(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院；建筑與熱能工程學(xué)院 陜西 西安 710302)

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太陽能采暖系統(tǒng)在戶縣農(nóng)村的設(shè)計問題探討

韓佳

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院；建筑與熱能工程學(xué)院陜西西安710302)

本文介紹了太陽能采暖系統(tǒng)在戶縣農(nóng)村地方的設(shè)計問題，希望能給同行以借鑒并起到幫助作用。

太陽能采暖系統(tǒng)；設(shè)計問題；幫助

一、引言

太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量，目前我們所說的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。太陽能供暖系統(tǒng)是新的高科技產(chǎn)品。該產(chǎn)品的能源是太陽能，主要的功能是：在太陽能光——熱轉(zhuǎn)化中，通過被動式地接受太陽能輻射光，然后轉(zhuǎn)化為熱，為建筑物的取暖設(shè)備提供熱源，并可以方便的與傳統(tǒng)的供熱方式互為補充。

該系統(tǒng)是一種以太陽能為熱源，以室內(nèi)整個地面作為散熱面，充分利用全面受熱式雙真空超導(dǎo)集熱管太陽能加熱器，通過速熱防凍復(fù)合介質(zhì)高效傳熱，真空保溫，重力超導(dǎo)的新型太陽能低溫采曖系統(tǒng)，達到了高效節(jié)能的目的。

利用太陽能成熟的光熱技術(shù)，提供冬季取暖和生活熱水則是很適用、很經(jīng)濟的解決辦法，在目前原始能源(石油、天然氣、煤電等)緊缺價格上漲的情狀下，是一個很好的選擇。

二、太陽能集熱系統(tǒng)原理

按照技術(shù)設(shè)計要求，采暖用太陽能選擇目前最先進的真空超導(dǎo)管式太陽能集熱器：在零下30℃條件下，仍可產(chǎn)生熱水，可一年四季使用，在冬季仍可產(chǎn)生60℃以上的熱水為供暖系統(tǒng)使用。

本系統(tǒng)是一種不用燃料、不會產(chǎn)生垃圾、不會污染空氣，在零下40℃的氣溫下也不會凍壞的太陽能低溫采曖系統(tǒng)。太陽能集熱器把水加熱后與熱媒水(地暖中的水)進行換熱，在白天可以直接供給供暖系統(tǒng)，并對多余的熱量進行儲存，為夜晚供暖儲熱。

太陽能集熱器的基本安裝形式為：安裝在房頂，面向正南，傾角為15～45度。

三、太陽能集熱器的基本功能

太陽能集熱器選用高效能材料，重量輕、集熱能力強，易于安裝。同時形成標(biāo)準(zhǔn)化，可以按房屋面積進行選配，和具備如下功能：

(一)制熱

通過吸收，將太陽能直接轉(zhuǎn)化為熱能，并通過熱媒水高效輸入室內(nèi)，光熱轉(zhuǎn)換效率比較高，可以滿足房屋供暖的使用要求。

對多余熱量進行儲存，而且輔助能源的取用也很方便，可以選用多種加熱方式為供暖系統(tǒng)提供熱量，保證在采暖期，不間斷供熱。

(二)經(jīng)濟性

一次投資長期收益，無污染、既經(jīng)濟又環(huán)保，太陽能集熱系統(tǒng)可有效使用超過15年，在解決供暖的同還可以全年為家庭提供充裕生活熱水。

(三)安全與美觀

太陽能集熱器和支架拐角處可使用膠皮進行美觀化粘結(jié)，可達到與建筑物屋頂同顏色，確保色調(diào)一致。

集熱器安裝在屋頂，集熱器支架為4#角鐵，固定在房脊上，由于系統(tǒng)采用干式集熱管，管內(nèi)不走水，整體較輕，每組集熱器重量低于100kg，單位平米的重量低于20kg，且不存在風(fēng)荷載、雪荷載、雨荷載等承重問題。

四、太陽能采暖/熱水系統(tǒng)設(shè)計

(一)太陽能采暖/熱水系統(tǒng)簡介

所謂“太陽能采暖”，指通過太陽能集熱器與儲水箱作為太陽能量采集系統(tǒng)，以低溫地板輻射作為散熱系統(tǒng)為建筑物提供熱量的新型節(jié)能供暖方式。該方式具有舒適性高，節(jié)能效果顯著，便于調(diào)節(jié)和控制等優(yōu)點。

1.系統(tǒng)組成

太陽能供暖系統(tǒng)由太陽能加熱部分、輔助能源保障部分、低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)及生活熱水供應(yīng)等幾部分組成。

