6.3 太阳能季节蓄热系统设计

6.3.1 根据发达国家的工程经验，季节蓄热太阳能供热釆暖系统的规模越大，对应的经济性越好，其主要原因是蓄热水池、贮热水箱或土壤蓄热体的容量加大后，相应的单方造价反而降低；因此，在拥有大量空闲土地条件的地区，例如西部戈壁滩和青藏高原等，宜优先选用大型季节蓄热太阳能供热采暖系统，建设较大规模的太阳能区域釆暖热力站，这样既能提高系统的节能效益，又可改善投资项目的经济性。
6.3.2 目前发达国家在进行蓄热系统设计时，均利用TRNSYS等相关软件，通过模拟计算，来确定合理的蓄热体容积，从而实现系统的优化设计，提高项目的整体效益，因此，作出本条规定。
    季节蓄热液态工质太阳能集热系统对应每平方米太阳能集热器釆光面积的贮热水箱或水池容积，与当地的太阳能资源、气候、地质等条件和太阳能集热器的性能特点有关，并受系统规模大小的影响；表6.3.2给出的不同规模季节蓄热太阳能供热釆暖系统的贮热水箱容积配比范围，是参照国外工程实践资料，结合我国过去的工程经验提出；在具体取值时，当地的太阳能资源好、环境气温高、工程投资高，可取高值，否则取低值。由于影响因素复杂，给出的推荐值范围较宽，选取某一具体数值确定水箱或水池容积，完成系统设计后，需利用相关计算软件模拟系统在运行工况下的贮水温度，进行校核计算，验证取值是否合理。
6.3.3 季节蓄热系统的水池容量将直接影响水池内热水的蓄热温度，对应于一定的水池保温措施、周围土壤全年温度分布、集热系统供水温度和水池容量等，有一个可能达到的最高水温。设计容量过大，池内水温低，既浪费了投资，又不能满足系统的功能要求；设计容量偏小，则池内水温可能过高，甚至超过水池内压力相对应的沸点温度而蒸发汽化，形成安全隐患；因此，需对水池内可能达到的最高水温做校核计算。进行校核计算时，选用动态传热计算模型准确度最高，所以，有条件时，应优先利用计算软件做系统的全年运行性能动态模拟计算，得出蓄热水池内可能达到的最高水温预测值；为确保安全，该最高水温预测值应比水池内压力相对应的水的沸点低5℃。
6.3.4 季节蓄热水池一般容量较大，容易形成池内水温分布不均匀的现象，影响系统的采暖效果，所以，应釆取相应的技术措施，例如设计迷宫式水池或设布水器等方法，避免池内水温分层不均匀。
6.3.5 工程建设当地的土壤地质条件是能否应用土壤埋管季节蓄热的基础，土壤热物性对土壤埋管季节蓄热系统的性能和实际运行效果有很大影响；因此，在进行设计前，应进行地质勘察，从而确定当地的土壤地质条件是否适宜埋管；同时，应通过实际测试，得出系统设计所需的土壤温度及岩土体和回填料的热物性等相关基础参数。
6.3.6 不同地区在全年、各月、各日、各时的太阳辐照量和建筑物的热负荷是变化的，因此，宜进行至少1年计算周期的动态模拟计算。根据系统设计的太阳能保证率等影响因素，优化确定地埋管数量、总蓄热容积等重要参数；使地埋管换热系统既能满足蓄热、供热要求，又能保证合理的土壤温度分布。
6.3.7 根据发达国家土壤季节蓄热系统的成熟经验，只需在地埋管换热系统的顶部设置保温层，而系统的四周侧面和底部无需保温，以降低投资和运行维护的难度。系统顶部保温层的厚度，可使用TRNSYS等软件模拟计算确定。因此，作出本条规定。
6.3.8 土壤埋管季节蓄热系统的投资较大，其蓄热装置——地下埋管部分与地源热泵系统的地埋管换热系统完全相同，在特定条件（夏季气候凉爽、完全不需空调）地区，地源热泵机组为辅助热源，与地埋管热泵系统配合使用，可以提高系统的整体运行效率和经济效益。而在有夏季空调需求的地区，则需通过对土壤温度场的模拟计算，界定不致影响地源热泵系统在供冷工况运行的蓄热体边界，合理布置地埋管，从而保证地源热泵系统在夏季的正常工作。