基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统资料
基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统26页PPT
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51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的 供暖系统
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
跨季节蓄热太阳能供热系统的技术进展
等对 含水 层蓄 热进行 了理 论分 析和 工程 实践 。 ０ ０ ２ ０ 年 ，德 国第一 个利 用含 水层 蓄热 的Ｃ ＨＰ Ｓ 罗斯 Ｓ Ｓ在 托 克投 入运行 。该系统 给 １８ ０ 个住 户一（ 建筑 面积 总 约７ ０ｍ２ ００ ），提供 ５％的冬 季建 筑供 暖用 热和 生活 Ｏ 热 水用 热 。２ ０ 年 ，该系统 承担 了住户 ５％的用热 ０５ ７ 量 。该 系统得 含水 层蓄 热 的最 高温 度 限定在 ５ ￣ ０Ｃ， 不能直 接用 于冬 季建筑 供 暖 。因此配 备有 热泵 ，将 供 暖用 供水温 度和 生活 热水温 度提 高 ￣６ ℃ ， Ｊ １５ 以此 来满足 系 统水温 要求 。 Ｊ
种蓄热装置 ，给 出了太阳能供热系统的评价指标 ，总结 了国 内该领域的研 究现 状，提出进一步有 待研究的问题。
【 关键词 】 跨季节蓄热；太阳能：集 中供热 中图分类号 Ｔ ８ ３ Ｕ ３
文 献 标 识码 Ｂ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｃｅ ｔ ａ ｏ ａｒＨ ｅ ｔｎｇ Ｐｌ ｎｔ ｔ ａ ｏ ｌＳ ｏ ａ ｅ ｓ ａ ｃ Ｐｒ ｇ ｅ ｓｏ ｎ ｒ ｌＳ ｌ ａ ｉ ａ ｓｗｉｈ Ｓｅ ｓ ｎａ ｔ ｒ ｇ
热水蓄热相对于其他三种蓄热方式而言， 具有 单 位体 积热 容量 、流 动性 好 ，存取 热量 较为 快捷 的
特 点 ，因此 ，这 种蓄 能方 式 比较 常 见 。 Ｈ Ｓ 中 ， ＣＳ Ｐ Ｓ 热 水 蓄热装 置一 般为 圆柱 形 ， 这种 结构 有助 于减 小 形体 系数 ， 以减 小热 损 失 。Ｍ ａ ｉ，等对 地下 圆 Ｉ ｌｔＴ ｎ ｌ６ｌ 柱 形 热水 蓄热装 置 的传热 模型 等进行 了理论分 析 。 在德 国腓 特烈 港建 设 的热水 蓄热 Ｃ Ｈ ｓ ，蓄热 水 ＳＰ ｓ 装 置 容 积 为 １００ ２０ｍ３（ ０ 高２ ｍ，直 径３ｍ） 。一 期 ２ 工程 供热 面积 为２０ ０ ，共有 ２０ｍ２ 热器 ，为 ３ ０ｍ２ ７０ 集 ２ ０ 住 户 提 供 部 分 生 活 热 水 和 冬 季 供 暖 用 热 ８户 ２０ 年 ，二 期 工程投 入 使用 ，增 加 ｌ０ ０４ １户住 户 ，集 热装 置面 积增 ￣ １５ｍ Ｉ３ ０ 。该系 统运 行前 ，预计 能为
太阳能跨季节储供热系统经济分析方法研究
太阳能跨季节储供热系统经济分析方法研究太阳能跨季节储供热系统经济分析方法研究在当今世界能源供应的不确定性和环境保护意识的提高下，寻求可再生能源替代传统能源已成为当务之急。
太阳能作为一种清洁、可持续的能源，其应用前景广阔。
太阳能供热系统是其中一种有效利用太阳能的方式，通过吸收太阳能热量，将其转化为供热能源。
然而，太阳能供热系统在季节变化中存在着热能供应不稳定的问题，而跨季节储供热系统则能有效解决这一问题。
本文将对太阳能跨季节储供热系统的经济分析方法进行研究。
首先，我们需要进行系统建模，将太阳能供热系统分为太阳能收集部分、储能部分和供热部分。
太阳能收集部分通过太阳能集热器将太阳能转化为热能，储能部分通过储热设备将多余的热能储存起来，供热部分通过热交换器将储存的热能释放，供应给用户。
其次，我们需要对太阳能跨季节储供热系统的经济性进行评估。
首先是建设成本的估算，包括太阳能收集器、储热设备、供热设备等的购置费用。
其次是运行成本的估算，包括系统维护费用、能耗费用等。
同时，还需要对系统的寿命进行分析，以确定系统的经济寿命。
最后，通过现金流分析方法，将系统的投资成本与收益进行对比，计算出系统的投资回收期、净现值和内部收益率等指标，来评估系统的经济效益。
然后，我们需要考虑到多种因素对太阳能跨季节储供热系统经济性的影响。
首先是能源价格的变动，太阳能供热系统能够降低用户的能源消耗成本，但能源价格的变动会直接影响系统的经济性。
