太陽能采暖系統(tǒng)

【學(xué)員問題】太陽能采暖系統(tǒng)有哪些？

【解答】一、太陽能地板采暖

太陽是一個巨大的熾熱球體，中心區(qū)域溫度達幾千度，表面平均溫度約6000K，它以電磁波的形式向宇宙空間輻射能量。我國陸地表面每年接受太陽輻射能相當(dāng)于49000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約等于上萬個三峽工程發(fā)電量的總和。由于太陽本身的特征以及它與地球之間的空間關(guān)系，使得地球大氣層外與太陽光線垂直面上的輻射強度乎是一個定值，但由于地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)以及地軸與公轉(zhuǎn)軌道平面有23°27‘的固定傾角，因此地球表面出現(xiàn)了晝夜交替、季節(jié)變換和雨雪陰睛，使某一點的太陽能量成為一個變化的和間斷性的數(shù)值。但全國三分之二的國土面積每年日照在2200小時以上，年太陽輻射量超過5000兆焦/平方米。

我們主張最好用太陽能地板采暖系統(tǒng)進行采暖。目前我國太陽能熱水器的生產(chǎn)量和保有量均居世界第一，其太陽能真空集熱管技術(shù)已達到世界先進水平，而成本卻相對較低。利用太陽能將水加熱到六、七十度，其效率很高，而地板采暖，水溫在四、五十度就可以達到人們所需要的舒適度。對于普通的民用住宅，采用地板采暖比采用對流采暖節(jié)省約20%的能源。另外地板采暖還有如下的優(yōu)點：垂直溫度場分布比較均勻；在室溫相同的條件下，距地面0.05～0.15m高度的溫度，較對流供暖方式約高8～10℃，對人體生理有益（即腳暖全身皆暖）與對流供暖方式相比，空氣對流減弱，有較好的空氣潔凈度：房間熱慣性較好；平均輻射溫度適當(dāng)，可減少人體輻射散熱；熱源選擇寬闊、靈活，在能提供40℃以上熱水的地方即可應(yīng)用；有利于建筑裝飾，不占使用面積；有利于實施分戶熱計量；減少樓層噪音；使用年限長，維護少。

我們假設(shè)在12月份將水由20℃加熱到50℃，則：

每天每平方米總的熱量：1764000卡=1764千卡；

每公斤的水由20℃加熱到50℃所需要的熱量：

（50-20）℃×1000卡/℃=30000卡=30（千卡）

每天每平方米集熱管可以產(chǎn)生的熱水量為（溫差為30℃）：

1764÷30=58.8kg

因此，只要利用合理，設(shè)計得當(dāng)，太陽能量是完全可以滿足日常的采暖需求的。根據(jù)我們的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，太陽能集熱面積與地板采暖的供熱面積比例可以達到1：5左右。一旦出現(xiàn)連續(xù)的陰天，可以自動使用輔助能源，達到全自動不間斷地板采暖。

二、全自動太陽能地板采暖系統(tǒng)

全自動太陽能地板采暖系統(tǒng)由真空管太陽集熱器、熱水儲罐、輔助能源和地板采暖四部分組成。

要求整個系統(tǒng)的輸水管道必須采用帶有阻氧層的塑料管材。目前在國內(nèi)，絕大部分的地板采暖系統(tǒng)和暖氣片連接用管都沒有使用阻氧管，這給今后的使用留下了隱患。因為塑料管材和金屬管材相比有一個很大的特點，分子間結(jié)構(gòu)非常大，屬于高聚合物，氧分子可以通過這個縫隙穿入到水體當(dāng)中去。如果是普通的塑料管材，不加阻氧層，氧的透入量是100%（相當(dāng)于每2天給整個系統(tǒng)換一次新水），如果要給它加了阻氧層之后，他的氧透入率減少了99.6%（相當(dāng)于每125天給整個系統(tǒng)換一次新水），有氧存在會對水體產(chǎn)生什么樣的危害呢？主要有兩條，一個是對于有鋼存在的，即系統(tǒng)里面有鋼質(zhì)產(chǎn)品存在的時候產(chǎn)生腐蝕，從而影響整個系統(tǒng)的壽命；另外一個就是水體里面，如果有氧氣存在的時候，容易有水藻的滋生，水處理的再干凈，也是含有大腸桿菌之類的微生物，在有氧的情況下會不斷的繁殖，作為地板采暖的管道，十年可能只附著了一層綠蘚，但50年的使用時間里面，這個膜很容易把管道堵塞掉，最直接的就是影響到它導(dǎo)熱的效能。在德國和歐洲一些國家，已經(jīng)開始強制執(zhí)行采暖管材一定要有阻氧層，我們國家的地板采暖的規(guī)范里而也提到了建議，是建議但沒有強制執(zhí)行，因為現(xiàn)在因內(nèi)生產(chǎn)的管材幾乎是不帶阻氧層的。規(guī)范里面建議要求使用阻氧層的管材，或者是水體里面增加阻氧劑。

真空管太陽集熱器和熱水儲罐組成一個獨立的回路，該回路由一個具有兩個溫控回路Wl、W2的溫度控制柜控制。Wl測量真空管太陽集熱器水箱的溫度，W2測量熱水儲罐的水溫，要求當(dāng)Wl大于60℃（溫度可以由用戶設(shè)置，下同）時，打開電磁閥1，延時數(shù)秒啟動熱水泵，當(dāng)Wl=W2時，關(guān)閉電磁閥1和熱水泵。當(dāng)W2大丁45℃，要求（Wl-W2大于20℃才能打開電磁閥1和熱水泵；當(dāng)Wl=W2時，關(guān)閉電磁閥1和熱水泵。當(dāng)W1=5℃時，打開電磁閥2，將集熱器的水放掉。

