太陽(yáng)能建筑集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)的思考

尹 吉 胡耀峰 劉 堅(jiān)

（中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司 北京市 100070）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家越來(lái)越看重人與自然和諧發(fā)展，包括保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、可持續(xù)發(fā)展等工作重點(diǎn)。太陽(yáng)的能源極其豐富，合理利用裝置接收太陽(yáng)輻射的能量具有重要意義。近年來(lái)，我國(guó)有關(guān)部門研究了各種利用太陽(yáng)能源的裝置，比如太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)灶等裝置，應(yīng)用效果明顯，極大的減少了國(guó)家能源的損耗，并且在一定程度上減少了社會(huì)發(fā)展對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染。太陽(yáng)能建筑集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)也是用來(lái)利用太陽(yáng)能源的，該建筑系統(tǒng)擁有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，節(jié)約資源的效果也非常明顯，能夠極大的促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展，國(guó)家非常重視太陽(yáng)能建筑的發(fā)展。

1 太陽(yáng)能建筑集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)地域遼闊，接收到的太陽(yáng)輻射量也很大，在我國(guó)歷史長(zhǎng)河中，祖先并沒(méi)有注重太陽(yáng)能的使用。由于現(xiàn)在全球變暖，空氣質(zhì)量下降，環(huán)保與節(jié)能工作的開(kāi)展具有重要意義，關(guān)系到祖孫后代的生存。我國(guó)太陽(yáng)能建筑集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)的應(yīng)用范圍還不夠廣闊，唯一普及的利用太陽(yáng)能的裝置就是太陽(yáng)能熱水器，太陽(yáng)能建筑還沒(méi)有進(jìn)入每家每戶的生活中。同時(shí)由于我國(guó)開(kāi)展太陽(yáng)能研究工作的時(shí)間較晚，所以太陽(yáng)能系統(tǒng)研發(fā)還不夠先進(jìn)。而太陽(yáng)能建筑集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)沒(méi)有普及的重要一點(diǎn)原因就是生產(chǎn)成本和維修成本過(guò)高，不被我國(guó)居民接受。太陽(yáng)能的利用解決了我國(guó)環(huán)境面臨的許多問(wèn)題，希望相關(guān)部門可以深入研究，為我國(guó)人民節(jié)省生活費(fèi)用并提高我國(guó)環(huán)境質(zhì)量。

1.1 太陽(yáng)能系統(tǒng)應(yīng)用得不夠廣泛

從我國(guó)目前太陽(yáng)能源的利用情況來(lái)看，我國(guó)居民對(duì)于太陽(yáng)集熱裝置的使用主要集中于太陽(yáng)能熱水器的使用上，使用范圍有所局限，沒(méi)有達(dá)到研究太陽(yáng)能的目的效果。導(dǎo)致這種情況的主要問(wèn)題就是太陽(yáng)能系統(tǒng)的造價(jià)較高，現(xiàn)在市面上除了太陽(yáng)能熱水器的售賣價(jià)格可以接受之外，其他的太陽(yáng)能設(shè)備造價(jià)都比較昂貴，難以實(shí)現(xiàn)普及，極大的限制了人們的使用。價(jià)格是太陽(yáng)能設(shè)備能否普及的重要因素，有關(guān)部門應(yīng)該采取有效的技術(shù)手段，降低太陽(yáng)能設(shè)備的成本，實(shí)現(xiàn)的全民節(jié)能的愿望，為我國(guó)環(huán)境建設(shè)貢獻(xiàn)一份力量。

1.2 太陽(yáng)能系統(tǒng)研發(fā)不夠先進(jìn)

太陽(yáng)能這個(gè)節(jié)能想法是非常先進(jìn)的，對(duì)全球人類的發(fā)展都有重要意義。美國(guó)是能源消耗的大國(guó)，他們很早就開(kāi)始重視太陽(yáng)能源的發(fā)展與應(yīng)用，太陽(yáng)能的供能體系已經(jīng)非常完善，太陽(yáng)能設(shè)備也得到了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)目前的太陽(yáng)能系統(tǒng)發(fā)展的相對(duì)美國(guó)還是有所落后，太陽(yáng)能系統(tǒng)的細(xì)節(jié)還是存在一些問(wèn)題，比如太陽(yáng)能的熱效率較低等。這些問(wèn)題看似簡(jiǎn)單，但是在具體操作時(shí)還是有不小的難度，我國(guó)科學(xué)家也在不斷地努力，希望早日完善太陽(yáng)能供能體系，給國(guó)民帶來(lái)更環(huán)保的生活方式，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理念，對(duì)我國(guó)的資源節(jié)約有重要意義。

1.3 生產(chǎn)成本和維修成本偏高

我國(guó)的太陽(yáng)能系統(tǒng)發(fā)展得還是很快，但是成本高還是迫在眉睫的一個(gè)問(wèn)題，成本過(guò)高不利于產(chǎn)品普及，保護(hù)環(huán)境的目的顯然也很難達(dá)到。影響太陽(yáng)能設(shè)備成本高的因素包括生產(chǎn)成本高和維修成本高。生產(chǎn)成本高是由于太陽(yáng)能設(shè)備的集熱材料太過(guò)昂貴，同時(shí)熱效率也沒(méi)有到達(dá)理想的數(shù)值，所以對(duì)于集熱與材料的選取是科研工作者應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的。維修成本高就是太陽(yáng)能系統(tǒng)的部件出現(xiàn)問(wèn)題后，拆卸和購(gòu)買都比較復(fù)雜，極大的提高了維修成本，所以科研工作者要調(diào)整太陽(yáng)能系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得每個(gè)零件都較為獨(dú)立，方便維修人員開(kāi)展維修工作，進(jìn)而降低維修成本。