其次是用户需求的变化，用户的热能需求量和热能使用方式的改变都会对系统的经济效益产生影响。
再次是政府政策的支持程度，政府的补贴政策和税收优惠政策都能够提高太阳能供热系统的经济性。
最后，我们需要对太阳能跨季节储供热系统的经济分析方法进行优化。
如何选择合适的评估指标、确定合理的模型参数，将直接影响到经济分析的准确性和可靠性。
同时，还需要考虑到系统运行中存在的不确定性因素，如天气状况的变化、能源价格的波动等，通过灵活的评估方法来较好地应对不确定性。
基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统
4.具体方案及成果
成果： 1、国内外示范工程调研报告。 2、系统设计选型方案、安装施工参考方案 3、蓄热系统中的关键技术报告。 4、专利及相关技术文章。 5、配合完成国际能源署的工作。
5. 项目预算
研发费用明细 系统调研考察差旅费用 参加国内外论坛及会议费用 系统软件学习及资料费用
测试费 人工费 合计
社会效益分析：
• 如果按上述5套的推广，相对于电采暖，每套系统可节约电能79.7万 kWh（建筑每年需耗96万kWh电供暖，太阳能节约了38.6万kWh电， 水源热泵节约了41.1万kWh电），5套系统一共可节约电能398.6万kWh ，相当于节约159.4万吨标煤，约减少二氧化碳等温室气体排放393.8万 吨，社会效益显著。
价格
高
高
低
可靠性
高
低
低
热损
低
低
中
低
低
低
低
高
高
中
低
高
不同储热技术的经济性比较
不同储热技术的经济性比较
多大面积 可以称为大 型系统？
➢供热能力大 于0.5MW ➢集热器大面 积大于700m2
— IEA-SHC Task45
河北经贸大学太阳能采暖工程
河北经贸大学太阳能采暖工程
➢ 集热器面积：1.16万平方米 ➢ 储热水箱：228个89吨的地上水箱跨季节蓄热
砾石-水
优点： 系统不承压 缺点： 占地面积大 成本高于地下储热
地埋管 含水层
优点： 造价低 模块化设计，益于调节 缺点： 热容量小
优点： 热容量高 系统简单 缺点： 地质条件要求高 储热温度低，通常需要 热泵
不同储热技术的经济性比较
技术路线
太阳能跨季节储-供热系统动态特性及运行策略研究
太阳能跨季节储-供热系统动态特性及运行策略研究太阳能跨季节储/供热系统动态特性及运行策略研究随着能源紧缺和气候变化的日益严峻，太阳能作为一种绿色可再生能源受到了人们的广泛关注。
太阳能热利用作为太阳能的一种重要利用方式，在户外供热、热水供应以及工业和农业领域中有着广阔的应用前景。
然而，由于太阳能供热的季节性和间歇性特点，太阳能热系统在供热过程中存在着一些难题，如如何在无太阳能供热条件下保持系统的稳定运行，太阳能的不稳定性如何影响系统的性能等。
对于太阳能跨季节储/供热系统的动态特性进行深入的研究，可以帮助我们更好地理解系统的运行机理，优化系统的设计和运行策略，提高系统的使用效率。
首先，我们需要分析太阳能系统的动态特性。
太阳能热系统通过太阳能集热器将太阳能转化为热能，并将热能存储下来以应对夜间或阴雨天供热。
在不同季节中，太阳能的辐射强度和日照时间存在差异，从而影响了系统的供热性能。
因此，我们需要通过实验或数值模拟的方法，研究太阳能系统在不同季节和气候条件下的热性能变化规律，了解系统在不同工况下的响应特点。
其次，我们需探讨太阳能系统在跨季节供热时的运行策略。
在冬季和夏季之间的季节交替期，太阳能的供热能力会有所下降，如何保证系统的连续供热成为一个关键问题。
一种常见的解决方法是通过热储罐储存太阳能，以充分利用太阳能资源，并在夜间或阴雨天继续供热。
不同类型的热储罐（例如，水箱、岩棉等）在存储热能时的性能差异会直接影响系统的供热能力。
因此，我们需要对不同类型的热储罐进行实验研究，了解其储热特性和影响因素。
此外，我们还需要制定合理的运行策略来保证系统的性能稳定。
根据太阳能供热系统的特点，我们可以考虑使用智能控制方法，如模糊控制、神经网络控制等，以提高系统的控制精度和响应速度。
同时，结合太阳能的日照预测等信息，可以提前调整系统的工作状态，使得太阳能热系统在季节转换时无缝切换，保证持续供热。
最后，我们需要评估太阳能系统的性能和经济效益。
跨季节蓄热太阳能集中供热技术修订稿
跨季节蓄热太阳能集中供热技术WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-1跨季节蓄热太阳能集中供热技术新闻来源：天津大学机械学院热能工程系作者：宋德坤王华军赵军李丽梅日期：2005-11-29全球范围内能源危机与环境的日益恶化，以化石燃料为主的城市集中供热系统带来的建筑能耗和环境污染等问题，已经备受人们关注。
