圖 0 鉆井儲熱技術(shù)
跨季節(jié)儲熱是能源工業(yè)改革關(guān)鍵。跨季節(jié)儲熱可以蓄存夏季熱量供給冬季采暖，也可以儲存工業(yè)余熱、廢熱用于提高生物質(zhì)熱電聯(lián)供發(fā)電量。通過對現(xiàn)有跨季節(jié)儲熱工程案例總結(jié)學(xué)習(xí)，進(jìn)一步拓展國際能源署太陽能區(qū)域供熱制冷TASK45——大規(guī)模太陽能區(qū)域供熱制冷系統(tǒng)，結(jié)合鉆井儲熱和坑式儲熱建材施工手冊，對當(dāng)前先進(jìn)跨季節(jié)儲熱技術(shù)進(jìn)行很好的綜述，在TASK55中加大對跨季節(jié)儲熱設(shè)計研究。最終實(shí)現(xiàn)太陽能區(qū)域供熱制冷系統(tǒng)與區(qū)域供熱制冷系統(tǒng)并網(wǎng)，課題研究組將邀請該領(lǐng)域?qū)＜覅⒓?0月19號~21號在奧地利格拉茨舉行的閉門會議。德國Solites研究所研究人員基于對加拿大、丹麥、德國已有成功運(yùn)營跨季節(jié)儲熱案例研究對跨季節(jié)儲熱研究計劃R&D提出以下要求：
(1)開發(fā)新材料用于儲熱設(shè)施建設(shè)和保溫內(nèi)襯，在100℃下壽命期超過30年；
(2)發(fā)展低成本儲熱建造技術(shù)；
(3)進(jìn)一步發(fā)展蓄熱和釋熱技術(shù)；
(4)擴(kuò)展TRYNSYS模型。
鉆井儲熱：土壤屬性影響鉆井儲熱整體性能
圖1 鉆井儲熱模型
鉆井儲熱采用大量本地泥土將熱量儲存于地下，土壤隨處可取并且基本沒有成本。需要投資的是鉆井安裝熱交換器用于向土壤充熱或取熱并進(jìn)行保溫，這也是鉆井儲熱的技術(shù)難點(diǎn)。已有鉆井儲熱系統(tǒng)中，儲熱容積達(dá)50000立方米時，儲熱成本介于20~35美元/立方米之間。模擬結(jié)果顯示儲熱容積擴(kuò)大到250000立方米時，儲熱成本將降到10~15美元/立方米。
超過200次TRNSYS模擬結(jié)果顯示土壤類型及土壤顆粒形狀對超過70口井的鉆井儲熱場整體性能有穩(wěn)定影響。Solites報告顯示淺色、干燥土壤有較高的儲熱效率，熱損較小。但是這樣的土壤卻不利于充熱和釋熱，只有提升集熱器集熱溫度才能更好地進(jìn)行充熱和釋熱，提高集熱器溫度集熱器效率將降低。
圖 2 坑式儲熱水池模型
坑式水池儲熱：保溫內(nèi)襯決定儲熱水池經(jīng)濟(jì)性
坑式儲熱水池采用在地面挖掘倒金字塔型坑，坑的四周安裝有保溫內(nèi)襯，采用水作為儲熱工質(zhì)，水面鋪設(shè)保溫蓋板防止熱擴(kuò)散。為盡可能減少土壤處理量和運(yùn)輸量，池底挖掘出來土壤直接修建水池堤壩。儲熱成本最大在于池面保溫模板鋪設(shè)，保溫蓋板包含柔性和硬性的保溫絕緣組件。坑式水池成本取決于儲熱水池規(guī)模，75000立方米水池儲熱成本為36歐元/立方米，儲熱容積擴(kuò)展到200000立方米時儲熱成本下降到28歐元/立方米。
PlanEnergi研究所Morten Vang Jensen在其文章“Seasonal Pit Heat Storages – Guidelines for Material & Construction”強(qiáng)調(diào)高分子聚合物和彈性材料是目前最便宜的保溫絕緣材料，但金屬聚合物的優(yōu)勢在于長期穩(wěn)定性和蒸汽密封性。丹麥研究人員已經(jīng) 新技術(shù)用于檢測高分子聚合物用于坑式儲熱水池保溫材料壽命期內(nèi)老化速率。2014年12月檢測結(jié)果顯示：當(dāng)前采用材料為HDPE高分子聚合物材料，90攝氏度恒溫下使用壽命不超過3年。這與設(shè)計壽命達(dá)20年的跨季節(jié)儲熱系統(tǒng)并不相符。除了高分子材料，作者還羅列了一些坑式儲熱水池其他技術(shù)要求：
(1)坑式儲熱水池應(yīng)建設(shè)在地下暗水流水位以上；
(2)儲熱水池水應(yīng)進(jìn)行軟化，防止腐蝕鋼結(jié)構(gòu)；
(3)建設(shè)期間應(yīng)進(jìn)行土壤板結(jié)測試，精確計算斜度；
(4)TRNSYS軟件模擬，預(yù)測儲熱水池?zé)嵝阅堋?/span>
