案例｜清华大学：华业阳光内蒙古赤峰“工业余热+太阳能”蓄热供暖示范项目

　　该项目示范工程建于内蒙古赤峰市金剑铜厂，采用太阳能跨季节土壤蓄热供暖技术，实现以太阳能集热和工业余热作为核心热能来源的供暖系统。项目区域年蓄热量为1.5万GJ，通过（火积）理论的系统优化及分区控制技术，大大降低了蓄热系统热损失，预计后续优化系统综合蓄热效率达到85%以上，蓄热体品位可以直接加热热网回水，大大高于国内外已有系统。

图：工业余热-太阳能跨季节蓄热用于城市集中供热示范工程示意图

　　华业阳光负责项目超1000㎡的太阳能系统的设计与施工，示范项目于2016年9月启动建设，并于2017年11月竣工。经过前期一系列严密实验，最终选择并配备了5818-25-L/S型U型管集热器240块，集热面积912㎡；5818-12-L/S型CPC中温集热器56块，集热面积168㎡。

图：示范项目现场

图：CPC中温集热器与U型管集热器

　　赤峰地区冬季十分寒冷，低温可至-30℃，为保证太阳能集热循环系统的正常运行，华业阳光项目团队采取了完善的防冻措施，确保降低热损失。首先集热器换热介质采用太阳能专用防冻液，可有效保证系统的抗冻性能；其次通过良好的管路保温进行防冻，保温材料选用优质岩棉和聚氨酯发泡，保温效果十分稳定。

图：太阳能系统设备间局部

　　除太阳能系统外，项目还结合了工业余热、低温吸附式热泵等分系统建设任务模块，施工组织协调难度大，工期紧，任务重。华业阳光团队在施工期间克服高纬冻土、断电等种种不利因素，快速高效地完成了太阳能系统建设，为整个示范项目顺利投运做了充分保障。

　　经过实际运行阶段性测试，本项目太阳能集热系统的全年综合集热效率可达到40%以上，地下蓄热体的蓄热效率达70%以上，相比于电采暖，年碳减排量达15000吨，减排效果相当于1200亩森林的净吸收二氧化碳量，可有效实现绿色环保，清洁取暖的目标。

　　太阳能是最清洁的能源之一，但是由于其不稳定性，利用受到限值。华业阳光依托清华大学尖端技术优势，研究并参与该项目建设成果意义重大。通过太阳能蓄热与工业余热联合利用的关键技术突破，使上述缺陷得到弥补，真正实现了太阳能为建筑供暖的规模化和清洁化，而大规模的太阳能-工业余热跨季节供暖示范工程实践，不但有力助推了相关关键技术的突破与成熟，破解了能源行业一大难题——大规模太阳能跨季节供暖应用的可行性，同时也为中国节能减排、抗击雾霾，开辟了太阳能跨季节蓄热供暖这条新的战线。

　　该项目是国家科技支撑计划（2014BAA01B03）课题——“基于太阳能长周期蓄热的区域性建筑集中供暖系统集成与示范”建设的示范项目，由清华大学申报、华业阳光作为主要研究单位，项目于2018年7月通过了的由国家太阳能光热产业技术创新战略联盟组织召开的验收。

　　据了解，该课题于2014年启动，主要目标是建成太阳能与工业余热联合运行的长周期蓄热采暖应用示范工程，其中地下土壤蓄热体积不小于50万m³，集中供暖面积不低于10万㎡，太阳能集热面积不小于1000㎡。太阳能系统的全年综合集热效率达到40%以上，地下蓄热体的蓄热效率达到70%以上。示范工程在其使用寿命期内的综合经济性指标（初投资+各年运行费用总和）不高于当地采暖用常规能源采暖系统的120%。

　　聚光型中温集热器采用华业阳光的复合抛物面聚光器（CPC）专利技术（专利号：201120108430.7），该聚光器无需跟踪太阳，具有增大太阳辐射能流密度的作用，大幅提高真空集热管的利用效率；与普通真空管集热器相比，CPC集热器在低温段具有高的热效率，在中温段其热损也较小，热效率也较高；华业阳光规模化生产的太阳能中温集热器（集热温度可达到150°C），集热效率40％以上，可应用于工农业生产中的中温热媒需求，满足不同工质的加热要求；CPC集热器凭借更高的热效率、更快的热启动速度和更多的能量，实现了中温集热器的安全、高温、高效和环保要求。

　　U型管集热器采用全玻璃真空太阳集热管，日平均热效率在50％以上，与普通集热器相比较，极大提升了系统集热贡献比例，系统采用换热介质，无管道冻结问题，特别适合北方寒冷地区四季使用。

　　U型管集热系统和CPC集热系统共用3吨承压储液罐，储液罐同时起到热缓存的作用，其换热介质通过板式换热器和全系统进行换热。全系统加热后的换热介质都经各板式换热器和外界换热。项目采用板翅式换热器，换热效率高，物料流阻损失小，结构紧凑，温度控制灵敏。为了配合全系统的运行，集热系统的布置、运行方式和相应的能量输送与全系统的要求完全匹配。