目前，建筑用能约消耗全球1/3的能源。
在建筑用能的同时，还向大气排放大量的污染物，如TSP，SO2，NO x等。
据有关部门测算，建筑用能排放的CO2几乎占全球总排放量的1/3，数量十分惊人。
为此，许多国家都在积极地发展一系列的多元化的绿色建筑节能技术。
跨季节蓄热太阳能集中供热系统（以下简称CSHPSS），就是在此背景之下产生的一种新型住宅供热方式与理念。
1、系统原理所谓跨季节蓄热太阳能集中供热系统，是与短期蓄热或昼夜型太阳能集中供热系统(以下简称CSHPDS)相对而言的。
从某种意义上讲，现在普遍流行的小型家用太阳热水器系统(DSHS)以及其它类似装置就属于短期蓄热太阳能供热系统的范畴。
由于地球表面上太阳能量密度较低，且存在季节和昼夜交替变化等特点。
这就使得短期蓄热太阳能供热系统不可避免地存在很大的不稳定性，从而使太阳能利用效率也变得很低。
CSHPSS系统可以在很大程度上克服上述缺点。
它具有很强的灵活性，主要通过一定的方式进行太阳能量存储(蓄热)，以补偿太阳辐射与热量需求的季节性变化，从而达到更高效利用太阳能的目的。
在欧洲，CSHPSS系统中太阳能占总热需求量的比例已经达到40%~60%(表１)，远远超出了CSHPSS系统和家用太阳热水系统。
因此，目前CSHPSS 系统已经成为国际上比较流行的极具发展潜力的大规模利用太阳能的首选系统之一。
常见的CSHPSS系统主要由太阳集热器、蓄热装置、供热中心、供热水网以及热力交换站等组成，如图1所示。
大规模太阳能跨季节蓄热供暖系统研究报告
编号：ZGB-00·029-1108项目编号：JF-KJXR-1601
项目名称
基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统研究
负责人
吴晓琼
项目成果综述
本项目共形成2项成果：
一、成果简述
1、国内外示范工程调研报告。
传统的供暖方式，存在效率低、污染严重、浪费能源等问题，特别是目前全国范围内都面临的严重雾霾天气，更促使市场对清洁取暖方式的迫切需求。北京市2015年发布企事业单位严禁使用煤炭采暖的规定，而基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统是节能减排，减少雾霾污染的有效途径之一。由于供暖需要的热水用量远大于洗浴需要的热水用量，为了保证冬季太阳能供暖的效果，当前的太阳能采暖系统中集热器设计时往往配置了较大的集热面积，在除冬季以外的其他用热水少的季节，往往需要采取遮盖集热器等措施减少热水产生量，造成太阳能资源的严重浪费。
e)总结基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统的系统设计理念、设计方法及关键技术，尤其是跨季节蓄热水箱（水池）的结构研究及设计，目的是提高蓄热、储热和取热的效率。
3、所获得知识产权
专利名称:
专利号：
滞水层蓄热
20000
20.0
50
2000
2、创新点
a)开发基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统。系统主要包括太阳能集热器、跨季节蓄热水箱（水池）、水源热泵机组、板式换热器、水泵、风机盘管、控制器等部件组成。采用跨季节蓄热水箱（水池）蓄热，把春夏秋三季的太阳辐射热能尽量储存起来，以供冬季采暖使用。主要创新点：
本项目研发的基于大规模太阳能跨季节蓄热技术的供暖系统，把春夏秋三季晴朗白天的太阳辐射热能尽量储存起来，以供冬季、阴雨天、夜间使用，提高太阳能集热系统的全年综合利用率。
跨季节蓄热太阳能集中供热技术
1跨季节蓄热太阳能集中供热技术新闻来源：天津大学机械学院热能工程系作者：宋德坤王华军赵军李丽梅日期：2005-11-29全球范围内能源危机与环境的日益恶化，以化石燃料为主的城市集中供热系统带来的建筑能耗和环境污染等问题，已经备受人们关注。
目前，建筑用能约消耗全球1/3的能源。
在建筑用能的同时，还向大气排放大量的污染物，如TSP，SO2，NO x等。
据有关部门测算，建筑用能排放的CO2几乎占全球总排放量的1/3，数量十分惊人。
为此，许多国家都在积极地发展一系列的多元化的绿色建筑节能技术。
跨季节蓄热太阳能集中供热系统（以下简称CSHPSS），就是在此背景之下产生的一种新型住宅供热方式与理念。
1、系统原理所谓跨季节蓄热太阳能集中供热系统，是与短期蓄热或昼夜型太阳能集中供热系统(以下简称CSHPDS)相对而言的。
从某种意义上讲，现在普遍流行的小型家用太阳热水器系统(DSHS)以及其它类似装置就属于短期蓄热太阳能供热系统的范畴。
