浅析跨季节蓄热太阳能区域供热技术

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中国设备

工程

Engineer ing hina C P l ant

中国设备工程 2019.08 （下）近年来学界围绕跨季节蓄热技术开展了大量研究，地下水体蓄热（Aquifer）、土壤源蓄热（BTES ）、大容积水池蓄热（PTES ）、钢罐蓄热（steel tank）等跨季节蓄热技术便属于这类研究的成果代表，这类技术均具备蓄热体大型化的发展趋势。为保证跨季节蓄热技术较好服务于太阳能区域供热，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。1 跨季节太阳能蓄热技术1.1 地下水体蓄热技术

地下水体蓄热属于常用的跨季节太阳能蓄热技术，该技术在应用中对建设地点地质构造存在着较为苛刻的要求。地下水体蓄热技术的应用需得到上下两层不透水层的支持，并安装一口热水井与一口冷水井。在太阳能充足的情况下，地下水体蓄热技术能够在热水井中实现太阳热能的存储，而通过抽取热水井中的热水，冬季即可满足跨季节太阳能的生活热水用热、建筑物供暖需要，完成热量提取后的水需灌入冷水井，由此即可避免水资源的浪费。早在2000年，地下水体蓄热技术便已经在德国得到了实践应用，应

用地下水体蓄热技术的跨季节蓄热太阳能供热系统为7000m 2建筑中的108名住户提供了50%的冬季生活热水用热及建筑供暖用热，冬季用热量供给高达50%（部分年份可达到55%）。跨季节蓄热太阳能供热系统在地下水体蓄热技术应用中将最高蓄热温度限定为50℃，而为了满足冬季需要，该工程还配备了辅助热泵用于加热，通过将生活热水与供暖用供水的温度提高至65℃，地下水体蓄热技术的实用性大幅提升，这必须得到业界人士的重视。1.2 土壤源蓄热技术

土壤源蓄热技术主要采用地埋管蓄热装置，通过在竖井内设置单U 形管或双U 形管，即可通过水等介质储在土壤和岩石中储存太阳热能，地埋管蓄热装置一般设置深度为地面下30～100m 范围。在冬季供暖时，土壤源蓄热技术能够通过水等介质将竖井附近岩石和土壤积蓄的热量交换出来，由此即可满足冬季生活热水用热及建筑供暖用热需要。在土壤源蓄热技术的应用中，德国内卡苏姆地区分批建设的地埋管蓄热装置属于其中代表，该工程建设有双U 管的蓄热井528口，而为了实现短期内系统换热低谷与高峰时存在的不同要求，工程还配套建设了水箱储存部分热量，共建设水箱2个，体积均为100m 3。在土壤源蓄热技术的支持下，工程满足了

浅析跨季节蓄热太阳能区域供热技术

贾晓光

（山西三晋之窗新能源科技有限公司，山西晋中 030600）

摘要：可再生能源的利用必须重点关注其不稳定性和季节波动性，而为了尽可能化解需求稳定性、能耗需求季节分布，因此受到的挑战，跨季节蓄热技术开始受到学界的广泛关注，相关研究也因此大量涌现。基于此，本文简单介绍了跨季节太阳能蓄热技术，并围绕跨季节蓄热太阳能区域供热技术的具体应用开展了深入探讨，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词：太阳能；跨季节蓄热；区域供热

中图分类号：TU995 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）08（下）-0115-02

区域住户26.7%～44.8%的冬季生活热水用热及建筑供暖用热需要，土壤源蓄热技术的应用价值由此得到了证明。1.3 大容积水池蓄热技术

大容积水池蓄热技术在世界各地均有着较为广泛应用，该技术具备存取热量快捷、流动性好、单位体积热容量高等优势，因此，其属于广受业界关注的跨季节太阳能蓄热技术。大容积水池蓄热技术在应用在一般采用季节蓄热水体，这是为了尽可能降低热损失。在德国腓特烈港基于大容积水池蓄热技术建设的跨季节蓄热太阳能供热系统中，该系统的季节蓄热水体面积为35000m 2，大容积水池蓄热技术在应用中为当地280户住户提供了冬季生活热水用热及建筑供暖用热，并实现了43%左右的冬季热量供给。1.4 钢罐蓄热技术

钢罐蓄热技术虽然也被纳入跨季节太阳能蓄热技术范畴，但其本质上不属于严格意义上的跨季节蓄热，这是由于钢罐体积限制所致。结合近年来钢罐蓄热技术的实践应用可以发现，其蓄热体积一般控制在7000m 3内，这是由于超过该尺寸将导致钢罐蓄热技术应用的投资及系统费用大幅提升。2 跨季节蓄热太阳能区域供热技术的应用2.1 跨季节蓄热太阳能集中供热系统

对于应用跨季节太阳能蓄热技术的跨季节蓄热太阳能集中供热系统来说，该系统也可以被称作区域性太阳能供热系统，其服务的供热用户数量一般在100户以上。跨季节蓄热太阳能集中供热系统一般由热水管网、辅助热源、蓄热装置、集热装置组成，太阳热能的吸收由集热装置负责，热水管网会通过换热器将太阳能输送至跨季节蓄热装置，而在需要利用蓄热装置内热能时，蓄热装置内热能会在冬季由换热器输送至区域热力管网，由此即可满足区域内住户的冬季生活热水用热及建筑供暖用热供给需要，这种用热供给一般可满足40%～50%的冬季用热需要。2.2 实例分析

