一、项目概述

本成果属于区域供热技术领域,特别涉及一种工业余热与太阳能联合的跨季节蓄热、区域供热系统。区域供热是指从城市集中热源,以蒸汽或热水为介质,经供热管网向全市或其中某一地区的用户供应采暖和生活热水的技术。太阳能作为一种可再生能源,具有取之不尽,用于不竭,清洁无污染的特点。如果能够以太阳能为热源,向区域供热热网提供热量,将带来可观的节能和环保效益。然而太阳能资源自身的不稳定性、不连续性和季节不平衡性限制了太阳能的规模化应用。与之相似,工业余热作为一种可在生能源,已经被应用于区域供热领域。但是在夏季没有供热需求的情况下,工业余热无法得到有效利用,只能通过冷却塔排放到环境中,造成了设备的闲置和热量的浪费。该系统实现了太阳能和工业余热跨季节存储,并将两种热源引入区域供热系统,提高了蓄热体热源品位,提高了系统全年利用率。

本发明的特点和有益效果为:

1、与采用煤、天然气等一次能源提供热源的常规采暖方式相比,该系统将太阳能和工业余热联合使用,相互补充,节约了一次能源,减少了二氧化碳及污染物排放;

2、与常规太阳能供热和工业余热供热方式相比,该系统采用跨季节蓄热的方式,利用土壤作为跨季节蓄热体,将非采暖季的富余热量蓄存至地下,并在采暖季提取出来用于建筑供热,实现了太阳能和工业余热的“夏热冬用”,从而大大提高了太阳能集热器、工业余热回收装置和地埋管换热器的全年利用率,提高了系统经济性;同时,通过蓄热体的调蓄作用和两种热源的相互补充,提高了系统的运行稳定性,解决了太阳能不稳定和不连续的问题;

3、与传统的地源热泵系统相比,该系统通过梯级利用多种不同品位热源,优化了取放热流程,将土壤温度加热到55℃左右,提高了地下土壤的温度品位,并利用低温热水采暖末端装置的低温回水,实现了通过直接换热提取土壤热量,避免了采用电力提取土壤中低品位热量造成的热量品位浪费,从而降低了系统投资,提高了系统效率。

已建立国内首个成功运行的工业余热与太阳能跨季节储热用于城市集中供热示范工程。储热系统的储热体积达到了50万立方米,为迄今世界最大的地埋管储热体,取得了良好的示范效果和节能环保效益。示范工程热价成本38.32元/GJ,低于燃煤采暖和燃气采暖。

示范工程示意图

二、应用范围

本成果可应用于新城区域供热。

三、是否有知识产权/专利

本成果涉及2项授权发明专利。

四、团队介绍

清华大学建筑节能研究中心成立于2005年3月,由中国工程院院士江亿领导,旨在推动我国建筑节能事业的发展及实现。自成立至今已承担和完成了国家重大科研任务14项、省级部委科研任务6项。在所完成的科研成果中,有2项获国家级奖项,7项获省部级科技奖励,申报了25项国家发明专利。共出版教材和专著10余本,发表论文百余篇。

项目负责人杨旭东教授为教育部“长江学者”特聘教授,现任清华大学建筑环境与设备研究所副所长,二十几年来一直从事建筑能源和环境研究并有多项原创性成果。作为负责人承担包括国家自然科学基金重点项目、国家“973”项目、国家科技部科技攻关项目等科研课题80余项,近十年发表专著或教材6本,发表期刊及国际会议论文200多篇,拥有专利36项。

五、合作方式

专利许可、商务合作。

六、联系方式

清华海峡研究院科技创新部  电话0592-5776165