跨季節(jié)儲(chǔ)熱技術(shù)跨季節(jié)儲(chǔ)熱是克服太陽(yáng)能“夏盈冬虧”特性，通過(guò)合理有效的蓄存技術(shù)，實(shí)現(xiàn)夏熱冬用，提高太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)運(yùn)行效率及經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能規(guī)?；玫年P(guān)鍵技術(shù)。蓄熱技術(shù)根據(jù)換熱原理可分為顯熱蓄熱、潛熱蓄熱以及熱化學(xué)蓄熱。顯熱蓄熱主要有地上水箱蓄熱和地下蓄熱兩大類(lèi)，相比其它兩種蓄熱方式蓄熱能量密度相對(duì)較小。潛熱蓄熱是通過(guò)介質(zhì)的相變來(lái)達(dá)到對(duì)熱能的蓄存和釋放，因此能量密度大于顯熱蓄熱。化學(xué)蓄熱則通過(guò)化學(xué)能轉(zhuǎn)化熱能來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要有吸附和化學(xué)反應(yīng)兩種類(lèi)型，其蓄存能量密度更大。但化學(xué)蓄熱技術(shù)是一種較新型的技術(shù)，距大規(guī)模使用還有一定距離。顯熱蓄熱技術(shù)無(wú)需相變就能升溫，易控制、環(huán)境友好，并且材料費(fèi)遠(yuǎn)低于其他兩個(gè)，因此也是近幾十年來(lái)應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)技術(shù)。但是由于能量密度低，需要更大的蓄熱體空間。由于顯熱蓄熱能量密度相對(duì)較小而需要更大的蓄熱體空間。地下空間較少受地面空間影響，近年來(lái)被大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用。采用地下蓄熱也成為一種現(xiàn)實(shí)可行的方法，蓄熱性能和投資成本與地上空間相比有了明顯的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)不同的蓄熱介質(zhì)以及換熱方式使收集的熱量?jī)?chǔ)存到地下的方式叫地下蓄熱系統(tǒng)(UndergroundThermalEnergyStorage，UTES)。這種蓄熱方式與傳統(tǒng)的供熱相比，因?yàn)楦咝Ш统浞掷玫叵驴臻g來(lái)蓄存可再生能源的方式，展現(xiàn)出很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)環(huán)境友好型，并成為最常用的跨季節(jié)蓄熱技術(shù)。目前，常見(jiàn)的跨季節(jié)蓄熱技術(shù)主要包括地下水箱蓄熱（WTES）、人工水體蓄熱（GWTS）、地下含水層蓄熱（ATES）和地埋管蓄熱（BTES）。1．地下水箱蓄熱水箱蓄熱系統(tǒng)通常為地下設(shè)置不銹鋼或鋼筋混凝土制成的槽（坑），并在槽（坑）周?chē)晚敳坎扇≥^厚的保溫隔熱層以減少系統(tǒng)的熱損失，地下水箱蓄熱系統(tǒng)示意圖如圖3-15所示。圖3-15地下水箱蓄熱系統(tǒng)原理示意圖在蓄熱和取熱過(guò)程中，水箱中的水在垂直方向上有明顯的溫度分層。這種自然溫度分層現(xiàn)象在蓄熱和取熱過(guò)程中有利于提高換熱和用熱性能。但地下水箱蓄熱系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行中容易出現(xiàn)水箱腐蝕和泄漏等現(xiàn)象，也直接影響到該系統(tǒng)的運(yùn)行壽命和維護(hù)費(fèi)用，且為減少水槽熱損失和防漏做防護(hù)措施大大增加成本。2．人工水體蓄熱人工水體蓄熱也稱礫石-水蓄熱，系統(tǒng)如圖3-16所示。與地下水箱蓄熱相似，在地下設(shè)置槽，并對(duì)槽周?chē)晚敳窟M(jìn)行保溫，槽最里面設(shè)置防水塑料襯底，并將水和礫石等混合物作為蓄熱介質(zhì)裝在防水塑料襯外的槽里。因此該系統(tǒng)也可看成是地下水箱吸熱和地下含水層蓄熱的結(jié)合。該系統(tǒng)與特定的水文地質(zhì)條件無(wú)關(guān)，但是該系統(tǒng)中，槽的密封、保溫絕熱和防漏防潮相關(guān)建設(shè)費(fèi)用較高。圖3-16