为更为直观展示跨季节蓄热太阳能区域供热技术的应用，本文将围绕丹麦跨季节蓄热太阳能区域供热成功案例作为研究对象，案例对象包括采用土壤源蓄热技术的A 工程，

采用大容积水池蓄热技术的B 工程与C 工程。

A 工程由土壤源蓄热体、太阳能集热器、钢罐、热厂机房组成，其中土壤源蓄热体的体积为19000m 3，太阳能集热

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研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术

中国设备工程 2019.08 (下)

器分为两部分，面积分别为10600m 2与8000m 2，钢罐共2个，体积分为5500m 3、2000m 3。在土壤源蓄热技术应用中，工程将埋管深度设为45m，热水井与冷水井之间的距离设为3m。结合该工程中的能流图进行分析可以发现，太阳能实现了23%的热量贡献；B 工程一期、二期太阳能集热器面积分别为18300m 2、15000m 2，采用75000m 3的系统季节蓄热池，同时配置有缓冲蓄热钢罐，体积为2000m 3。B 工程拥有约40%的太阳能保证率，季节蓄热池的年热损失为30%左右。结合能流图可以发现，太阳能贡献达41%，太阳能综合利用率达35%～40%；C 工程配置有63000m 3的季节蓄热水体。基于能流图进行分析可以发现，该工程的太阳能贡献率为41%，并存在447kW ·h/m 2

/年的太阳能得热量。

对比三个工程可以得出表1所示结果，而为了三个案例开展更深入对比可以发现，A 工程、B 工程、C

工程的蓄热体最高温度分别为50℃、90℃、90℃，最低温度分别为11.2℃、20℃、10℃，第一年热回收率分别为44%、18%、78%，第二年分别为38%、65%、90%，第三年分别为102%、62%、90%，第四年分别为46%、70%、91%。结合对比可以发现，应用大容积水池蓄热技术的C 工程的运行效果最为稳定、优秀，该工程具备的较高借鉴价值必须得到重视。3 结语

综上所述，跨季节蓄热太阳能区域的供热技术具备较

随着社会经济的发展，我国油田进入开采的中后期，其采出油含水率不断上升，油田开采过程中出现了一系列的采出水，有些采出水经过处理后回注到地层，也有一部分废水需要经过外排处理。为了适应低碳经济的发展要求，必须做好油田环境的保护工作，实现油田资源的有效性节约，降低油田工程的碳排放量，实现部分油田采出水的有效性处理及利用，适应当下油田可持续性发展的要求。1 油田采出水的特点

在工程实践中，油田采出水现象比较常见，受到各种因素的影响，采出水的构成成分比较复杂，这类采出水的温度一般较高，并且其含油量非常大，矿化程度非常高，包括各类盐物质、细菌物质的含量，存在大量的腐生菌及硫酸盐还原菌，其存在较大的表面张力，存在大量化学药剂的残留，其油内的有机杂质难以得到有效性的降解。在油田剩余采出浅析油田采出水回用技术方法

宋文宇

（新疆油田公司石西油田作业区，新疆克拉玛依 834000）

摘要：为适应现阶段油田工作要求，须针对实际工作状况展开油田采出水回用技术的分析，实现离子交换技术、蒸馏技术、冷冻技术、膜技术等的结合应用。本文并就某油区污水排放工作模块展开分析，实现了清污软化水掺混环节的研究，实现一部分外排污水的地面回注，实现净化软化水与清水软化水的混合及应用，满足过热锅炉进水的要求，这种措施实现了污水的有效回用，实现了污水的高效减排，实现了清水用量的有效性节约，节约了设备运行成本。

关键词：油田采出水；回用；锅炉；回注；节能减排

中图分类号：X741 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）08（下）-0116-03

水处理过程中，需要实现各种回用途径的结合，做好注汽锅炉的给水工作，用作生活用水、灌溉用水等程序。针对油田采出水的特点展开分析，选择合理的油田采出水回用技术方案，适应现阶段油田工作的要求。2 油田采出水回用技术

（1）离子交换技术。离子交换技术实现了树脂内阳离子及镁离子的交换，镁离子的一般浓度变低，水质得到软化，这种技术主要应用于软化矿化度较低的油田采出水过程，处理后的采出水主要用于注汽锅炉给水，这种技术在美国等发达国家油田已经得到充分性应用，随着我国经济的不断发展，这类技术不断在我国得到普及，但我国在这方面的技术造诣水平不高，整体应用技术尚不成熟。

加拿大的采出水回用技术非常发达，从20世纪开始就将稠油废水用于热采锅炉，脱出水需要经过一系列的油水分

为广阔的应用前景，在此基础上，本文涉及的地下水体蓄热技术、土壤源蓄热技术、大容积水池蓄热技术、钢罐蓄热技术、跨季节蓄热太阳能集中供热系统以及工程实例等内容，则提供了可行性较高的跨季节蓄热太阳能区域供热技术应用路径，而为了更好推广该技术，先进高效的大型太阳能集热器场、万吨级跨季节蓄热体的合理应用必须得到重点关注。

参考文献：

[1]张广宇，曹颖，王岩.太阳能季节蓄热供暖系统蓄热水箱的研究与模拟计算[J].暖通空调,2019,49(03):91-96.

[2]朱俊.太阳能光热转换与有效利用新技术[J].大众用电，2019,34(03):20-21.

表1 跨季节蓄热太阳能区域供热工程对比

项目A 工程B 工程C 工程

集热器面积/m 2

186003300037600

季节蓄热形式/m 3

190007500060000备用锅炉/MW 10、134、1815、8

蓄热钢罐/m 3

2000、55002100热泵/MWth 1.2 1.53热电联产机组8MWei 燃气750kWeiORC 3.6MWei 燃气供热负荷/(MWh/年)450003200040000

蓄热体造价/(欧元/m 3