(1)太陽能加熱系統(tǒng)由太陽能集熱器、太陽能循環(huán)水泵及儲熱水箱組成，其作用是通過設(shè)置于采光面的集熱器最大限度地收集熱量，并通過儲水箱進行熱量的儲備。

(2)輔助能源系統(tǒng)可由各種類型的常規(guī)能源組成，作為太陽能集熱系統(tǒng)的補充，輔助系統(tǒng)可以在連續(xù)陰雨天氣或其他特殊供暖需求時，滿足供熱需求。

(3)太陽能供暖系統(tǒng)中散熱端應(yīng)考慮到太陽能系統(tǒng)集熱效率等多方面因素進行的選擇。設(shè)計地板輻射采暖的熱媒溫度為30℃～40℃的低溫?zé)崴@使利用太陽能集熱器成為可能。

2.系統(tǒng)特點

(1)系統(tǒng)采用低溫高效平板集熱器，集熱效率高，集熱涂層分普通TXT、鍍黑鉻及德國TINOX等不同類型，供不同用戶的不同需求層次使用。

(2)系統(tǒng)充分利用太陽能進行供熱，減少了對常規(guī)能源的使用。

(3)系統(tǒng)采用地板輻射系統(tǒng)作為散熱末端，增加了供暖系統(tǒng)的舒適性。

(二)太陽能采暖/熱水系統(tǒng)技術(shù)條件

太陽能采暖系統(tǒng)關(guān)鍵因素，除對建筑物本身節(jié)能要求前提條件下，需要解決幾大模塊的問題：

1.系統(tǒng)的全天候運行設(shè)計及控制思路：包括系統(tǒng)的集熱面積設(shè)計、輔助能源設(shè)計及系統(tǒng)整體設(shè)計、控制思路的合理性；

2.集熱系統(tǒng)與建筑的融合：包括集熱器與建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)合型式、附屬設(shè)備及管路布置，在保證系統(tǒng)安全性、可靠性(集熱器類型的選擇、系統(tǒng)的防凍)同時，滿足與建筑的整體協(xié)調(diào)性。

3.系統(tǒng)散熱模塊選擇：采暖系統(tǒng)散熱端應(yīng)選擇與太陽能集熱系統(tǒng)相適應(yīng)的型式。

(三)設(shè)計方案主要考慮的幾個問題

1.系統(tǒng)可采用地盤管式/風(fēng)機盤管供熱方式，以提高太陽能的熱使用率；

2.太陽熱水系統(tǒng)運行方式的合理性、先進性、可靠性；

3.控制系統(tǒng)的全自動化、智能化、先進性、可靠性；

4.太陽能系統(tǒng)的布局與擺放應(yīng)與周圍的建筑物相協(xié)調(diào)，日常維護檢修方便；

5.提高建筑物的保溫節(jié)能效果，例如：吊頂、中空窗戶、保溫墻等，借以提高集熱系統(tǒng)的使用效果，使建筑物的耗能降低；

6.對于居室溫度控制建議采用分室分時控制系統(tǒng)，每個房間和獨立區(qū)域可手動調(diào)節(jié)室溫。

五、太陽能供暖系統(tǒng)的集熱面積設(shè)計計算方法

戶縣地區(qū)屬于太陽能應(yīng)用的二類地區(qū)，正常晴天時(曝輻量≥17000KJ/M2.D)，每M2太陽能集熱器冬季得熱量約為1500kcal：

貴方現(xiàn)有平米采暖面積，按照每m2建筑面積17大卡/小時的散熱量計算，需安裝太陽能集熱器：

居室m2×17kcal×24H÷1500kcal/m2×1.2(計算20%的熱損)≈m2

根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境可利用空間平米，實際安裝平米集熱器

[1]方歡,魏言,陳相程.基于綠色便捷農(nóng)村太陽能采暖系統(tǒng)的設(shè)計[J].科技風(fēng),2015,22.

[2]高新宇,范伯元,張紅光.太陽能采暖系統(tǒng)在新農(nóng)村建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].太陽能學(xué)報,2009,12.

陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院自然科學(xué)類研究項目《太陽能采暖系統(tǒng)在戶縣村鎮(zhèn)地區(qū)的設(shè)計與技術(shù)研究》成果之一。(項目編號：Gfy16-42)

韓佳(1984.11-)，男，畢業(yè)于陜西科技大學(xué)機電學(xué)院材料成型與控制專業(yè)，大學(xué)本科，講師。