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太阳能技术在供暖中的应用

来源:天津七八点太阳科技有限公司    发布时间:2019-03-04 00:51:36    点击:

  


  摘 要:太阳能供暖系统已在民用住宅建设项目中得到应用,特别是在太阳能热水、供暖等大中型工程中,在商业运作上也逐渐发现了市场的巨大潜力。但是,太阳能供暖系统的设计必须遵守有关原则,首先应考虑太阳能供暖系统与建筑的结合,力争达到太阳能建筑一体化;另外,无论既有建筑还是新建建筑必须符合节能建筑要求,才能达到建设投资省、运行能耗底、运行费用少的目标。

  本期论坛阐述了太阳能技术在供暖中的应用,并研究了太阳能供暖系统的组成、运行原理、主要设计参数和经济运行效益等,并提出了一种利用太阳能资源集辐射供暖、洗浴、制冷于一体的联合系统,也可称为三位一体太阳能综合应用系统。

  关键词:太阳能;供暖;综合应用;三位一体

  1 太阳能供暖系统设计范例

  据文献介绍,目前国内太阳能供热水系统技术比较成熟,而太阳能供暖系统才刚刚起步,在供暖系统上还存在很多问题需要研究,作者通过已实施的工程了解到太阳能供暖系统由于设计不合理,而采用较大的储热水箱蓄热,增加占地面积及投资费用,没有充分利用太阳能低温运行的特点,有效地将热量最大释放在室内。

  另外,北方地区夜间防冻、夏季真空管集热器爆管等问题长期阻碍太阳能供暖的技术发展。因此,作者从国外及国内多项太阳能供暖系统中进行优化组合,总结出一套适合中国国情的较完善的太阳能供暖系统。已在部分工程中得到应用,证明本太阳能供暖系统设计合理、运行可靠。

  作者认真总结国外及国内己运行的太阳能热水系统,采用先进的理念设计一套较完善的太阳能供暖系统,辅助加热设备选用空气源热泵。截至目前,该套系统已投入运行,反映良好,现将这套系统的设计特点及运行原理作如下阐述。

  2 太阳能热水系统设计理念

  


  图1 太阳能供暖系统设计原理图

  如图1所示,本套太阳能供暖系统在冬季提供部分供暖热源,非供暖期提供足量的生活热水,为确保冬季室内达到舒适的温度环境,在本套设计中加空气源热泵供暖系统,形成集四季洗浴、冬季供暖、夏季空调三位一体的综合应用系统。

  3 太阳能热水系统、热泵供暖供冷原理

  3.1 本系统中太阳能产生的热水可通过生活水箱提供一年四季生活热水。

  3.2 本系统夏季启动空气源热泵供冷系统,冷水可经过地暖的盘管或风机盘管来降低室内温度,达到舒适的温度环境。

  3.3 本系统冬季太阳能热水分两支分别经生活水箱、供暖水箱,确保生活热水及供暖热水满足需求,如晚上太阳能不足时可启动空气源热泵供暖系统供暖。

  4 太阳能热水系统控制技术

  4.1 太阳能集热循环采用温差控制、强制循环的落空系统,较好地解决了北方地区夜间或阴天太阳能集热器内存水冻裂问题。

  太阳能集热循环工作原理是根据太阳能集热器和供暖水箱的温差控制集热器一次循环泵启停,当集热器温度高于供暖水箱设定值时,一次循环泵启动,太阳能集热器优先不断将生活水箱加热,生活水箱内温度达到设定值时关闭阀门,此时太阳能集热器不断将供暖水箱中的热水加热,当温差低于设定值时,一次循环泵停止,室外太阳能集热器和系统中的水受重力作用回落至供暖水箱,采用系统落空技术替代国内外常采用的防冻液防冻措施,防止太阳能集热器和管道系统腐蚀,并解决冬季集热器内及系统中存水冻裂问题,从而减少工程造价,已通过工程实际运行,证实本系统防冻简单、运行可靠。

  4.2 供暖水箱与供暖末端辐射供暖地面设有二次循环泵,当集热器收集热量进入供暖水箱时,二次循环泵立即启动,取消了中间换热过程,提高了热水系统效率,充分利用太阳能低温运行的特点,有效地将热量输送到室内地面,减小供暖水箱体积,节省工程投资。供热水箱体积应通过计算确定,供暖水箱选型时应考虑太阳能集热器、供暖水箱至集热器之间管道系统的存水量。

  4.3 本系统较好地将集热器与供暖末端组成最佳搭配。众所周知,供暖末端选用低温辐射供暖技术,供暖所需要的低温热水在35℃~55℃之间,正好是太阳能集热器所能提供的适合温度。

  另外,在供暖系统中将供暖水箱中的热能传送给地板,以加热盘管为散热体,以整个填充层及地面作为散热面,将地面视为一个极大的储能元件(贮水箱),将太阳能集热有效热量源源不断地输送至地面,使其以辐射方式传播至室内从而达到供暖、储能的目的。

  使用地暖末端贮存热量有两个功能,一是冬季利用太阳辐射达到较强的蓄热功能,二是当太阳能集热器夜间及阴雨天无太阳辐射时,将供暖末端已贮存的热量释放至室内,确保室内温度达到设计要求。综上所述,将太阳能集热器与低温辐射末端组成供暖系统应是最佳的选择。

  5 结论

  经过以上的分析,得出以下的结论:

  5.1 本太阳能供暖系统设计方案,为冬季提供部分供暖热量,夏季采用空气源热泵,为夏季提供空调冷量,一年四季提供足量生活热水,设计方案切实可行,是今后太阳能光热利用的重要趋势之一,将逐步解决日益紧缺的能源问题。因此,本设计方案将越来越受到人们的欢迎。

  5.2 太阳能供暖系统设计方案,应综合供暖效果,太阳能供暖系统的规摸不宜太大,太阳能贡献率一般控制在60%以下,太阳能集热器面积和建筑供暖面积比值一般保持在1:5~1:10之间。

  5.3 太阳能供暖系统一次循环泵停泵,应采用系统落空技术,供暖水箱体积应与集热器面积及管道系统相匹配。

  由此可见,太阳能供暖系统已在民用住宅建设项目中得到应用,特别是在太阳能热水、供暖等大中型工程中,在商业运作上也逐渐发现了市场的巨大潜力。

  但是,太阳能供暖系统的设计必须遵守有关原则,首先应考虑太阳能供暖系统与建筑的结合,力争达到太阳能建筑一体化;另外,无论既有建筑还是新建建筑必须符合节能建筑要求,才能达到建设投资省、运行能耗底、运行费用少的目标。




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