太陽能供暖介紹

1、太陽能供熱采暖系統(tǒng)介紹中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會太陽能綜合利用協(xié)調(diào)組王建新摘要：簡要闡述太陽能供熱采暖系統(tǒng)發(fā)展的原因，介紹系統(tǒng)運行原理。以北京地區(qū)為例，闡釋集熱器面積確定的方法，效益分析，概括說明設(shè)計要點。關(guān)鍵詞：太陽能供熱采暖集熱器面積設(shè)計要點一、太陽能供熱采暖系統(tǒng)太陽能采暖系統(tǒng)是指將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，供給建筑物冬季采暖和全年其它用熱的系統(tǒng)。整個采暖系統(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)組成。太陽能集熱系統(tǒng)部分又由太陽能集熱器、儲水換熱系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、輔助加熱系統(tǒng)、管路系統(tǒng)等組成。我國太陽能資源豐富，太陽能供暖主要適合寒冷地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)的冬季供暖。適用于三層及以下的建筑。二、

2、太陽能供熱采暖發(fā)展的原因1、建筑能耗逐年增加，建筑節(jié)能任務(wù)嚴(yán)重建筑用能是指建筑使用過程中的能耗，主要包括建筑采暖、空調(diào)、熱水供應(yīng)、炊事、照明、家用電器、電梯等。建筑能耗各部分所占的比例:建筑能耗的構(gòu)成采暖空調(diào)熱水供應(yīng)電氣照明炊事各部分所占比例65%15%14%6%采暖空調(diào)能耗在建筑能耗所占比例高達65%。另有數(shù)據(jù)顯示，小城鎮(zhèn)和農(nóng)村的建筑在全社會建筑中所占比重超過70%o全年供熱水和冬季采暖占整年能源消耗的70%£右。近年來，隨著人民生活水平的提高，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村居民，以及夏熱冬冷地區(qū)居民為改善冬季供暖質(zhì)量，采暖能耗逐年增加。2006年底，全國政協(xié)調(diào)研組就建筑節(jié)能問題提交的調(diào)

3、研數(shù)據(jù)顯示：按目前的趨勢發(fā)展，到2020年我國建筑能耗將達到10.9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。10.9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤意味著什么？它相當(dāng)于北京五大電廠煤炭的合理庫存的400倍。每噸標(biāo)準(zhǔn)煤按照中國的發(fā)電成本折合大約等于2700度電；那么，2020年，我國的建筑能耗將達到29430億度電，比三峽電站34年的發(fā)電量總和還要多。2、常規(guī)能源數(shù)量有限，鼓勵利用可再生能源我國能源資源比較豐富，但是人均占有總量較低。特別是石油和天然氣僅為世界平均水平的7.7%?口7.1%。目前煤炭消費占我國一次能源消費的69%比世界水平高42個百分點。常規(guī)能源因其不可再生，逐年減少；經(jīng)濟的發(fā)展也導(dǎo)致了能源耗費的增加，因此，煤炭、電力、石油的價

4、格也一再提升。如何解決建筑能源問題，一直是國家領(lǐng)導(dǎo)人和相關(guān)國家機關(guān)比較重視的問題。鼓勵新民居單體建筑和公用建筑采用太陽能和地源熱泵等綠色低碳的能源，也已經(jīng)成為目前某些相關(guān)單位的重要工作內(nèi)容。建設(shè)部、國家發(fā)展和改革委員會、財政部、人事部、民政部、勞動和社會保障部、國家稅務(wù)總局、國家環(huán)境保護總局頒布的關(guān)于進一步推進城鎮(zhèn)供熱體制改革的意見（建城2005220號）中，在優(yōu)化配置城鎮(zhèn)供熱資源方面提出“要堅持集中供熱為主，多種方式互為補充，鼓勵開發(fā)和利用地?zé)帷⑻柲艿瓤稍偕茉醇扒鍧嵞茉垂??！钡姆结槨Ｒ虼?，提供綠色、清潔、高保證率、高性價比的太陽能供熱采暖，是解決采暖地區(qū)建筑能源問題重要支撐技術(shù)?？梢蕴?/p>

