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太阳能为主的采暖工程技术构成与效果分析

文章出处:炫坤科技人气:-发表时间:2016-04-18 00:00:00【
摘要 : 使用太阳能为主、因地制宜、多能互补供热采暖在我国北方小城镇及农村还是非常实用的,其节能减排效益显著,具有较好的经济效益和社会效益。随着我国建筑节能及环境保护的加强,“太阳能+多能源互补”采暖技术模式将是小城镇及广大农村未来分布式冬季采暖的大趋势。对于该系统不足之处主要是夏秋季余热的利用和处理以及全玻璃太阳能真空集热管的可靠性,二者有待进一步研究解决。

主动式太阳能采暖节能效果明显。在借鉴前人经验的基础上,自2010年以来,河北省太阳能利用行业协会及相关市新能源办公室,分别在山海关区(冀北)和邢台 临城县(冀南)、廊坊固安县(冀中)开展了试点研究。系统集成形式为:太阳能集热单元(含管路、配件)、热能补充单元(生物质炉或燃气炉)、室内散热单元 (地埋管或风机盘管)、自动控制循环单元、房屋外墙保温与门窗保温单元、防雷避雷单元六部分组成。施工按照相关国标或建筑行业标准执行。

一、集热系统原理说明

太阳能集热系统主要包括太阳能集热器、太阳能储热水箱、循环管道、自动控制系统等。

1 自动上水

定水位补水:当储水箱水位低于设定值时,补水电磁阀自动打开,将储热水箱内的水位补充至设定值时自动关闭。温控补水:当储热水箱温度高于设定值,且水位低于设定值时,打开补水电磁阀补水至设定水位或水温低于设定值时,停止补水。


2 集热温差循环

当集热器温度与储热水箱中的水温温差大于设定值时,对应的集热循环泵启动,将集热器中热水顶进储热水箱中,当二者温差低于设定值时,循环泵自动关闭。


3 洗浴、生活用水

在水箱内中上部安装盘管,自来水在增压泵的作用下通过水箱内排管,并吸热增温满足洗浴及生活热水需求。


4 防冻加热

冬季当集热器室外管路最不利点温度低于5℃(可调)时,自动开启循环防冻和自动关闭。


5 采暖循环

采暖期间,储热水箱温度与采暖系统终端温度温差达到设定值时,采暖循环泵自动启动,温差低于设定值时,循环泵自动关闭。


6 辅助加热

当遇到阴雨天气或极端天气时,太阳能系统不能满足日常用热时,使用生物质锅炉为储热水箱辅助加热,采用自然循环模式。


7 防干烧循环

当集热器温度高于95℃,且仅高于水箱温度2~10℃范围内,对应的集热循环泵每循环10分钟,停歇20分钟,周而复始循环避免太阳能集热器内温度过高带来危险,从根本上避免真空管发生爆炸。


8 排污维护

非采暖季时,因用热量减少,关闭屋面预留阀门,只运行部分太阳能集热器,并对不运行的太阳能集热器部分进行排污处理,以此避免系统长期高温而降低系统使用寿命。


二、投资

如果是旧房改造,每100平方米旧建筑投资改造约需资金54800元(含外墙保温、门窗改造、地埋散热管路等);如果作为新房建造,地埋散热管、隔热门窗、外墙与屋顶保温一次建造完成,并不在太阳能采暖系统投资之内。因此太阳能为主多能互补采暖系统的投资需包括太阳能集热单元(含换热水箱)、热能补充单元(生物质炉或燃气炉或电热器)、自动控制循环单元、防雷避雷单元,100平方米建筑面积总造价约为36800元。故两种情形的回收期也会不同。


三、 集热效果

全河北省目前已经启用太阳能主动采暖500多户,覆盖张家口、秦皇岛、保定、廊坊、沧州、石家庄、邢台、邯郸,另有山东莱阳。采暖规模从单体100m2~2000m2。对于单户太阳能与建筑面积比例为1:3,辅助热能单元为生物质炉具或燃气炉,冬季可保持室内温度在15℃以上,并保证四季生活热水,系统太阳能保证供能率在70%以上,热能补充单元供能率25%以下,循环等电能消耗占20%以下。10 月中下旬至次年4 月上中旬,室外温度降为10℃以下这一段时间,室内温度保持在15℃以上,采暖期比集中供热加长一个月,而补充的常规能源如电能仅占系统供能的20%以下,可满足当前及今后相当一段时间内的乡镇电力供应水平,得到了乡镇用户的好评。


四、结论

综上所述,使用太阳能为主、因地制宜、多能互补供热采暖在我国北方小城镇及农村还是非常实用的,其节能减排效益显著,具有较好的经济效益和社会效益。随着我国建筑节能及环境保护的加强,“太阳能+多能源互补”采暖技术模式将是小城镇及广大农村未来分布式冬季采暖的大趋势。对于该系统不足之处主要是夏秋季余热的利用和处理以及全玻璃太阳能真空集热管的可靠性,二者有待进一步研究解决。


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