用于具有中等规模季节性热能存储的小区的太阳能集中供热系统.docx

用于中等规模季节性热能存储小区的太阳能集中供热系统摘要这一贡献涉及最近实现的以及计划的小型太阳能加热系统，在欧洲有季节热能存储。它侧重于系统的不足1000米2?的太阳能集热器面积小于1000米的3?季节性热能储存量。显示了波兰，西班牙和德国系统的不同技术特性。由于小系统中的高存储效率难以实现，特别注意季节热能存储器和其它部件的设计，例如达到设备的有效操作所必需的高温热泵。简介近年来，具有季节热能存储（STES）的太阳能区域供热系统不仅像丹麦知名的项目一样变大，还在欧洲和德国项目上努力减少系统规模，以降低投资成本，增加可能的应用和实现系统的数量，最终提高市场渗透率。欧盟（EU）项目EINSTEIN [1]对太阳热能和热泵技术结合实施季节热能储存进行了研究。主要重点是改造现有建筑材料的应用。项目的一个主要部分是示范工厂对这项技术的示范。 德国研究项目1to10 [2]处理一个可持续的，标准化的太阳能地热供热概念的发展和示范高度复杂的热能储存为多户住宅和小住宅区。最近已经建造并投入运行的几个具有STES的小规模太阳能集中供热系统，例如在华沙，波兰和西班牙毕尔巴鄂。对于在Crailsheim另一系统，德国开始建造已开始在2015年十月系统的共同点是，太阳能热收集器面积是低于300米2?。与大型系统相比，这使得高系统效率和低热产生成本是一项具有挑战性的任务。虽然西班牙的系统提供热量的前身是造纸厂文化活动区，共1050米的食堂空间加热2?，波兰系统集成到医院复杂。在第一步中，医院的行政大楼连接到系统以提供太阳能热用于空间加热。德国系统将为3个公寓楼的43个住宅提供供暖空间供热和热水准备。2.西班牙的毕尔巴鄂系统毕尔巴鄂的系统是为毕尔巴鄂市政府翻新的旧造纸厂供热，并为文化活动目的重新设计。它分为两个主要领域-的主要活动区域（800米2?），自助餐厅（250米2?）。在建筑物中安装了地板下加热系统和空气加热单元，以便实现在供应流上的45℃的低热分布温度，在返回流上的35℃。2.1液压概念太阳能加热系统专门为空间加热提供热量。由62平方米的平板收集器产生的太阳能热可以直接用于加热目的，或存储在一个183立方米的大型地面热水存储中。这家商店经营季节性储存热量从夏天到秋天和冬天，当需要热量加热。为了更有效地利用存储的太阳热能和69千瓦的热功率放大STES电驱动压缩热泵的可用存储容量次使用的R410a被集成到系统中的制冷剂。作为备用加热系统，安装了具有190kW的燃气锅炉。估计年供热需求为83兆瓦时/ a。系统的液压原理图如图1所示。图1.简化的西班牙毕尔巴鄂示范工厂的液压示意图3. 波兰的华沙系统华沙的工厂被整合成一个医院综合体。医院大楼的建筑受到历史保护。在第一步中，将一个行政大楼??连接到系统，以便为空间供暖提供热量。3.1液压概念该系统由一个小型加热网络组成，包括一个体积为800立方米的地上热水存储器。总共安装了151平方米的平板收集器。收集器场区域和到其他建筑物的连接都可以在未来的步骤中扩展，因为STES已经相应地被确定尺寸。由于医院综合大楼处于历史保护之下，对建筑水平的改造措施是具有挑战性和昂贵的。因此，建筑物内的加热系统没有改变，并且由于用作热分配器的散热器而在相当高的温度下工作。因此，加热系统的供应流温度达到60-80℃。类似于在华沙系统中的毕尔巴鄂系统，安装了一个热泵，以便以更有效的方式利用STES中存储的太阳能热量。与毕尔巴鄂的工厂相反，热泵已经特别开发用于高温应用。它是由阿尔斯特大学使用创新的制冷剂的R245fa一个特殊的发展，从而达到约90千瓦的热功率日为在冷凝器的约75℃的最高温度。华沙系统的简化液压示意图包括24.03.2015的测量数据，如图2所示。图2.波兰华沙示范工厂的简化液压示意图，测量数据来自24.03.20154. 德国的Crailsheim系统德国系统将为3个公寓楼的43个住宅提供供暖空间供热和热水准备。建设工程预计2016年年底完工。图3示出了建筑群的建筑图。图3.德国Crailsheim的建筑群4.1液压概念大楼有320平方米的太阳能收集器，将热量传递到热水店，将安装在建筑群的屋顶上。热水存储器是所有系统电路相遇的供热系统的中心部件。由高温和低温热泵组成的热泵级联将使用该存储作为热源和散热器：高温热泵使用约40℃的中等温度水的水为家用热水提供热量，从热水存储器的中间部分或来自低温热泵的冷凝器的热量作为热源。高温热泵的冷凝器连接到储存器的上部。低温热泵提供约40℃的热量，用于将空间加热到商店的中间部分。该热泵的蒸发器连接到储存器的底部，储存器本身连接到螺旋地热交换器的区域。来自太阳能收集器的不能存储在热水存储器中的剩余热量用于加热地面。在安装成本，分布热损失和系统效率方面优化了区域供热。它设计为3管系统，使