5、高可再生能源的利用范圍，促進改變國民經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)。3、太陽能光熱技術(shù)、建筑節(jié)能保溫技術(shù)成熟我國建設(shè)部批準(zhǔn)了夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，符合標(biāo)準(zhǔn)的保溫節(jié)能建筑逐年增加，為進行太陽能供暖提供了建筑基礎(chǔ)。近些年來，我國太陽能光熱行業(yè)獲得長足發(fā)展，幾噸、幾十噸甚至上百噸的太陽能熱水系統(tǒng)在賓館、酒店、學(xué)校、醫(yī)院等建筑廣泛應(yīng)用，日產(chǎn)幾百噸熱水的大型的太陽能集熱系統(tǒng)已經(jīng)開始應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)，國家也陸續(xù)出臺了相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。在太陽能熱水應(yīng)用發(fā)展的基礎(chǔ)上，許多科研單位、企業(yè)組織工程技術(shù)人員研究光熱在供熱采暖方面的應(yīng)用，并進行了大量的實驗。北京

6、周邊地區(qū)及西北地區(qū)，也建設(shè)了大面積的太陽能供熱采暖試點。太陽能供熱采暖的技術(shù)逐漸成熟，并有太陽能供熱采暖工程技術(shù)規(guī)范為依據(jù)，太陽能供熱采暖因此逐步推廣開來。、太陽能供熱采暖系統(tǒng)運行原理太陽能供暖系統(tǒng)的主要組成部分是太陽能集熱器。需要根據(jù)建筑物所在地區(qū)的太陽能資源、建筑物的保溫節(jié)能狀況和供熱采暖需求等基本數(shù)據(jù)，來計算太陽能集熱器的面積，并選擇適合的太陽能集熱器類型和型號。除嚴(yán)寒地區(qū)外，太陽能集熱器使用的介質(zhì)主要是水。太陽能集熱器將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，冷水變成中高溫?zé)崴?，被運輸?shù)絻崴?，再由管道將熱水輸送到終端散熱系統(tǒng)。散熱器將熱量通過對流或輻射傳遞給供熱空間，回水再輸送到集熱器。這里會運用循

7、環(huán)泵作為循環(huán)系統(tǒng)的動力。安裝自動上水系統(tǒng)和控制循環(huán)泵的溫控器，使系統(tǒng)成為自動控制系統(tǒng)或半自動控制系統(tǒng)，還可以根據(jù)用戶的需求，設(shè)計安裝輔助加熱系統(tǒng)，以備陰雨雪天氣和冬至前后極冷天氣輔助加熱使用。四、太陽能供熱采暖集熱器面積確定方法1、采暖設(shè)計熱負(fù)荷指標(biāo)以北京地區(qū)100平米現(xiàn)有建筑為例。全國主要城市采暖期耗熱量指標(biāo)和采暖設(shè)計熱負(fù)荷指標(biāo)城巾名采暖期大數(shù)(d)采暖室外計算溫度(d)采暖室外平均溫度(d)節(jié)能建筑現(xiàn)有建筑耗熱量指標(biāo)2qh(W/m)設(shè)計負(fù)荷指標(biāo)2qh(W/m)耗熱量指標(biāo)2qh(W/m)設(shè)計負(fù)荷指標(biāo)2qh(W/m)北京120-9-1.620.628.3731.8243.82采暖設(shè)計熱負(fù)荷指標(biāo)

8、，是在采暖室外計算溫度條件下，為保持室內(nèi)計算溫度,單位建筑面積在單位時間內(nèi)需由鍋爐房或其他供熱設(shè)施供給的熱量。根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，北京地區(qū)節(jié)能建筑設(shè)計負(fù)荷指標(biāo)為43.82W/m20即，北京地區(qū)采暖室外計算溫度為-9C的條件下，為保持室內(nèi)計算溫度18C,1itf的建筑面積1小時需要由供熱設(shè)施提供的熱量為43.82W/m2,為方便計算，取45W/m20根據(jù)以上計算，北京地區(qū)現(xiàn)有非節(jié)能1001tf建筑，采暖期一日24小時所需供熱設(shè)施提供的熱量為:108kWh,即388.8兆焦。2、集熱器面積確定直接系統(tǒng)太陽能集熱器總面積按下式計算:Ac=86400QHf(4-1)式中：Ac直接系統(tǒng)集熱器總面積，（m2

9、）;Qh一建筑物耗熱量，（W）;一此處我們設(shè)計按采暖設(shè)計熱負(fù)荷指標(biāo)計算JT一當(dāng)?shù)丶療崞鞑晒饷嫔系钠骄仗栞椪樟浚本┑貐^(qū)取11月、12月、1月、2月、3月的平均值，約為16.04MJ/m2-d。f太陽能保證率，取80%;這個配備比例，除冬至前后兩個月內(nèi)極冷天氣外，晴好的狀況下，可以使建筑物基本不用輔助熱源，也能夠保持室內(nèi)舒適溫度。中一基于總面積的集熱器平均集熱效率，按50%計算；采用冬季集熱效率高的曲尺型集熱器，并采用三高紫金真空管，集熱效率可以提高至55%0q一管路及貯熱裝置熱損失率，按15%計算。經(jīng)計算，集熱器面積為41.5m20考慮降低系統(tǒng)投資，提高系統(tǒng)效益，防止系統(tǒng)在非采暖季過熱因素

