【學(xué)員問(wèn)題】“太陽(yáng)能系統采暖”新時(shí)代節能采暖方式？

　　【解答】隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展，能源需求量日益增加，能源利用情況緊張，而常規能源的大量使用必將對環(huán)境造成不利影響。太陽(yáng)能作為可再生能源的一種，取之不盡，用之不竭，同時(shí)又不會(huì )增加環(huán)境負荷，將成為未來(lái)能源結構中的重要組成部分。我國屬太陽(yáng)能資源豐富的國家之一，年輻射總量大約在3300-8300兆焦/（㎡.a），全國2/3以上面積地區年日照小時(shí)數大于2000小時(shí)，每年陸地接收的太陽(yáng)輻射能相當于2.4萬(wàn)億噸標準煤，具有太陽(yáng)能利用的良好條件。在建筑能耗中，生活熱水、供暖能耗占了相當的比例，利用太陽(yáng)能來(lái)滿(mǎn)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(yáng)能采暖技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。

　　太陽(yáng)能采暖系統概況

　　太陽(yáng)能采暖系統是指以太陽(yáng)能作為采暖系統的熱源，利用太陽(yáng)能集熱器將太陽(yáng)能轉換成熱能，供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱的系統。太陽(yáng)能采暖可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種方式。被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖通過(guò)建筑的朝向和周?chē)�環(huán)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(yáng)輻射熱。主動(dòng)式太陽(yáng)能采暖系統主要由太陽(yáng)能集熱系統、蓄熱系統、末端供熱采暖系統、自動(dòng)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(dòng)式太陽(yáng)能采暖，其供熱工況更加穩定，但同時(shí)，投資費用也增大，系統更加復雜。隨著(zhù)經(jīng)濟和社會(huì )的發(fā)展，主動(dòng)式太陽(yáng)能采暖開(kāi)始大規模應用。

　　在近年應用了太陽(yáng)能采暖的建設項目中，比較集中和有代表性的是北京周邊郊區縣新民居的太陽(yáng)能采暖工程。由于農村住宅相對分散、密度低，不宜采用投資大、維護水平高的集中供暖模式，而傳統的燃煤取暖方式又存在效率低、污染環(huán)境、費用較高等問(wèn)題，在農村推廣安全環(huán)保、運行費用低的太陽(yáng)能采暖系統符合新農村建設的客觀(guān)要求。太陽(yáng)能采暖所需的集熱面積遠大于太陽(yáng)能熱水系統，要求安裝位置較大，對于高層建筑或居住密度較大的城區存在安裝建設條件不足的問(wèn)題，限制了應用，而農村住宅一般建筑容積率較低，沒(méi)有明顯遮擋，具備建設太陽(yáng)能采暖項目的良好條件。北京平谷區新民居太陽(yáng)能采暖工程項目進(jìn)展較早，有很多成功應用的經(jīng)驗。

　　太陽(yáng)能采暖系統設備

　　集熱器常見(jiàn)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。目前在我國太陽(yáng)能熱水器市場(chǎng)，平板太陽(yáng)能熱水器約占10%左右的市場(chǎng)份額，其余均為真空管太陽(yáng)能熱水器，而國外平板太陽(yáng)能熱水器則占90%以上的市場(chǎng)份額，中國與世界太陽(yáng)能市場(chǎng)主流存在巨大差異。由于太陽(yáng)能采暖系統與建筑結合緊密，因而對集熱產(chǎn)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(jiǎn)單，抗壓，抗外力沖擊，適合承壓運行，從整體外觀(guān)、結構強度、安裝運行等方面都非常適合與建筑相結合。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(guò)冬的缺點(diǎn)隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步早已得到解決。太陽(yáng)能采暖工程中，非采暖季能源過(guò)剩，真空管集熱器易發(fā)生爆管、真空度降低等問(wèn)題，而平板集熱器則能較容易地解決這一問(wèn)題，因此，目前北京地區太陽(yáng)能采暖工程中，很多工程項目采用了平板型集熱器。

　　輔助熱源為住宅提供采暖用熱水的太陽(yáng)能采暖系統，與為住宅提供生活熱水的太陽(yáng)能熱水系統在供水特點(diǎn)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，而且穩定可靠。太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能資源條件，常規能源的供應狀況、建筑物熱負荷和周?chē)�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(yáng)能供暖比例、太陽(yáng)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。在農村建設的太陽(yáng)能采暖項目，由于城市熱網(wǎng)及燃氣管線(xiàn)不易到達，油、電價(jià)格又較高，因此，輔助能源的應用類(lèi)型多為生物質(zhì)燃料。如北京平谷區掛甲峪村，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，把當地的果木修剪枝條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(shí)還用作炊事燃料，這種生物質(zhì)壓縮成型燃料比傳統的生物質(zhì)燃燒密度高，燃燒效率高，儲藏也較容易，使用時(shí)勞動(dòng)強度小，是一種較好的輔助熱源方式。

　　采暖末端太陽(yáng)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攝氏度以上），而太陽(yáng)能系統不易達到該出水溫度要求。因此，在太陽(yáng)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攝氏度之間，正好是太陽(yáng)能集熱器所能提供的適合溫度。地板采暖系統以整個(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(jué)更符合人體的生理學(xué)調節特點(diǎn)，且可以在比末端采用散熱器的系統低2～3攝氏度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(wú)太陽(yáng)輻射，具有蓄熱功能的地板采暖方式是非常適合的。因此，目前太陽(yáng)能采暖系統普遍采用地板輻射散熱系統作為末端。

　　以上內容均根據學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請及時(shí)溝通、指正。