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太阳能供热采暖技 术浅析

文章出处: 人气:1931发表时间: 2015-7-28

建筑能耗伴随建筑 总量攀升和居住舒适度的提升呈急剧上升趋势。目前 ,建筑能耗约占全国能耗总量的 30%。开发利用太 阳能供热采暖技术 ,对我国节约常规能源、保护自然环境、促进经济 发展、改善人民生 活,具有十分重要的意义。

 一、国内外发展 太阳能供热采暖的 建筑简称为太阳房。 太阳能采暖  系统可 分为两 大类,一类为主动 式,称为主动太阳房;另一类为被动式,称为被动 式太阳房。早在 20 世纪 80 年代中期,法国科 学家就着手太阳能组合 系统,并推出一种 称为“直接太阳能地板”的系统。进入 90 年代, 奥地利、丹麦、芬 兰、德国、瑞典、瑞士、荷兰等国家相继设计出各 种形式的太阳能组 合系统。1998 年,国际能源署( IEA)太阳能加热 和制冷项目( SHC)专门成立了“太 阳能组合系统”任务组,组织多 国专家和企业立项 开展太阳能采暖  系统的关键技术研究, 交流各国太 阳能采暖的经验和 工程案例, 并在太阳能采暖  系 统的关键技术研究方 面获得很多成果, 促进该项技术国模推广。 由于主动式太阳能 采暖系统复杂、初投资和维护费用高,该项技 术在我国一直发展 比较缓慢。近几年,部分太阳能企业和研究机构开 展了主动式太阳能 供热采暖系统的研究和示范。2004 年,北京市平

      谷区在新农村建设 中,启动了平谷区新农村新民居建设项目,确定选 用主动式太阳能采 暖技术,促进了太阳能供热采暖技术的提升,带动 了北京其他区县遗 迹其他省份的示范推广, 为我国太阳能供热 采暖技 术推广起到了积极 作用。 二、太阳能采暖  系 统 1)概述 利用太阳能加热的 系统,即可为用户提供热水,又可为建筑物提 供采暖。我国气候 大体可划分为严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖、 温和等五大热工地 区。其中东北、华北、西北(简称“三北”地区) 目前冬季仍与火炉 采暖为主,采暖效率低,烧煤多,给广大城镇造成 严重的环境污染。 而这些地区,太阳能资源又十分丰富因此打力推广 太阳能采暖  系统, 对节约常规能源不仅具有巨大的经济效益,而且具 有明显的社会效益 和环境效益。 2)分类

      液体太阳能采暖  系 空气太阳能采暖  系 按使用介质分类

     

      直接太阳能采暖  系 间接太阳能采暖  系 地面辐射采暖系统 顶棚辐射采暖系统 风机盘管系统 散热器采暖

      按太阳能利用方式 分类

      按散热部件的类型 分类

     

     

      太阳能采暖  /空调综合系统 太阳能采暖  /热水组合系统

      按与其他系统综合 利用的种类

      直接受益式——太 阳辐射穿透太阳房的,直接进入室内的才热方式 集热蓄热墙式—— 太阳辐射穿透透明材料后,投射在集热墙的吸热面上, 加热层中的空气再 通过空气的对流想室内传递热量的采暖方式。 附加阳光间式—— 在太阳房肢体南面附加一个玻璃温室的采暖方式。 组合式——由上述 两种或更多种类型组合而成的采暖方式

      3)特点 太阳能采暖  系统与常规能源采暖系统的主要区别, 在于它是以太 阳能集热器作为热 源,替代或部分替代以煤、石油、天然气、电力等 作为能源的锅炉。 太阳能集热器获取太阳辐射能而转换的热量,通过 散热系统送至室内 进行采暖;过剩热量存储在储热水箱内;当太阳能 集热器收集的热量 小于采暖负荷时,由储存的热量来补充;若存储的 热量不足时,由备 用的辅助热源提供。辅助热源可为电力、燃气、燃 油和生物质能等。太阳能采暖  系统适合在节能建筑中应用。 三、典型节能型太阳能采暖  系统例举 1)太阳能热泵采暖 系统 太阳能热泵采暖系 统就是将太阳能集热器和热泵组合成一个系 统,由太阳能为热 泵提供所需的热源,并将低品位热能提升到高品位 热能,从而为建筑 物进行供热。例如,利用太阳能集热器使水温达到 1020℃,再利用热泵进 一步提高到 3050℃,满足建筑物采 暖的 要求。 因此, 太阳能热泵采暖系 统的主要优点是, 不仅可也节能省点 , 减少太阳能集热器的面积,缩小贮水箱的容积,延长太阳能采暖  的使 用时间。 直接膨胀式太阳能 热泵系统 直接膨胀式太阳能 热泵系统是将太阳能集热器与热泵蒸发器结 合为一体,称为集 热/蒸发器,如下图所 示:

