太阳能供暖在大理地区应用的可行性调研

张 睿 肖益民 赵翠娥 王 冲 赵晨煜



太阳能供暖在大理地区应用的可行性调研

张 睿 肖益民 赵翠娥 王 冲 赵晨煜

（重庆大学 重庆 400045）

太阳能供暖作为一种节能供暖技术，可降低常规能源消耗，舒适性好。云南大理地区太阳能资源丰富，虽然处于温和地区，但在冬季仍有一定的供暖需求。基于太阳能供暖的优势及大理地区的气候特点，就大理地区居民对冬季建筑环境的感受、供暖现状、太阳能产品的使用情况、对太阳能供暖的看法等问题进行了实地调研，并对该地区推广太阳能供暖的可行性进行了理论分析，认为太阳能供暖在大理地区的推广具有一定的可行性。

太阳能供暖；大理地区；可行性分析

0 引言

我国正处于高速发展时期，各方面能耗巨大，其中建筑能耗已达到社会总能耗的30%～40%。在全球气候变暖、生态环境日趋恶化、常规能源日趋紧张的大背景下，建筑行业的节能减排受到国家高度重视。我国“十三五”规划明确提出，要推进能源消费革命，大力开发、推广节能技术和产品，强调要实施建筑能效提升和绿色建筑全产业链发展计划。

太阳能供暖技术是当下建筑节能领域的一个热点。太阳能供暖系统，由集热子系统和供热子系统组合而成。集热子系统利用太阳能集热器收集热量，并结合辅助热源为供暖系统提供热水，可以降低常规能源的消耗，减少环境污染；供热子系统多采用低温辐射地板，舒适性好、卫生条件高，不占建筑空间、不影响室内装饰，可以有效利用低温热源。

云南省大理市虽然属于气候温和地区，但冬季也有一定的供暖需求。随着大理区域经济的发展，人民生活水平的提高，居民对住宅舒适性要求也日益提高。传统的局部供暖方式已无法满足居民的舒适性要求。为改变大理地区居民现有的供暖方式，提高居民生活水平和居住舒适性，结合当地太阳能资源丰富的条件，可因地制宜，推广太阳能供暖的应用。

1 大理地区气候条件

大理市位于北纬25°42’，东经100°11’。根据气象数据资料：大理地区年平均温度14.9℃；一年中日平均温度≤+8℃的天数为29天，时间由12月25日持续到01月12日；最冷月一月均温5.34℃，极端最低气温为-4.2℃。大理位于太阳能资源较丰富带，地处高原，大气透明度高，太阳高度角大。冬季平均日照百分率达68%，年太阳辐射量在5800兆焦耳/平方米以上，太阳能资源仅次于西藏、内蒙、青海等地，为太阳能供暖的应用提供了良好的气象条件。

2 调查内容及分析

为调查分析太阳能供暖在大理地区推广的可行性，就居民居住感受、现有供暖方式、太阳能产品的使用情况、对太阳能供暖的看法等问题进行了实地调研，共发放调查问卷160份，收回有效问卷156份。

2.1 居民居住感受

大理虽然位于气候温和地区，但每年十二月到次年二月气温仍处于较低水平。调查结果显示，36%的受访者认为大理地区冬季较冷，5%的受访者觉得寒冷，认为大理冬季气候较暖的仅占10%。

图1 大理居民对冬季建筑环境的感受

图2 大理居民对供暖期长短的看法

2.2 大理地区居民供暖现状

2.2.1 供暖现状调查

所有参与问卷调查的大理人均表示在冬季需要采暖，但对供暖期长短的看法各有不同。调查结果显示，认为供暖期时长三个月及以上的用户高达48%。在受访用户中，采用热水袋、电暖器、炭火等局部热源供暖的用户高达73%。我们调查了这些用户对现有供暖方式的满意度，结果仅27%的用户对现有的供暖方式表示满意。大理地区在供暖方式上仍有很大的改进空间。

图3 大理地区供暖现状

图4 大理居民对现有供暖方式的满意程度

2.2.2 现有供暖方式存在的问题

大理虽然属于温和地区，但大部分居民冬季仍需采暖，且有相当一部分居民采暖期较长。

大理居民在冬季主要依靠电暖器、热水袋、炭火等进行供暖。但现有的供暖方式具有以下缺点：

（1）无论是电暖器、热水袋，还是炭火，都只能够进行局部取暖，供热范围小，无法让整个房间的温度都达到合适的标准。

（2）大理地区秋冬季气候干冷，而电暖器工作时表面温度较高，会使周围空气变得更加干燥。长时间在电暖器旁取暖，皮肤容易失去水分而皲裂，还可能被高温灼伤，造成人体的不舒适。

（3）供暖设备的使用场所受限。电暖器加热时产生光线，在卧室无法使用；受潮容易漏电，在浴室无法使用。

（4）电暖器的功率较大、表面温度较高，存在火灾隐患，操作不当很容易出现安全事故。如果是炭火取暖，还易引发一氧化碳中毒，危害人身安全，污染环境。

2.3 太阳能供暖的推广可行性调查

2.3.1 太阳能供暖的优势

基于现有供暖方式舒适性差，使用场所受限，安全系数低等的限制，结合当地气象资源条件，因地制宜，我们提出在大理地区应用推广太阳能供暖系统。一方面大理地区太阳能资源丰富，冬季日照率高，热负荷小，为太阳能供暖的应用推广提供了有利的客观气象条件；另一方面，太阳能供暖较电供暖、炭火供暖更加绿色环保，且一般采用低温地板辐射供暖，可以很好地解决电暖器等局部热源供暖存在的问题：