輔助能源、熱水儲罐和地板采暖形成一個獨立的回路。輔助能源可以是燃氣爐、電加熱器、熱泵等，自帶一個熱水泵，并且具有兩個溫控回路Fl和F2.Fl測量進水口的溫度，要求當(dāng)水溫低于40℃時，啟動輔助能源，如點火、通電等：當(dāng)水溫高于40℃時，關(guān)閉輔助能源。F2測量地板采暖的室內(nèi)溫度，要求當(dāng)室內(nèi)溫度高于22℃時，停止熱水泵的運轉(zhuǎn)，低于18℃時，啟動熱水泵，使地暖系統(tǒng)循環(huán)。

熱水儲罐要求具有高的保溫性能，對所有進出管道的節(jié)點也要做到非常好的保溫措施。溢水管采用單向閥，當(dāng)儲罐內(nèi)壓力升高，向外排水或排氣，反之，壓力降低到負壓時，不得回吸外界空氣；補水排污管也為單向閥，要求儲罐內(nèi)壓力為負壓時，自動補充經(jīng)過處理過的低氧含量的水。

地板采暖系統(tǒng)可根據(jù)采暖面積的大小，決定使用分水器的類型和數(shù)量。同時要求采用地板采暖的建筑物其保溫性能越高越好。

三、簡易型太陽能采暖系統(tǒng)

運用這個系統(tǒng)，我們可以對現(xiàn)有的非集中供暖的住宅進行改型。對于城鎮(zhèn)中住小區(qū)的家庭，有的是地板采暖，有的是暖氣片采暖，不管是什么樣的采暖方式，都會有帶一個溫控回路的燃氣爐作為采暖的能量源。只要在燃氣爐的進水口前串聯(lián)一個小型的熱水儲罐，同時該儲罐與室外的真空管太陽集熱器形成一個簡易的定溫放水的回路即可達到太陽能采暖的目的。

對于廣大的農(nóng)村家庭，可以更加簡單地運用這套系統(tǒng)。輔助熱源可以使用家里做飯用的煤爐，每日三餐和燒水時補充一下熱量，一個采用定溫放水的8平方米左右的真空太陽能集熱器完全可以滿足一家日常的采暖需求。使用3～4年即可收回所有投資。

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。

太陽能熱水系統(tǒng)是將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能以加熱水的裝置。通常包括太陽能集熱器、貯水箱、泵、連接管道、支架、控制系統(tǒng)和必要時配合使用的輔助能源。

太陽熱水系統(tǒng)主要由太陽集熱系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成，主要包括太陽集熱器、儲熱水箱、循環(huán)管道、支架、控制系統(tǒng)、熱交換器和水泵等設(shè)備和附件。太陽集熱系統(tǒng)是太陽熱水系統(tǒng)特有的組成部分，是太陽能是否得到合理利用的關(guān)鍵。

太陽能采暖系統(tǒng)主要由真空管集熱器、儲熱保溫水箱、地板采暖系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等組成，可分為以下三個部分了解整體系統(tǒng)的運行：

1、太陽能照射真空管，真空管集熱器把水加熱，通過循環(huán)系統(tǒng)將熱水儲存在保溫水箱中。如下圖所示：集熱器可以將水加熱到50度，此時紅色箭頭所示為加熱水循環(huán)，水溫可達到系統(tǒng)要求，所以電加熱是關(guān)閉的狀態(tài)；

2、水溫達到系統(tǒng)要求，通過換熱器將熱量換到地暖盤管中，再由地面均勻地向室內(nèi)敷設(shè)熱量，地板采暖系統(tǒng)如箭頭所示進行系統(tǒng)循環(huán)；

3、當(dāng)太陽能集熱達不到地暖系統(tǒng)所需溫度，開啟電加熱保證水溫，如圖所示，電加熱為紅色開啟狀態(tài)。

太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)遵守的國標(biāo)：

太陽熱水器系統(tǒng)設(shè)計、安裝及工程驗收技術(shù)規(guī)范GB/T18713-2002

太陽熱水系統(tǒng)性能評定規(guī)范 GB/T20095-2006

民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 GB/T50364-2005

不同于一般安裝在室內(nèi)的電熱水器、燃氣熱水器，太陽能熱水器都是安裝在室外，因此，還需要考慮室外環(huán)境情況，主要是以下幾點：

（1）固定：防風(fēng)固定一定要做好，一般安裝都采用鋼絲繩牽住太陽能支架，固定到周圍比較堅固結(jié)實的地方，這樣經(jīng)濟節(jié)約；另一種方法是預(yù)埋按章底座，將太陽能固定在底座上，相比鋼絲繩，雖然造價會高一些，但是使用更加安全放心。

（2）防雷：太陽能熱水器多安裝在樓頂，屬于建筑物最高的地方，最好是在距離熱水器50公分的地方安裝上避雷設(shè)施，并且與建筑物避雷系統(tǒng)的地下引線相連接，起到避雷的作用。

（3）保溫：一般情況下，室外管道越短越好，并且做好保溫、固定工作，包好保溫料，保證冬季寒冷條件下管道不致凍裂；固定好管道，則可以防止大風(fēng)等惡劣天氣下，不致?lián)u擺。更多內(nèi)容請關(guān)注太陽能產(chǎn)業(yè)資訊雜志官微獲取。

來源：搜狐科技