      压缩机 集热蒸发器

      节流机构

      非直接膨胀式太阳能 热泵系统 非直接膨胀式太阳能 热泵系统是将太阳能集热器与热泵蒸发器 分离, 由太阳能集热器、 换热器、热泵和两个贮水箱等部件组成的, 以水或者防冻液作 为太阳能集热器的传热介质。

      蒸发器 压缩机 集热器

      节流机构

      2)太阳能地板辐射 采暖系统 地板辐射采暖是建 筑采暖方式的一种, 它是在房屋地板的 下面敷 设塑料管,以热水 作为采暖系统的热媒。所谓太阳能地板辐射式采暖 系统,就是由太阳 能集热器提供所需要的热水。☆地板辐射采暖与传 统的散热器采暖 相比,具有如下一些有优点: 1 、在满足相同采暖 条件下,地板辐射采暖系统所需要的热水 温度可以比散热器采暖 要低得多,地表面平均温度一般要求在 24 28℃的范围,供水温 度一般在 3038℃左右即可。因而 特别适合与 太阳能结合,既由 太阳能集热器提供所需要的低温热水,在冬季运行

      事仍可保持较高的 集热效率, 即使平板集热器也 可以用于太阳能地板 辐射式采暖。 2 、地板辐射采暖的 热量是从地板上升到天花板,垂直温度梯 度小,负荷“脚暖 头凉”的人体生理需要,促进血液循环,所以在放 房间里的人们会感觉到比散热器采暖 更加舒适,改善了生活质量。 3 地板辐射采暖方式 的室内感觉温度比非地板辐射采暖方式 的室内实感温度高 出 24℃,大大减少了房 间对环境的热损失,具 有明显的节能效果 。 4 、地板辐射采暖的 室内水平均温度分布均匀,空气对流效应 小,可以减小室内 灰尘的飞扬和扩散,满足舒适卫生的要求。 5 、地板辐射采暖房 间水平面上不占用面积,不妨碍室内家具 的布置和移动,因 而扩大了房间的有效使用面积,减少了楼房内上层 对下层造成的噪声 。 6 、易于解决高空间 、大跨度、矮窗式建筑物采暖供热紧张的 问题,对于商场、 礼堂、展览馆、办公大厅等的采暖具有重要作用。 3)基本结构 太阳能地板辐射采 暖系统通常由太阳能集热器、贮水箱、地下热 盘管、分水器、集 水器、循环水泵、辅助热源等组成。其中,地下加 热盘管及其配套的 辐射采暖地板, 是太阳能地板辐射 采暖系统所特有 的。

      四、发展前景 相对于单纯的太阳 能热水供应,我国兼有冬季供暖的太阳能供 热、 采暖技术和工程应 用水平较低, 由于主动式太阳能采暖  系统复杂、 设备多,所以初期投资和经常维持费用都比被动式太阳能采暖  高。我 国是发展中国家, 经济发展相对落后,从国情出发,过去采取的政策 是优先发展被动式太阳能采暖  。 “十一五”期间, 我国的太阳能供热 采暖技术和工程应用将会有 较快的发展,特别 是财政部、建设部的“可再生能源建筑应用示范项 目”完成后,会获 得相当数量示范工程的实践经验总结。所以,近几 年的工作应着重放 在为将来实施太阳能供热采暖技术推广及相关政 策的制定创造条件 上。一方面积极开展工程应用示范,另一方面可以 挑选工程应用较多 的地区, 先行酝酿制定地方 性的太阳能供热采暖技 术推广政策。 太阳能供热采暖是 继太阳能热水之后, 最具发展潜力的太 阳能热 利用技术,是今后 应大力推广的技术。我国太阳能资源最为丰富的地 区(太阳能资源区 划的第 1 区和第 2 区) ,都是气候寒冷、 常规能源 比较缺乏的偏远地 区,如西藏、新疆、内蒙古等,既有实际的采暖需 求、又有充足的资 源条件,是应用太阳能供热采暖条件最为优越的地 区。但是,这些地 区大多比较贫困,缺乏工程示范的经济支撑能力。 所以,国家应出台 相应的优惠政策,重点扶持这些地区开展太阳能供 热采暖的工程示范 ,在此基础上总结经验,进行可行性研究分析,并

      在条件成熟后,率 先出台推广太阳能供热采暖技术的地方性政策法 规,逐步过渡到全 国

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