太陽能中高溫技術之太陽能采暖
發布時間：2015-06-15 點擊量：2486
摘要
太陽能采暖系統是以太陽能作為熱源，供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱的系統。本文介紹了太陽能采暖系統國內應用外現狀和主要設備的應用情況，指出了系統設計中存在的一些問題，提出了發展太陽能采暖系統的4大措施。
關鍵詞 太陽能采暖
0 前言
我國屬太陽能資源豐富的國家之一，年輻射總量大約在3300-8300MJ/(m2·a)，全國2/3以上面積地區年日照小時數大于2000h，每年陸地接收的太陽輻射能相當于2.4萬億噸標準煤。在建筑能耗中，生活熱水、供暖能耗占了相當一部分比例，利用太陽能滿足生活熱水、供暖這些低品位能耗的要求具有巨大的節能效益，因此，太陽能采暖技術越來越受到人們的重視。
1太陽能采暖系統概況
1.1太陽能采暖系統原理
太陽能采暖可分為主動式和被動式兩種。被動式太陽能采暖通過建筑的朝向和周圍環境的合理布置，內部空間和外部形體的巧妙處理，以及建筑材料和結構構造的恰當選擇，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主要由太陽能集熱系統、蓄熱系統、末端供熱采暖系統、自動控制系統和其他能源輔助加熱、換熱設備集合構成，相比于被動式太陽能采暖，其供熱工況更加穩定，但同時，投資費用也增大，系統更加復雜。隨著經濟和社會的發展，主動式太陽能采暖開始大規模應用。
1.2 國外太陽能采暖系統應用現狀
歐洲、北美對太陽能供熱（熱水、采暖）系統的應用已有幾十年歷史，過去主要用于單體建筑內的小型系統，近十余年來，包括區域供熱在內的大型太陽能供熱采暖系統的應用取得較快發展。德國是應用太陽能供熱技術較早的國家，太陽能采暖技術已經在德國居住區供熱設置改造和配套建設中得到廣泛推廣和應用；歐洲大多數國家都積極鼓勵支持利用太陽能，對安裝太陽能裝置的家庭實行補貼政策，一般補貼為系統造價的20%～50％；以色列80％住宅裝有太陽能熱水器，政府以立法形式規定高度27米以下新建住宅必須安裝太陽能熱水器。丹麥marstal太陽能供熱采暖工程是世界上最大的太陽能供熱采暖系統。
1.3 國內太陽能采暖系統應用現狀
我國太陽能熱利用產業發展迅猛，2012年太陽能熱利用產業的總產量大約為6390萬平方米，保有量達25770萬平方米，我國已成為太陽能熱利用生產和使用大國。雖然我國太陽能熱水器應用已經相當廣泛，但太陽能采暖工程應用還處于起步階段。
2太陽能采暖系統設備
2.1太陽能集熱器
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。由于太陽能采暖系統與建筑結合緊密，因而對集熱產品與建筑的結合、故障率、使用壽命等性能要求較高，平板集熱器結構簡單，抗壓，抗外力沖擊，適合承壓運行，從整體外觀、結構強度、安裝運行等方面都非常適合與建筑相結合。
2.2 輔助熱源
為住宅提供采暖用熱水的太陽能采暖系統，與為住宅提供生活熱水的太陽能熱水系統在供水特點上是不同的，生活熱水不需要連續供應而采暖用熱水必須連續供應，而且要穩定可靠。太陽輻射受晝夜、季節、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定性，因此在太陽能采暖系統中，必須設置輔助熱源。輔助熱源要根據當地太陽能資源條件，常規能源的供應狀況，建筑物熱負荷和周圍環境條件等因素，做綜合經濟性分析，以確定適宜的輔助熱源及合理的太陽能供暖比例。
2.3采暖末端
太陽能由于熱密度較低，集熱溫度很難達到較高水平。普通散熱器熱媒溫度要求較高（70℃以上），而太陽能采暖系統不易達到該出水溫度要求。因此，在太陽能采暖系統中，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熱水在35～55℃，正好是太陽能集熱器所能提供的溫度。地板采暖系統以整個地面作為散熱面，熱量主要以輻射方式傳播，與以對流散熱為主的散熱器系統相比，舒適性更好，腳暖頭涼的熱感覺更符合人體的生理學調節特點，且可以在比末端采用散熱器的系統低2～3℃的情況下獲得同樣的舒適感，節省供熱能耗。夜間采暖負荷一般大于白天，但夜間卻無太陽輻射，因此具有蓄熱功能的地板采暖方式是非常適合的。
3發展太陽能采暖系統的措施
3.1加強建筑節能
建筑節能是實現太陽能采暖的先決條件，由于太陽能在單位面積上的能量密度較低，如果不通過加強圍護結構保溫等措施來有效降低建筑物的采暖負荷的話，太陽能采暖系統的集熱面積將會很大，增加系統的初投資，使太陽能采暖系統不能發揮應有的節能效益。我國已陸續頒布實施了針對不同建筑氣候區的建筑節能設計國家標準，這些標準的強制實施將大大降低建筑物的耗熱量指標，減輕太陽能采暖系統所承擔的負荷，形成太陽能供熱采暖工程應用的有利條件。
3.2提高太陽能集熱系統的效率
目前建設的太陽能采暖工程中，集熱器、水箱等關鍵產品還有較大的改進空間，企業應加強研發力量，提高產品質量和工藝水平，開發安全、可靠、高效、穩定的新產品以不斷提高太陽能集熱系統的效率。房屋設計之初就同步進行太陽能采暖系統的設計，使設計更適合于太陽能設備或部件的應用。在不影響建筑物功能及美觀度的條件下，達到太陽能集熱性能的最佳。
3.3 提高太陽能利用率
太陽能采暖系統一定要提高太陽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能制冷技術、跨季節蓄熱技術和全年的綜合利用來解決。
3.4政府制定鼓勵支持政策
太陽能采暖系統具有較高社會效益，但存在投資相對較高，投資回收期較長的缺點，對房地產開發商而言，如果開發成本的增加不能帶動房屋銷售的話，則開發商的積極性不高。因此，政府應積極建設試點工程，針對生產廠商、房地產開發商、終端用戶制定更完善、合理的鼓勵和支持政策，積極推廣試點工程經驗，提高系統整體技術水平，促進太陽能采暖行業及市場的良性發展。
4 結語
近幾年隨著我國經濟的快速發展和對環境保護的重視，在建設節約型社會方針提出后，國家層面及人們的環保意識日益增強，太陽能采暖作為一種較為簡單、經濟、環保、可靠的改善建筑環境的方法，是一種很適合我國目前經濟和環境狀況的采暖及供熱方式，在我國將得到大力的推廣和廣泛的使用。
來源：中國太陽能產業資訊網