人工水體蓄熱系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)示意圖3．地下含水層蓄熱地下含水層蓄熱是通過(guò)鉆井將收集的熱量蓄到地下含水層結(jié)構(gòu)中。含水層是地下介質(zhì)（沙、礫石、巖石等）和空隙中充滿水的特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)，含水層上下一般為不透水層。因此，地下含水層蓄熱的蓄熱介質(zhì)是地下水、礫石/巖石/沙等材料的混合。這種蓄熱方法要求地質(zhì)條件的要求非常高。地下含水層蓄熱根據(jù)地下井設(shè)置的不同分為雙井和單井系統(tǒng)，如圖3-17所示。單井地下含水層蓄熱系統(tǒng)初始成本相對(duì)較低，但是由于冷熱在豎直方向上分層，不利于用冷、易受到熱干擾，因此單井地下含水層蓄熱系統(tǒng)對(duì)較厚的含水層較適用，且主要用于高溫蓄熱。雙井地下含水層蓄熱系統(tǒng)中熱井和冷井分別打在含水層中，通過(guò)水泵抽取和回灌地下水來(lái)完成熱交換。地下含水層蓄熱的打井深度根據(jù)含水層的地下位置而定，淺層深度為10~100米，中層深度為100~500米，深層深度大500米，在已有的眾多含水層蓄熱項(xiàng)目中以20~260米較為多見(jiàn)。圖3-17

雙井含水層蓄熱系統(tǒng)及原理（左圖）和單井含水層蓄熱系統(tǒng)（右圖）4．地埋管蓄熱如圖3-18所示，地埋管蓄熱系統(tǒng)主要由閉環(huán)埋管換熱器管路、埋管內(nèi)的循環(huán)流體、鉆孔填料和鉆孔周?chē)鷰r土（土壤、巖石等地下材料）4部分組成。圖3-18地埋管蓄熱系統(tǒng)原理示意圖地埋管蓄熱系統(tǒng)從組成構(gòu)建上與地源熱泵系統(tǒng)的源端相同，從換熱原理上也很相近，均是通過(guò)埋管換熱器內(nèi)的循環(huán)流體與周?chē)鷰r土進(jìn)行換熱。但是從系統(tǒng)運(yùn)行原理上則大不相同。對(duì)于地源熱泵系統(tǒng)，地下巖土主要作為熱源和冷源的功能，通過(guò)埋管換熱器把建筑的冷和熱散到地下。而地埋管蓄熱系統(tǒng)把地下當(dāng)做熱“電池”，而不是散熱器，當(dāng)建筑末端需要熱/冷的時(shí)候熱“電池”釋放蓄存的能量。地埋管蓄熱系統(tǒng)在蓄熱階段的運(yùn)行條件也與地源熱泵系統(tǒng)完全不同，在取熱供暖階段根據(jù)不同工作模式其運(yùn)行條件和性能也與傳統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)大不相同。在地埋管蓄熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中對(duì)井深與井間距的要求與地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求有所不同。地源熱泵系統(tǒng)需要較高的換熱性能和熱擴(kuò)散性能，因此在地下空間允許的情況下井間距較大，井深較深有利于換熱。此外較大的地下水滲流也有利于地源熱泵系統(tǒng)換熱以及地下溫度場(chǎng)的恢復(fù)。而對(duì)于地埋管蓄熱系統(tǒng)，一方面要求埋管與巖土在蓄熱和取熱階段有較好換熱性能，另一方面則需要收集的熱量蓄積在巖土蓄熱體中，