（1）低温地板辐射供暖大大提高了室内舒适度。供热范围大，地表温度均匀，室温由下而上随着高度的增加而逐渐下降，给人以脚暖头凉的舒适感受，符合人的生理需求。

（2）地表温度不高，长时间停留皮肤也不会产生不舒适感。

（3）地暖的敷设可以满足卧室、浴室等场所的供暖需要。

（4）不存在中毒危险和火灾隐患。

2.3.2 推广可行性调查

调查结果显示，高达67%的大理人认为太阳能供暖是值得推广的。他们的理由是太阳能供暖节能减排、绿色环保；大理太阳能资源丰富，对比太阳能热水系统在大理地区的高普及率，还可以考虑太阳能供暖和热水供应一体化。

剩余33%的大理人表示采用传统的供暖方式（如热水袋、电暖器等）即可满足需求，太阳能供暖可有可无，但当中大部分受访者仍对太阳能供暖表示欢迎。只有15%的受访者认为，与寒冷地区相比，大理冬季没那么冷，用太阳能供暖取代现有的供暖方式是得不偿失的；31%的受访者担心太阳能供暖系统的成本和日常维护费用过高，但如果政府给予一定的绿色建筑补贴，会考虑使用太阳能供暖；54%的受访者表示，现在对太阳能供暖了解不多，在了解后可能会考虑使用。

图5 大理居民对太阳能供暖的看法

通过调查可知，大多数居民都认为太阳能供暖系统值得在大理地区推广，少部分认为可有可无的居民同样对太阳能供暖的推广持以友好态度。说明该地区推广太阳能供暖具有很好的民意基础。

3 太阳能供暖可行性分析

与太阳能热水器不同，太阳能供暖系统所需集热器的面积要大得多，因此需要通过计算来确定其应用推广的可行性。

考虑到大理地区的居民建筑以多层建筑为主，现以一栋六层居住建筑为例计算供暖所需集热器面积。每层四户，每户建筑面积100平方米，则该楼建筑面积为2400平方米。

在工程中，建筑物辐射供暖热负荷可近似按下式计算：

1=（1-）（1）

式中：1为辐射供暖热负荷，W；为住宅供暖面积热指标，W/m2；为建筑物的供暖面积，m2；为通过窗户传入室内的热量相当于采暖负荷的百分数；为修正系数，=0.8～0.9。

住宅推荐供暖面积热指标为47～79W/m2。大理地区冬季供暖室外计算温度为5.2℃，普遍高于我国其它供暖地区，取面积热指标47W/m2。考虑到大理冬季晴天较多，假设通过窗户传入室内的热量相当于供暖负荷的30%，则该建筑物设计热负荷约为：

1=（1-）=47×2400×（1-0.3）×0.85=67116W/m2

只研究大理地区最冷三个月（12月、1月、2月）所需太阳能集热器面积。已经确定该建筑热负荷为67116W/m2，可以按下式计算出集热器面积：

2=Iη（2）

=1/[2(1-η)] （3）

其中：2为太阳能集热器的集热量，W/m2；为日太阳总辐射照度，W/m2；η为集热器效率，根据经验取0.4；η为系统热损失，取0.2；1为日供暖热负荷，W；为所需集热器面积，m2。

表1 大理地区12月、1月、2月所需太阳能集热器面积计算表

集热器面积可取50m2，热量富余时利用蓄热罐将其储存起来在阴雨天使用，不足的热量可由空气源热泵补充。该建筑屋面面积为400m2，足够安装太阳能集热板，大理地区太阳能供暖是可以实现的。

4 结论与建议

根据当地气象资料和实地调研，通过分析和计算，在大理地区推广使用太阳能供暖是切实可行的。一方面，推广太阳能供暖技术积极响应了国家“十三五”规划的节能减排政策，可以充分利用当地丰富的太阳能资源，有效降低冬季的电力能耗，减少环境污染，为大理地区的可持续发展提供有力支持；另一方面，太阳能供暖能够解决大理地区现有供暖方式存在的诸多问题，大大改善冬季室内环境舒适性，提高当地居民的生活质量，造福民生。

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[6] 江亿,冯雅.对拉萨城市供暖模式的探讨[J].暖通空调, 2013,(6):1-7.

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Feasibility Analysis on the Promotion of Solar Heating System in Dali

Zhang Rui Xiao Yimin Zhao Cuie Wang Chong Zhao Chenyu

( Chongqing university, Chongqing, 400045 )

As a green heating technology, solar energy heating can reduce the conventional energy consumption and provide good thermal comfort. Dali, Yunnan is rich in solar energy resources, although in mild areas, there is still a certain demand for heating in winter. Based on the advantages of solar heating system and the climate characteristics of Dali, local residents’ feelings of building environment in winter, heating present situation, the use of solar energy products, the views of solar energy heating were studied. According to theoretical analysis, conclusion shows that the promotion of solar heating system is feasible in Dali.

solar heating system; Dali area; feasibility analysis

1671-6612（2017）03-304-03

TU83

A

张 睿（1994.11-），女，在读本科生，E-mail：2574036141@qq.com

肖益民（1974.02-），男，博士，教授，博士生导师，E-mail：xiaoyimin1974@126.com

2016-05-24