.5地下含水层储热示意图[9]Fig1.5Schematicdiagramofthermalstorageinundergroundaquifers
【参考文献】：
期刊论文
[1]半球形顶太阳能蓄热水箱内置错层隔板结构及运行参数优化[J]. 王烨,蔺虎相,胡悦,王苗,林源山. 储能科学与技术. 2020(03)
[2]中国清洁能源供热现状及发展前景[J]. 聂海宁,黄小琳,曾智勇. 能源与节能. 2018(12)
[3]我国地源热泵技术发展现状及应用策略[J]. 方菲菲. 山西建筑. 2015(01)
[4]“十三五”时期我国能源发展若干问题的思考[J]. 尹明. 中国能源. 2014(09)
[5]跨季节蓄热太阳能集中供热系统论证分析——河北经贸大学跨季节蓄热太阳能集中供热系统示范项目设计[J]. 朱宁,王潇洋,温仁新. 建设科技. 2014(09)
[6]跨季节蓄热水箱温度分层模型的研究及应用[J]. 孙东亮,王丽,徐进良,卢晓岩. 太阳能学报. 2014(02)
[7]太阳能跨季节储热供热系统试验分析[J]. 王恩宇,齐承英,杨华,张慧川,吕延松. 太阳能学报. 2010(03)
[8]跨季节蓄热太阳能集中供热系统的仿真分析[J]. 赵军,曲航,崔俊奎,戴传山. 太阳能学报. 2008(02)
[9]可再生能源中长期发展规划[J]. 可再生能源. 2007(06)
[10]基于跨季节地下蓄热系统的模拟对热储利用模式的优化[J]. 赵军,陈雁,李新国. 华北电力大学学报(自然科学版). 2007(02)
博士论文
[1]竖直双U地埋管换热器分层换热模型研究[D]. 陈金华.重庆大学 2015
硕士论文
[1]太阳能跨季节储存地下水箱蓄热特性的模拟研究[D]. 李霞.重庆大学 2017
[2]渗流对地埋管换热器换热性能的影响研究[D]. 张春一.太原理工大学 2016
[3]U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究[D]. 张春雷.天津大学 2005
本文编号：3594194
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