節能丨新型地熱能存儲系統可將房屋峰值用電量減少37%

       2020年1月5日，《應用熱工程》（AppliedThermalEngineering）雜志刊發(fā)美國橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室的文章《適用于地源熱泵應用的新型淺孔地面換熱器——模型開(kāi)發(fā)和驗證》。

配圖為中深層地熱能換熱系統圖

       該文章提出了一種將可再生能源中多余的電能作為熱能存儲在地下儲罐中的系統，使房主可以在高峰時(shí)段減少購電，同時(shí)有助于平衡電網(wǎng)運行。據估算，該系統可以將房屋中的峰值用電量減少多達37％。

      該系統的核心組件是一種新穎的地面熱交換器設計，即地下熱電池（UTB），其可以作為用于地面源熱泵（GSHP）的常規垂直孔地面熱交換器（VBGHE）的低成本替代品。

      UTB設計為安裝在淺孔（深度小于6m）中，因此其成本比通常安裝在60m深的垂直孔中的傳統VBGHE低得多。通過(guò)利用水和相變材料的自然對流，UTB可以響應熱負荷調節其溫度變化，從而有助于提高GSHP的效率。已開(kāi)發(fā)并驗證了UTB的一維（1D）模型，并使用小規模UTB的測量性能數據以及更詳細的三維（3D）數值模型的仿真結果進(jìn)行了驗證，這說(shuō)明了UTB中的傳熱和流體動(dòng)力學(xué)。此1D模型的計算效率比3D模型高得多，因此可以在可接受的計算時(shí)間下模擬UTB的年度性能。一維模型已用于評估UTB的性能，因此可以將其與常規VBGHE進(jìn)行比較。

      研究人員稱(chēng)，系統通過(guò)熱泵將太陽(yáng)能等可再生資源中的多余電能存儲為熱能。系統包括裝有水和相變材料的地下儲罐，它們在液態(tài)和固態(tài)之間轉換時(shí)會(huì )吸收和釋放能量。設計依靠廉價(jià)的材料，并安裝在較淺的深度，以最大程度地降低鉆孔成本。所存儲的能量可以在冬季提供數小時(shí)的加熱，而在夏季則提供冷卻，從而減少了高峰需求，并幫助房主避免以高峰價(jià)格購買(mǎi)電力。此外，在用電高峰期轉移需求，可以幫助電力公司更好地管理負荷，同時(shí)為消費者省錢(qián)，并鼓勵更多地使用可再生能源。