秦晓红

山东大学能源与动力工程学院

摘要(Abstract)：

太阳能跨季节储热供热系统依靠非采暖季太阳能集热完成热量储存、冬季释放热量满足建筑采暖需求，季节储热比是表征储热容量匹配集热供给与全年热负荷时序错配程度的核心设计参数。现行行业标准与工程设计仅给出储热容积与集热面积的体积配比经验取值，对季节储热比未形成统一、严谨的理论定义，既有经验定义在严寒长采暖期、夏热冬冷高湿变负荷场景下出现解释失效，无法定量区分储热容量不足、储热冗余两类设计缺陷，缺失基于年周期热平衡的理论推导体系。本文首先梳理季节储热比现行工程定义、行业应用惯例，系统论证既有经验定义在极端气候、动态变负荷工况下的内在逻辑缺陷，明确概念重构的问题边界；从全年时间积分能量平衡视角重构季节储热比物理内涵，揭示其作为可用能与需用能时间非同步性度量的本质，厘清季节储热比与太阳能自给率（太阳能保证率）的理论关联与核心区分边界，界定储热比完整理论取值区间与约束条件；以年周期充放热热平衡方程为基础，理论推导系统维持全年热供需自洽的储热容量最低临界条件，建立季节储热比、集热面积、储热容积三者耦合关联的完整表达，推导临界储热比判定方法与分层设计准则。研究表明：季节储热比是表征时序能量错配缓冲能力的无量纲指标，与表征全年热量覆盖比例的太阳能保证率分属时序匹配、总量覆盖两套独立评价体系，不可相互替代；严寒地区采暖负荷持续期长，临界储热比下限显著高于南方夏热冬冷区域，单一固定容积面积配比经验值无法适配全国气候分区；临界储热比是系统取消常年辅助热源、实现太阳能自主供热的刚性设计边界，储热比低于临界值会出现采暖季热量亏缺、常年依赖辅助热源，储热比过高则造成储热罐体投资冗余、全年储热散热损失大幅抬升。本文重构的季节储热比理论内涵与基于年热平衡的设计基准推导框架，弥补现行工程经验设计缺少底层热力学支撑的短板，为不同气候区集中式、分布式太阳能季节储热系统精细化容量匹配、方案优化提供完整理论工具。

关键词(KeyWords)：太阳能供热；跨季节储热；季节储热比；年热平衡；临界储热比；太阳能保证率；时序能量错配；储热容量设计

参考文献(References)：