▲ 太陽能供熱示范系統現場
供熱系統主要由太陽能塔式聚光吸熱系統、跨季節水體儲熱系統、自控系統等組成，可實現太陽能全年收集、存儲，有效解決建筑冬季清潔供熱問題。定日鏡采光面積760㎡，跨季節水體儲熱容量3000m³，滿足園區內3000㎡建筑冬季供熱要求。自2018年4月至10月初運行跨季節儲熱模式，10月初至今運行供熱模式。該系統中涉及的關鍵部件完全使用中科院自主知識產權產品。
與其他太陽能供熱采暖系統相比，該系統采用山地塔式聚光光學設計，實現山地小定日鏡高效聚光;同時開發容積式吸熱器和列管吸熱器，利用多孔材料的選擇與排布實現高效吸熱。根據測算，系統出水溫度達到90℃要求時，在冬季的熱效率可達到50%以上(折算在太陽能采光面積上)。
▲ 聚光集熱系統
其次，系統采用優化的水體儲熱方式，實現了高效低成本儲熱。通過跨季節儲熱水體斜溫層控制技術和低熱損技術，減小儲熱水體混合熱損，在確保儲熱水體建造成本不高于330元/m³的前提下，儲熱系統取熱量可達到儲熱量的80%以上。并以此儲熱體為實驗研究對象，建立大空間自然對流與土壤耦合動態傳熱模型，為今后大容量跨季節儲熱水體的熱工設計奠定技術基礎。
此外，研發從太陽能輻照熱量到建筑負荷的全系統動態熱性能模擬優化平臺。該平臺可以反映系統關鍵部件在太陽能輻照度變化以及建筑負荷變化的條件下，系統各運行關鍵參數的實時變化，系統參數配置以及為精準控制邏輯提供仿真平臺。
研究員王志峰帶領的太陽能熱利用技術團隊長期致力于太陽能熱發電技術研究，此次借鑒部分熱發電技術，并將聚光吸熱技術應用于供熱采暖系統，在國內起到行業引領作用。該示范項目的穩定運營，為2022年張家口冬奧會可再生能源清潔供熱以及中科院先導A項目的順利實施奠定了基礎。