由于地球表面上太阳能量密度较低，且存在季节和昼夜交替变化等特点。
这就使得短期蓄热太阳能供热系统不可避免地存在很大的不稳定性，从而使太阳能利用效率也变得很低。
CSHPSS系统可以在很大程度上克服上述缺点。
它具有很强的灵活性，主要通过一定的方式进行太阳能量存储(蓄热)，以补偿太阳辐射与热量需求的季节性变化，从而达到更高效利用太阳能的目的。
在欧洲，CSHPSS系统中太阳能占总热需求量的比例已经达到40%~60%(表１)，远远超出了CSHPSS系统和家用太阳热水系统。
因此，目前CSHPSS系统已经成为国际上比较流行的极具发展潜力的大规模利用太阳能的首选系统之一。
常见的CSHPSS系统主要由太阳集热器、蓄热装置、供热中心、供热水网以及热力交换站等组成，如图1所示。
系统基本工作原理如下：在夏季，冷水与太阳集热器采集的太阳能量换热后，一方面可以直接供用户使用；另一方面，有相当一部分太阳能被直接送入蓄热装置中储存起来。
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40 30 20 10
逐日建筑负荷（w/m2）
0
-10 -20
-300 -400
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
-30 -40
太阳能的特 点： 周期性波动 不稳定性
太阳能资源具有时间上非连续性和“夏盈冬亏”特性 集热是太阳能转化的核心，储热是太阳能利用的核心。
量产的大型自动线也非常成熟。水源热泵是技术成熟的节能环保产品。
两种产品的系统应用技术已经比较完备，并不断有更稳定性能更好的产 品投入市场。跨季节蓄热水箱的拼装也有很多厂家可以生产制作，但是
跨季节蓄热水池的制作经验较少，还需要进一步调研。
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18
4.具体方案及成果
成果： 1、国内外示范工程调研报告。 2、系统设计选型方案、安装施工参考方案
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4
『系统形式』
集热器
水源热泵机组
换热末端
区域供热管网
跨季节蓄热水池
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2.项目背景：
国外研究状况：
20世纪60年代，季节性蓄热的概念被美国第一次提出，70年代进行了大量的理论和实验研究
，80年代起北欧各国紧接着进行了一系列研究。系统早期主要用于大型的季节性蓄热太阳能
6
优点： 热容量高 系统简单 缺点： 水箱需要承压，造价高 水箱（水池）蓄热 优点： 系统不承压 缺点： 占地面积大 成本高于地下储热 地埋管
优点： 造价低 模块化设计，益于调节 缺点： 热容量小 优点： 热容量高 系统简单 缺点： 地质条件要求高 储热温度低，通常需要 热泵
砾石-水
含水层
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5
6
产品技术文件编制
编写项目总结报告及项 目验收文件
李旭光、吴晓琼
李旭光、吴晓琼
李旭光
李旭光
研发部
总工办、研发部
2016/11/25
2016/12/25
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21
7.系统成本与市场竞争力分析
集中供热装置或区域供热装置中。
国内研究状况：
最早在1984年开始该方面的研究，马文麒和李申生对非对流型太阳池和池下土壤的跨季度蓄
热问题进行了理论分析和数值计算。从2000年开始，哈尔滨工业大学的教授及研究生对严寒 地区太阳能跨季节土壤蓄热供热供冷系统进行了一系列研究。此外，天津大学、上海工业大 学等也进行了一系列的研究。 2013年，太阳能季节性蓄热采暖及热水综合示范项目在河北经贸大学落成，该项目是中国目 前规模最大的太阳能跨季节蓄热采暖项目。项目总投资约4000万，采用69000支真空管，总集 热面积1.16万平方米，蓄热水箱的总蓄热容量达2万吨。 清华阳光 与您共享
供热能力大于 0.5MW 集热器大面积 大于700m2
— IEA-SHC Task45
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河北经贸大学太阳能采暖工程
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河北经贸大学太阳能采暖工程
集热器面积：1.16万平方米
