太陽能采暖系統(tǒng)原理及設備組成

太陽能采暖系統(tǒng)原理 　　太陽能采暖系統(tǒng)是指以太陽能作為采暖系統(tǒng)的熱源，利用太陽能集熱器將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱的系統(tǒng)。太陽能采暖可分為主動式和被動式兩種方式。被動式太陽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)造的恰當選擇，使建筑物在冬季能充分收集、存儲和分配太陽輻射熱。 　　主動式太陽能采暖系統(tǒng)主要由太陽能集熱系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)、末端供熱采暖系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和其他能源輔助加熱、換熱設備集合構(gòu)成，相比于被動式太陽能采暖，其供熱工況更加穩(wěn)定，但同時，投資費用也增大，系統(tǒng)更加復雜。隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，主動式太陽能采暖開始大規(guī)模應用。 　　近年的太陽能采暖建設項目中，比較集中和有代表性的是北京周邊郊區(qū)縣新民居的太陽能采暖工程。由于農(nóng)村住宅相對分散，密度低，不宜采用投資大，維護水平高的集中供暖模式，而傳統(tǒng)的燃煤取暖方式又存在效率低、污染環(huán)境、費用較高等問題，在農(nóng)村推廣安全環(huán)保、運行費用低的太陽能采暖系統(tǒng)符合新農(nóng)村建設的客觀要求。太陽能采暖所需的集熱面積遠大于太陽能熱水系統(tǒng)，安裝位置要求較大，對于高層建筑或居住密度較大的城區(qū)存在安裝建設條件不足的問題，限制了應用，而農(nóng)村住宅一般建筑容積率較低，沒有明顯遮擋，具備建設太陽能采暖項目的良好條件。 　　太陽能采暖系統(tǒng)設備 　　1.集熱器 　　常見的太陽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。目前在我國太陽能熱水器 市場，平板太陽能熱水器約占10％左右的市場份額，其余均為真空管太陽能熱水器，而國外平板太陽能熱水器則占90％以上的市場份額，中國與世界太陽能市場主流存在巨大差異。 　　由于太陽能采暖系統(tǒng)與建筑結(jié)合緊密，因而對集熱產(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)簡單，抗壓，抗外力沖擊，適合承壓運行，從整體外觀、結(jié)構(gòu)強度、安裝運行等方面都非常適合與建筑相結(jié)合。 　　在熱性能方面，盡管平板集熱器的保溫性能不如真空管集熱器，但由于其有效采光面大于真空管集熱器，因此其熱效率高于真空管集熱器。早期平板集熱器不能防凍過冬的缺點隨著技術(shù)進步早已得到解決。太陽能采暖工程中，非采暖季能源過剩，真空管集熱器易發(fā)生爆管、真空度降低等問題，而平板集熱器則能較容易地解決這一問題，因此，目前北京地區(qū)太陽能采暖工程中，很多工程項目采用了平板型集熱器。 　　2.輔助熱源 　　為住宅提供采暖用熱水的太陽能采暖系統(tǒng)，與為住宅提供生活熱水的太陽能熱水系統(tǒng)在供水特點上是不同的，生活熱水不需要連續(xù)供應而采暖用熱水必須連續(xù)供應，而且要穩(wěn)定可靠。太陽輻射受晝夜、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因素的影響，存在較大的間歇性和不穩(wěn)定性，因此在太陽能采暖系統(tǒng)中，必須設置輔助熱源。 　　輔助熱源要根據(jù)當?shù)靥柲苜Y源條件，常規(guī)能源的供應狀況，建筑物熱負荷和周圍環(huán)境條件等因素，做綜合經(jīng)濟性分析，以確定適宜的輔助熱源及合理的太陽能供暖比例。太陽能采暖中可以選擇的輔助熱源主要有小型燃油（氣）鍋爐，城市熱網(wǎng)或區(qū)域鍋爐房、工業(yè)廢熱、電鍋爐、電熱管、地源熱泵及生物質(zhì)燃料等。 　　在農(nóng)村建設的太陽能采暖項目，由于城市熱網(wǎng)及燃氣管線不易到達，油、電價格又較高，因此，輔助能源的應用類型多為生物質(zhì)燃料。如北京平谷區(qū)掛甲峪村，輔助熱源用生物質(zhì)鍋爐提供，采用生物質(zhì)壓塊成型設備，把當?shù)氐墓拘藜糁l粉碎后壓縮成燃料棒或燃料塊，作為生物質(zhì)鍋爐燃料，同時還用作炊事燃料，這種生物質(zhì)壓縮成型燃料比傳統(tǒng)的生物質(zhì)燃燒密度高，燃燒效率高，儲藏也較容易，使用時勞動強度小，是一種較好的輔助熱源方式。