太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)介紹

摘要  　　太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)是以太陽(yáng)能作為熱源，供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱的系統(tǒng)。本文介紹了太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)國(guó)內(nèi)應(yīng)用外現(xiàn)狀和主要設(shè)備的應(yīng)用情況，指出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的一些問題，提出了發(fā)展太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)的4大措施。 　　 0 前言 　　我國(guó)屬太陽(yáng)能資源豐富的國(guó)家之一，年輻射總量大約在3300-8300MJ/(m2·a)，全國(guó)2/3以上面積地區(qū)年日照小時(shí)數(shù)大于2000h，每年陸地接收的太陽(yáng)輻射能相當(dāng)于2.4萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。在建筑能耗中，生活熱水、供暖能耗占了相當(dāng)一部分比例，利用太陽(yáng)能滿足生活熱水、供暖這些低品位能耗的要求具有巨大的節(jié)能效益，因此，太陽(yáng)能采暖技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。 　　1太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)概況 　　1.1太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)原理 　　太陽(yáng)能采暖可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖通過建筑的朝向和周圍環(huán)境的合理布置，內(nèi)部空間和外部形體的巧妙處理，以及建筑材料和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的恰當(dāng)選擇，使建筑物在冬季能充分收集、存儲(chǔ)和分配太陽(yáng)輻射熱。主動(dòng)式太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)、末端供熱采暖系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和其他能源輔助加熱、換熱設(shè)備集合構(gòu)成，相比于被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖，其供熱工況更加穩(wěn)定，但同時(shí)，投資費(fèi)用也增大，系統(tǒng)更加復(fù)雜。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，主動(dòng)式太陽(yáng)能采暖開始大規(guī)模應(yīng)用。 　　1.2 國(guó)外太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀 　　歐洲、北美對(duì)太陽(yáng)能供熱（熱水、采暖）系統(tǒng)的應(yīng)用已有幾十年歷史，過去主要用于單體建筑內(nèi)的小型系統(tǒng)，近十余年來(lái)，包括區(qū)域供熱在內(nèi)的大型太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)的應(yīng)用取得較快發(fā)展。德國(guó)是應(yīng)用太陽(yáng)能供熱技術(shù)較早的國(guó)家，太陽(yáng)能采暖技術(shù)已經(jīng)在德國(guó)居住區(qū)供熱設(shè)置改造和配套建設(shè)中得到廣泛推廣和應(yīng)用；歐洲大多數(shù)國(guó)家都積極鼓勵(lì)支持利用太陽(yáng)能，對(duì)安裝太陽(yáng)能裝置的家庭實(shí)行補(bǔ)貼政策，一般補(bǔ)貼為系統(tǒng)造價(jià)的20%～50％；以色列80％住宅裝有太陽(yáng)能熱水器，政府以立法形式規(guī)定高度27米以下新建住宅必須安裝太陽(yáng)能熱水器。丹麥marstal太陽(yáng)能供熱采暖工程是世界上最大的太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)。 　　 1.3 國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀 　　我國(guó)太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，2012年太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)量大約為6390萬(wàn)平方米，保有量達(dá)25770萬(wàn)平方米，我國(guó)已成為太陽(yáng)能熱利用生產(chǎn)和使用大國(guó)。雖然我國(guó)太陽(yáng)能熱水器應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，但太陽(yáng)能采暖工程應(yīng)用還處于起步階段。 　　2太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)設(shè)備 　　2.1太陽(yáng)能集熱器 　　常見的太陽(yáng)能集熱器有平板型和真空管型兩種，其中，真空管型又可分為全玻璃真空管型、u型管真空管和熱管真空管集熱器。由于太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)與建筑結(jié)合緊密，因而對(duì)集熱產(chǎn)品與建筑的結(jié)合、故障率、使用壽命等性能要求較高，平板集熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗壓，抗外力沖擊，適合承壓運(yùn)行，從整體外觀、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、安裝運(yùn)行等方面都非常適合與建筑相結(jié)合。 　　