储热水箱：228个89吨的地上水箱跨季节蓄热
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2.项目背景：
研究内容总结： 系统数值模型建立和系统动态模拟； 蓄热体结构、形状和埋深对地下温度场的影响；
研究各组成部分间的关系及系统的能耗特性；
示范项目运行测试。
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3.创新点
用跨季节蓄热水箱（水池）存储太阳能实现太阳能的跨季节利用。 供暖季初期采用跨季节蓄热水箱（水池）里的高温热水直接供暖，中后期采 用跨季节蓄热水箱（水池）里的水经热泵提温后供暖。 利用TRNSYS能耗模拟软件对系统的运行性能进行逐时模拟。 总结系统设计理念、设计方法及关键技术，尤其是跨季节蓄热水箱（水池） 的结构研究及设计，目的是提高蓄热、储热和取热的效率。
主要内容
1.系统概述
2.项目背景
3.创新点 4.具体方案及成果
5. 项目投入预算
6.项目计划及人员分配 7.系统成本与市场竞争力分析 8.经济效益和社会效益分析
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1
逐日太阳辐射强度（W/m2）
『太阳能具有周期波动性和不稳定 性』
太阳辐射强度 建筑负荷 400 300 200 100 0
3、蓄热系统中的关键技术报告。
4、专利及相关技术文章。 5、配合完成国际能源署的工作。
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பைடு நூலகம்
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5. 项目预算
研发费用明细 系统调研考察差旅费用 金额（万元） 10
参加国内外论坛及会议费用
系统软件学习及资料费用
2
4
测试费
人工费 合计
2
2 20
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20
6.项目计划及人员分配
序号 系统方案设计基本产品配备 设计人员 负责人 配合部门 完成日期
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不同储热技术的经济性比较
技术路线
水箱
混凝土 水池
蓄热水池
地下储水层 洞穴储热 地埋管储热
价格 可靠性 热损
高 高 低
高 低 低
低 低 中
低 低 中
低 高 低
低 高 高
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不同储热技术的经济性比较
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不同储热技术的经济性比较
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多大面积可以 称为大型系统？
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『储热是弥补太阳能供给与需求之间季节性不平衡的关键』
太阳辐照
总热负荷
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1.系统概述：
意义：
• 与季节性蓄热或地源热泵系统结合更有利于能源全年综合利用 • 提升太阳能保证率 • 系统维护成本及运行成本降低，提高系统经济性 • 由于没有集热器闷晒空晒等问题使集热器的使用寿命得到延长 • 节能减排，走可持续发展的能源道路
1 2 3 4
项目立项申请及技术评 审 系统调研、考察及测试 系统的总结与研究 系统模拟费用
李旭光、吴晓琼、 李旭光、吴晓琼、张强、 李本华、周新龙 李旭光、吴晓琼、张强、 周新龙 李旭光、吴晓琼
李旭光 李旭光 李旭光 李旭光
项目评委总工办 研发部、测试部 研发部、测试部 研发部
2016/1/23 2016/5/15 2016/7/15 2016/10/15
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4.具体方案及成果
技术原理：以跨季节蓄热水箱（水池）蓄热技术为基础，把春夏秋三 季的太阳辐射热能储存起来，以供冬季采暖使用。系统不仅能够解决 太阳能热水器三个季节闲置的问题，大大提高太阳能系统的全年利用 率。 技术路线：实地考察，理论研究，示范项目测试。 工艺可行性分析：目前国内的真空管型太阳能集热器产能巨大，大规模