2 較為先進(jìn)的太陽(yáng)能系統(tǒng)

我國(guó)的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱系統(tǒng)雖然體系還不夠完善，但是還是研發(fā)了不少先進(jìn)的太陽(yáng)能系統(tǒng)?？蒲腥藛T仔細(xì)分析了我國(guó)現(xiàn)代太陽(yáng)能系統(tǒng)熱效率低的問(wèn)題，進(jìn)行不同階段的太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)的研究。不同層次的太陽(yáng)能集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)有所不同，應(yīng)用范圍也不一樣，但是具有共性的一點(diǎn)就是相對(duì)傳統(tǒng)太陽(yáng)能集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)，新型系統(tǒng)的熱效率有所提高，能夠在更大程度上滿足用戶的需求。較為先進(jìn)的太陽(yáng)能集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)包括太陽(yáng)能平板集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)、屋頂太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)以及壁掛太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)，他們相對(duì)于傳統(tǒng)太陽(yáng)能集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)有了極大的改進(jìn)，擁有良好的應(yīng)用前景。本文筆者向我們介紹了這些系統(tǒng)的組成成分、成本高低以及其特有的優(yōu)勢(shì)，希望有關(guān)部門可以借鑒。

2.1 太陽(yáng)能平板集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)

傳統(tǒng)太陽(yáng)能集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)的缺陷在于熱效率較低，達(dá)不到理想的供熱效果。太陽(yáng)能平板集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)的組成部分是采集太陽(yáng)能的平板和儲(chǔ)存太陽(yáng)能的單元。在陽(yáng)光充足的白天可以吸收太陽(yáng)的能源，然后到晚上將白天吸收的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)為房屋加熱的效果并且不消耗電能。在具體應(yīng)用時(shí)，用戶要將該裝置嵌在房屋建筑中，節(jié)省了空間又足夠環(huán)保，并且通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)與計(jì)算可以分析出來(lái)，太陽(yáng)能平板集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)的熱效率很高?？蒲泄ぷ魅藛T也在不斷地尋找成本低，儲(chǔ)熱效果好的材料，希望能夠進(jìn)一步提高該裝置的熱效率，以便滿足用戶的需求。

2.2 集中集熱、集中儲(chǔ)熱系統(tǒng)的特點(diǎn)及適用條件

通常將太陽(yáng)能集熱板放置于屋頂，集熱系統(tǒng)選擇了直接加熱、強(qiáng)制循環(huán)方式加熱。產(chǎn)生的熱水在閉式水罐或非承壓水箱中集中儲(chǔ)存，最后通過(guò)各層共用的熱水立管傳輸至各用水單元。而該系統(tǒng)中的輔助熱源選擇了外置加熱系統(tǒng)。太陽(yáng)能建筑集熱與儲(chǔ)熱系統(tǒng)不僅適合于新建建筑，而且在現(xiàn)有高層住宅熱水系統(tǒng)改造過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。集熱器一般選擇分區(qū)或集中布置。冷熱水系統(tǒng)同源同區(qū)，恒溫定時(shí)供水不僅可以有效提高熱水供應(yīng)的高效性，而且還可以有效降低運(yùn)行能耗。該系統(tǒng)在不需分戶計(jì)量的病房、酒店、宿舍等居住類建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.3 集中集熱、分戶儲(chǔ)熱系統(tǒng)的特點(diǎn)及適用條件

太陽(yáng)能建筑集熱板主要放置于屋頂上，集熱系統(tǒng)選擇了間接加熱、強(qiáng)制循環(huán)方式加熱。通過(guò)預(yù)熱分散或循環(huán)管道加熱傳輸至各戶的承壓水箱。輔助熱源選擇了內(nèi)置加熱系統(tǒng)，而且保持各戶獨(dú)立設(shè)置。該系統(tǒng)主要是由換熱水、太陽(yáng)能集熱器、熱水供回水管道、落水水箱、循環(huán)泵組等組成。其中的集中集熱系統(tǒng)選擇了溫差循環(huán)模式控制，分戶供熱系統(tǒng)選擇了定溫循環(huán)和溫差循環(huán)雙重模式控制，控制儀表選擇了智能可編程控制器。該系統(tǒng)在一般建筑物中均可以使用，尤其是在中低端住宅小區(qū)和政府保障性住宅小區(qū)中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

太陽(yáng)能所蘊(yùn)含的資源是巨大的，如果全球都能發(fā)展太陽(yáng)能供能，那么全球的煤氣使用量將大大減少，溫室效應(yīng)以及空氣污染程度也會(huì)大大降低，對(duì)地球的環(huán)境建設(shè)具有重要意義。我國(guó)目前太陽(yáng)能建筑的發(fā)展體系還不夠全面，太陽(yáng)能設(shè)備還沒(méi)有普及，環(huán)保效果不夠明顯。科研工作人員通過(guò)不懈的努力，開(kāi)發(fā)出一系列的普及率高、熱效率高的太陽(yáng)能系統(tǒng)，通過(guò)不斷的測(cè)試與改進(jìn)，希望能給人們帶來(lái)更好的使用體驗(yàn)，為建設(shè)人與自然和諧發(fā)展的理想社會(huì)做出偉大的貢獻(xiàn)。

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