太阳能采暖系统在户县农村的设计问题探讨

(陕西国防工业职业技术学院；建筑与热能工程学院 陕西 西安 710302)



太阳能采暖系统在户县农村的设计问题探讨

韩佳

(陕西国防工业职业技术学院；建筑与热能工程学院陕西西安710302)

本文介绍了太阳能采暖系统在户县农村地方的设计问题，希望能给同行以借鉴并起到帮助作用。

太阳能采暖系统；设计问题；帮助

一、引言

太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量，目前我们所说的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能供暖系统是新的高科技产品。该产品的能源是太阳能，主要的功能是：在太阳能光——热转化中，通过被动式地接受太阳能辐射光，然后转化为热，为建筑物的取暖设备提供热源，并可以方便的与传统的供热方式互为补充。

该系统是一种以太阳能为热源，以室内整个地面作为散热面，充分利用全面受热式双真空超导集热管太阳能加热器，通过速热防冻复合介质高效传热，真空保温，重力超导的新型太阳能低温采暧系统，达到了高效节能的目的。

利用太阳能成熟的光热技术，提供冬季取暖和生活热水则是很适用、很经济的解决办法，在目前原始能源(石油、天然气、煤电等)紧缺价格上涨的情状下，是一个很好的选择。

二、太阳能集热系统原理

按照技术设计要求，采暖用太阳能选择目前最先进的真空超导管式太阳能集热器：在零下30℃条件下，仍可产生热水，可一年四季使用，在冬季仍可产生60℃以上的热水为供暖系统使用。

本系统是一种不用燃料、不会产生垃圾、不会污染空气，在零下40℃的气温下也不会冻坏的太阳能低温采暧系统。太阳能集热器把水加热后与热媒水(地暖中的水)进行换热，在白天可以直接供给供暖系统，并对多余的热量进行储存，为夜晚供暖储热。

太阳能集热器的基本安装形式为：安装在房顶，面向正南，倾角为15～45度。

三、太阳能集热器的基本功能

太阳能集热器选用高效能材料，重量轻、集热能力强，易于安装。同时形成标准化，可以按房屋面积进行选配，和具备如下功能：

(一)制热

通过吸收，将太阳能直接转化为热能，并通过热媒水高效输入室内，光热转换效率比较高，可以满足房屋供暖的使用要求。

对多余热量进行储存，而且辅助能源的取用也很方便，可以选用多种加热方式为供暖系统提供热量，保证在采暖期，不间断供热。

(二)经济性

一次投资长期收益，无污染、既经济又环保，太阳能集热系统可有效使用超过15年，在解决供暖的同还可以全年为家庭提供充裕生活热水。

(三)安全与美观

太阳能集热器和支架拐角处可使用胶皮进行美观化粘结，可达到与建筑物屋顶同颜色，确保色调一致。

集热器安装在屋顶，集热器支架为4#角铁，固定在房脊上，由于系统采用干式集热管，管内不走水，整体较轻，每组集热器重量低于100kg，单位平米的重量低于20kg，且不存在风荷载、雪荷载、雨荷载等承重问题。

四、太阳能采暖/热水系统设计

(一)太阳能采暖/热水系统简介

所谓“太阳能采暖”，指通过太阳能集热器与储水箱作为太阳能量采集系统，以低温地板辐射作为散热系统为建筑物提供热量的新型节能供暖方式。该方式具有舒适性高，节能效果显著，便于调节和控制等优点。

1.系统组成

太阳能供暖系统由太阳能加热部分、辅助能源保障部分、低温热水地板辐射采暖系统及生活热水供应等几部分组成。

(1)太阳能加热系统由太阳能集热器、太阳能循环水泵及储热水箱组成，其作用是通过设置于采光面的集热器最大限度地收集热量，并通过储水箱进行热量的储备。

(2)辅助能源系统可由各种类型的常规能源组成，作为太阳能集热系统的补充，辅助系统可以在连续阴雨天气或其他特殊供暖需求时，满足供热需求。

(3)太阳能供暖系统中散热端应考虑到太阳能系统集热效率等多方面因素进行的选择。设计地板辐射采暖的热媒温度为30℃～40℃的低温热水，这使利用太阳能集热器成为可能。

2.系统特点

(1)系统采用低温高效平板集热器，集热效率高，集热涂层分普通TXT、镀黑铬及德国TINOX等不同类型，供不同用户的不同需求层次使用。

(2)系统充分利用太阳能进行供热，减少了对常规能源的使用。

(3)系统采用地板辐射系统作为散热末端，增加了供暖系统的舒适性。

(二)太阳能采暖/热水系统技术条件

太阳能采暖系统关键因素，除对建筑物本身节能要求前提条件下，需要解决几大模块的问题：

1.系统的全天候运行设计及控制思路：包括系统的集热面积设计、辅助能源设计及系统整体设计、控制思路的合理性；

2.集热系统与建筑的融合：包括集热器与建筑结构的结合型式、附属设备及管路布置，在保证系统安全性、可靠性(集热器类型的选择、系统的防冻)同时，满足与建筑的整体协调性。

3.系统散热模块选择：采暖系统散热端应选择与太阳能集热系统相适应的型式。

(三)设计方案主要考虑的几个问题

1.系统可采用地盘管式/风机盘管供热方式，以提高太阳能的热使用率；

2.太阳热水系统运行方式的合理性、先进性、可靠性；

3.控制系统的全自动化、智能化、先进性、可靠性；

4.太阳能系统的布局与摆放应与周围的建筑物相协调，日常维护检修方便；

5.提高建筑物的保温节能效果，例如：吊顶、中空窗户、保温墙等，借以提高集热系统的使用效果，使建筑物的耗能降低；

6.对于居室温度控制建议采用分室分时控制系统，每个房间和独立区域可手动调节室温。

五、太阳能供暖系统的集热面积设计计算方法

户县地区属于太阳能应用的二类地区，正常晴天时(曝辐量≥17000KJ/M2.D)，每M2太阳能集热器冬季得热量约为1500kcal：

贵方现有平米采暖面积，按照每m2建筑面积17大卡/小时的散热量计算，需安装太阳能集热器：

居室m2×17kcal×24H÷1500kcal/m2×1.2(计算20%的热损)≈m2

根据现场环境可利用空间平米，实际安装平米集热器

[1]方欢,魏言,陈相程.基于绿色便捷农村太阳能采暖系统的设计[J].科技风,2015,22.

[2]高新宇,范伯元,张红光.太阳能采暖系统在新农村建设中的应用研究[J].太阳能学报,2009,12.

陕西国防工业职业技术学院自然科学类研究项目《太阳能采暖系统在户县村镇地区的设计与技术研究》成果之一。(项目编号：Gfy16-42)

韩佳(1984.11-)，男，毕业于陕西科技大学机电学院材料成型与控制专业，大学本科，讲师。