▲ 太陽(yáng)能供熱示范系統現場(chǎng)

供熱系統主要由太陽(yáng)能塔式聚光吸熱系統、跨季節水體儲熱系統、自控系統等組成，可實(shí)現太陽(yáng)能全年收集、存儲，有效解決建筑冬季清潔供熱問(wèn)題。定日鏡采光面積760㎡，跨季節水體儲熱容量3000m³，滿(mǎn)足園區內3000㎡建筑冬季供熱要求。自2018年4月至10月初運行跨季節儲熱模式，10月初至今運行供熱模式。該系統中涉及的關(guān)鍵部件完全使用中科院自主知識產(chǎn)權產(chǎn)品。

與其他太陽(yáng)能供熱采暖系統相比，該系統采用山地塔式聚光光學(xué)設計，實(shí)現山地小定日鏡高效聚光;同時(shí)開(kāi)發(fā)容積式吸熱器和列管吸熱器，利用多孔材料的選擇與排布實(shí)現高效吸熱。根據測算，系統出水溫度達到90℃要求時(shí)，在冬季的熱效率可達到50%以上(折算在太陽(yáng)能采光面積上)。

▲ 聚光集熱系統

其次，系統采用優(yōu)化的水體儲熱方式，實(shí)現了高效低成本儲熱。通過(guò)跨季節儲熱水體斜溫層控制技術(shù)和低熱損技術(shù)，減小儲熱水體混合熱損，在確保儲熱水體建造成本不高于330元/m³的前提下，儲熱系統取熱量可達到儲熱量的80%以上。并以此儲熱體為實(shí)驗研究對象，建立大空間自然對流與土壤耦合動(dòng)態(tài)傳熱模型，為今后大容量跨季節儲熱水體的熱工設計奠定技術(shù)基礎。

此外，研發(fā)從太陽(yáng)能輻照熱量到建筑負荷的全系統動(dòng)態(tài)熱性能模擬優(yōu)化平臺。該平臺可以反映系統關(guān)鍵部件在太陽(yáng)能輻照度變化以及建筑負荷變化的條件下，系統各運行關(guān)鍵參數的實(shí)時(shí)變化，系統參數配置以及為精準控制邏輯提供仿真平臺。

研究員王志峰帶領(lǐng)的太陽(yáng)能熱利用技術(shù)團隊長(cháng)期致力于太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)研究，此次借鑒部分熱發(fā)電技術(shù)，并將聚光吸熱技術(shù)應用于供熱采暖系統，在國內起到行業(yè)引領(lǐng)作用。該示范項目的穩定運營(yíng)，為2022年張家口冬奧會(huì )可再生能源清潔供熱以及中科院先導A項目的順利實(shí)施奠定了基礎。