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清華大學|楊旭東團隊在跨季節地埋管儲熱領域取得新進展
時間:2020-07-02 來源:互聯網
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2020然年3月6日,清華大學楊旭東團隊郭放等發在《Applied energy》期刊上發表了《Large-scale living laboratory of seasonal borehole thermal energy storage system for urban district heating》論文。

其技術建立了耦合可再生能源的大型跨季節地埋管儲熱系統實驗平臺,首次儲熱周期共存儲33458.6GJ的熱能,平均土壤溫度從10.0℃增加到35.6℃,中心區域溫度升高到大約40.2℃,儲熱區域外10m處未觀察到明顯的溫度上升。

該研究價值在于集成到區域供熱網絡中的大規模地埋管儲熱技術可以提高整個能源系統的靈活性,穩定性和效率。

論文表示對于利用可持續能源的區域供熱系統,能源供給和需求之間可能存在季節性失衡,而跨季節性儲熱技術的使用可以對其進行優化。通過跨季節儲熱,可以有效地存儲非供暖季節中豐富的熱能,并將其用于冬季的建筑物供熱,系統全年的能源效率可以大幅度提高。此外,當瞬時熱量超過短期儲熱容量時,跨季節儲熱可以為短期儲熱提供充足的保障。因此,跨季節儲熱技術對于提高能量供給和傳輸的靈活性具有重要作用。

為了更深入開展大型跨季節地埋管儲熱技術(BTES)研究,作者在中國赤峰市建立了一個生活實驗室。在該實驗室中構建了50萬立方米的儲熱空間,用于存儲工業余熱和太陽能的熱量。本文介紹了系統的方案和設計過程,以及系統初次運行的結果。首先,文章討論了影響大型地埋管儲熱系統的關鍵因素。然后搭建生活實驗室作為實驗平臺,既可以用于長期的實驗測試,也可用于實際的區域供熱,同時該系統使用可調節的集成模式,通過每個子系統模塊化設計增強系統的靈活性。

最后結果表明,根據首次儲熱周期的實驗數據,總共存儲了33458.6GJ的熱能。平均土壤溫度從10.0ºC增加到35.6ºC,中心區域溫度升高到大約40.2ºC,儲熱區域外5m處的土壤溫度約升高2ºC,儲熱區域外10m處未觀察到明顯的溫度上升。研究人員認為將大規模地埋管儲熱技術集成到區域供熱網絡中,可以提高整個能源系統的靈活性、穩定性和效率。

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