10、，可以適當(dāng)增加輔助熱源的比例，降低集熱器配比，根據(jù)經(jīng)驗，北京地區(qū)1001tf的現(xiàn)有建筑，配備集熱器面積在36褶為宜。五、太陽能供暖系統(tǒng)基本設(shè)備1、集熱器的形式2、輔助設(shè)備形式電鍋爐燃?xì)忮仩t燃油鍋爐地源熱泵空氣源熱泵3、全自動控制系統(tǒng)4、儲熱換熱設(shè)備及水箱5、保溫管道了解各種設(shè)備和配件的特點，根據(jù)具體項目的建筑形式和客戶供暖需求,進行合理設(shè)計和匹配。六、太陽能供熱采暖系統(tǒng)效益分析仍以北京地區(qū)100平米現(xiàn)有建筑為例。1、經(jīng)濟效益分析北京地區(qū)100褶的現(xiàn)有建筑，配備36褶集熱器的太陽能供熱采暖系統(tǒng)，整體造價在3.5萬至5萬元之間。一個采暖期內(nèi)，若由太陽能集熱系統(tǒng)供給的熱量的時間為100天，保證率為8

11、0%勺話，則系統(tǒng)每天節(jié)電近44元，整個采暖季會節(jié)省4400元。8-10年收回投資。而太陽能供熱采暖系統(tǒng)的使用壽命在15-20年，其余7-10年的使用，則等于節(jié)約了3到4萬元的能源費用。另外，全年生活用熱水的設(shè)備和能源也會節(jié)省下來，此處不多做計算。2、環(huán)境效益分析根據(jù)2007年中國可再生能源行業(yè)報告數(shù)據(jù)1）每m太陽熱水器節(jié)約能源標(biāo)煤：2150-180kgce/m2）每品太陽熱水器減排：CO300多kgSO2kgNO2kg粉塵3kg3）每m2太陽熱水器年環(huán)境效益：75元由以上數(shù)據(jù)計算出，本項目使用壽命期平均年采暖期可代替其它常規(guī)能源:名稱太陽能集熱回積平米節(jié)能數(shù)量年采暖期138天節(jié)能減排環(huán)境效益值

12、標(biāo)煤36m2165kgce5940kgceCO36m2300kg10800kgSO36m22kg72kgNO36m22kg72kg粉塵36m23kg108kg環(huán)境效益36m275元2700元綜上所述，北京地區(qū)1001tf現(xiàn)有建筑，采用太陽能供熱采暖后，平均每年可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約5.94噸，減少二氧化碳排放10.8噸，減少二氧化硫排放72公斤，減少NG排放72公斤，減少空氣中的粉塵108公斤，項目年環(huán)境效益2700元。目前國標(biāo)太陽能集熱器，若維護到位，實際的壽命可達至20-30年，按保守的20年計算，環(huán)境效益高至54000元，這還沒有考慮通貨膨脹的因素。利用太陽能供熱采暖系統(tǒng)，不僅在冬季享有溫暖舒適的室內(nèi)環(huán)境，而且為保護一片藍(lán)天，維護地球綠色做出了自己的貢獻。七、太陽能供熱采暖系統(tǒng)設(shè)計要點1、太陽能供熱采暖系統(tǒng)應(yīng)納入建筑工程建設(shè)的規(guī)定程序，統(tǒng)一規(guī)劃、同步設(shè)計、同步施工、統(tǒng)一驗收、同時投入使用。2、太陽能供熱采暖系統(tǒng)應(yīng)做到全年綜合利用，采暖期為建筑物供熱采暖，非采暖期向本建筑物或相鄰建筑物提供生活熱水或其他用熱。3、設(shè)置太陽能供熱采暖系統(tǒng)的新建、改建和擴建的供暖建筑物，具建筑熱工與節(jié)能設(shè)計應(yīng)符合或高于所在氣候區(qū)國家、行業(yè)和地方建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和實施細(xì)則的要求。4、太陽能供熱采暖系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)和使用條件采取防凍、防結(jié)露、防過熱、防雷、防雹、抗風(fēng)、抗