2.2 輔助熱源 　　為住宅提供采暖用熱水的太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)，與為住宅提供生活熱水的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在供水特點(diǎn)上是不同的，生活熱水不需要連續(xù)供應(yīng)而采暖用熱水必須連續(xù)供應(yīng)，而且要穩(wěn)定可靠。太陽(yáng)輻射受晝夜、季節(jié)、緯度和海拔高度等自然條件的限制和陰雨天氣等隨機(jī)因素的影響，存在較大的間歇性和不穩(wěn)定性，因此在太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)中，必須設(shè)置輔助熱源。輔助熱源要根據(jù)當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源條件，常規(guī)能源的供應(yīng)狀況，建筑物熱負(fù)荷和周圍環(huán)境條件等因素，做綜合經(jīng)濟(jì)性分析，以確定適宜的輔助熱源及合理的太陽(yáng)能供暖比例。 　　2.3采暖末端 　　太陽(yáng)能由于熱密度較低，集熱溫度很難達(dá)到較高水平。普通散熱器熱媒溫度要求較高（70℃以上），而太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)不易達(dá)到該出水溫度要求。因此，在太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)中，通常采用地板輻射采暖的末端供熱方式。地板采暖所需要的低溫?zé)崴?5～55℃，正好是太陽(yáng)能集熱器所能提供的溫度。地板采暖系統(tǒng)以整個(gè)地面作為散熱面，熱量主要以輻射方式傳播，與以對(duì)流散熱為主的散熱器系統(tǒng)相比，舒適性更好，腳暖頭涼的熱感覺更符合人體的生理學(xué)調(diào)節(jié)特點(diǎn)，且可以在比末端采用散熱器的系統(tǒng)低2～3℃的情況下獲得同樣的舒適感，節(jié)省供熱能耗。夜間采暖負(fù)荷一般大于白天，但夜間卻無(wú)太陽(yáng)輻射，因此具有蓄熱功能的地板采暖方式是非常適合的。 　　3發(fā)展太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)的措施 　　3.1加強(qiáng)建筑節(jié)能 　　建筑節(jié)能是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能采暖的先決條件，由于太陽(yáng)能在單位面積上的能量密度較低，如果不通過加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫等措施來(lái)有效降低建筑物的采暖負(fù)荷的話，太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)的集熱面積將會(huì)很大，增加系統(tǒng)的初投資，使太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)不能發(fā)揮應(yīng)有的節(jié)能效益。我國(guó)已陸續(xù)頒布實(shí)施了針對(duì)不同建筑氣候區(qū)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制實(shí)施將大大降低建筑物的耗熱量指標(biāo)，減輕太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)所承擔(dān)的負(fù)荷，形成太陽(yáng)能供熱采暖工程應(yīng)用的有利條件。 　　3.2提高太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的效率 　　目前建設(shè)的太陽(yáng)能采暖工程中，集熱器、水箱等關(guān)鍵產(chǎn)品還有較大的改進(jìn)空間，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)研發(fā)力量，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝水平，開發(fā)安全、可靠、高效、穩(wěn)定的新產(chǎn)品以不斷提高太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的效率。房屋設(shè)計(jì)之初就同步進(jìn)行太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)更適合于太陽(yáng)能設(shè)備或部件的應(yīng)用。在不影響建筑物功能及美觀度的條件下，達(dá)到太陽(yáng)能集熱性能的最佳。 　　3.3 提高太陽(yáng)能利用率 　　太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)一定要提高太陽(yáng)能利用率以縮短投資回收期。冬夏熱量不平衡的問題可由太陽(yáng)能制冷技術(shù)、跨季節(jié)蓄熱技術(shù)和全年的綜合利用來(lái)解決。 　　3.4政府制定鼓勵(lì)支持政策 　　太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)具有較高社會(huì)效益，但存在投資相對(duì)較高，投資回收期較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，對(duì)房地產(chǎn)開發(fā)商而言，如果開發(fā)成本的增加不能帶動(dòng)房屋銷售的話，則開發(fā)商的積極性不高。因此，政府應(yīng)積極建設(shè)試點(diǎn)工程，針對(duì)生產(chǎn)廠商、房地產(chǎn)開發(fā)商、終端用戶制定更完善、合理的鼓勵(lì)和支持政策，積極推廣試點(diǎn)工程經(jīng)驗(yàn)，提高系統(tǒng)整體技術(shù)水平，促進(jìn)太陽(yáng)能采暖行業(yè)及市場(chǎng)的良性發(fā)展。 　　4 結(jié)語(yǔ) 　　近幾年隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，在建設(shè)節(jié)約型社會(huì)方針提出后，國(guó)家層面及人們的環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)，太陽(yáng)能采暖作為一種較為簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可靠的改善建筑環(huán)境的方法，是一種很適合我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)和環(huán)境狀況的采暖及供熱方式，在我國(guó)將得到大力的推廣和廣泛的使用。