太陽(yáng)能采暖綜述

李少帥 胡蓉蓉 孔順蓮

摘要：我國(guó)的建筑能耗中，北方寒冷地區(qū)的采暖能耗占了相當(dāng)大的比例。利用太陽(yáng)能來(lái)滿足生活熱水、供暖等能耗的要求具有巨大的節(jié)能效益，因此，太陽(yáng)能采暖技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。太陽(yáng)能光熱技術(shù)目前已經(jīng)成為現(xiàn)代太陽(yáng)能利用的不可或缺的部分，新能源的發(fā)展離不開太陽(yáng)能光熱技術(shù)的利用。本文將闡述太陽(yáng)能光熱利用技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展情況。

關(guān)鍵詞：光熱技術(shù);采暖;應(yīng)用技術(shù)

0???? 引言

由于人類對(duì)能源需求的日益增長(zhǎng)，常規(guī)能源的日益短缺，能源利用情況緊張，而常規(guī)能源的大量使用必將對(duì)環(huán)境造成不利影響。世界各國(guó)為尋求能源安全和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，將戰(zhàn)略目光轉(zhuǎn)向可再生能源的開發(fā)。太陽(yáng)能是最理想的可再生能源，具有清潔、無(wú)污染、輻射總功率巨大且取之不盡的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)和利用太陽(yáng)能是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。人類利用太陽(yáng)能的歷史非常悠久，太陽(yáng)能熱利用的技術(shù)也最為成熟[1]。

1???? 太陽(yáng)能采暖的背景

中國(guó)北方廣闊地區(qū)由于地理位置原因，冬季寒冷一般集中供暖從每年的11月 15日開始到次年的3月15日停止供暖，具體時(shí)間根據(jù)具體氣候情況有所不同，例如東北地區(qū)、青藏高原地區(qū)等。但在這些地區(qū)，除延長(zhǎng)集中供暖時(shí)間外，其余時(shí)間仍有前后兩個(gè)月左右，室外溫度明顯回升，但在室內(nèi)老人、體弱者、久坐者仍會(huì)感到體感溫度偏低，如要人體在室內(nèi)感到舒適，仍需進(jìn)行少量熱量補(bǔ)充。此時(shí)室內(nèi)外溫差較大，此時(shí)利用太陽(yáng)能光熱采暖效率一年中最高，且能用戶反饋較好，因此基于此背景下，提出在這些地區(qū)廣泛應(yīng)用太陽(yáng)能光熱輔助采暖的建議。

2???? 太陽(yáng)能采暖

2.1? 太陽(yáng)能采暖的定義

太陽(yáng)能采暖：是指將分散的太陽(yáng)能通過(guò)集熱器（例如：平板太陽(yáng)能集熱板、真空太陽(yáng)能管、太陽(yáng)能熱管等吸收太陽(yáng)能的收集設(shè)備）把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成方便使用的熱水，通過(guò)熱水輸送到發(fā)熱末端（例如：地板采暖系統(tǒng)、散熱器系統(tǒng)等）提供房間采暖的系統(tǒng)，我們稱之為太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱太陽(yáng)能采暖。其結(jié)構(gòu)形式是分為真空的管式太陽(yáng)能熱水器以及平板式太陽(yáng)能熱水器。我國(guó)主要應(yīng)用的是以真空管道式為主的。

2.2? 太陽(yáng)能采暖的工作原理

首先是吸熱的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程是太陽(yáng)輻射透過(guò)真空管的外管，被集熱器鍍膜吸收之后沿著內(nèi)管壁傳遞到管內(nèi)的水。而管內(nèi)的水在吸熱之后溫度就會(huì)上升，隨著比重減小而上升，從而形成一個(gè)向上的動(dòng)力，就構(gòu)成了一個(gè)熱虹吸系統(tǒng)。隨著熱水的不斷上移并儲(chǔ)存在儲(chǔ)水箱上部，同時(shí)溫度較低的水沿管的另一側(cè)不斷補(bǔ)充如此循環(huán)往復(fù)，最終整箱水都升高至一定的溫度。

其次是循環(huán)管路。使用的一般都是按照自然循環(huán)的方式來(lái)運(yùn)作的，不存在外在的動(dòng)力。因?yàn)樘?yáng)能熱水器的集熱的面積并不大所以我們不采用管道循環(huán)的方式。

再次就是頂水式使用的過(guò)程。由于頂水工作的優(yōu)點(diǎn)是供水壓力來(lái)自于自來(lái)水壓力，比自然重力式壓力更大[2]。

2.3? 太陽(yáng)能采暖的組成結(jié)構(gòu)

太陽(yáng)能取暖設(shè)備主要構(gòu)成部件：太陽(yáng)能集熱器（平板太陽(yáng)能集熱器、全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器、熱管太陽(yáng)能集熱器、U型管太陽(yáng)能集熱器等），儲(chǔ)熱水箱、控制系統(tǒng)、管路管件及相關(guān)輔材、建筑末端散熱設(shè)備等組成。

3???? 太陽(yáng)能采暖的優(yōu)勢(shì)及注意

3.1? 太陽(yáng)能采暖的優(yōu)勢(shì)

1）??? 太陽(yáng)能采暖是一項(xiàng)環(huán)保工程。它與普通的采暖方式不同的是熱源不同，即普通采暖是燃煤、電、油、氣等，而太陽(yáng)能采暖是利用無(wú)污染、可再生的太陽(yáng)能。

2）??? 太陽(yáng)能采暖經(jīng)濟(jì)效益顯著。太陽(yáng)能采暖一般3-5年即可收回投資成本，而它的使用壽命一般在20年左右，所以它的經(jīng)濟(jì)效益也是十分顯著的。

3）??? 節(jié)能減排。以華園新能源工程公司生產(chǎn)的太陽(yáng)能采暖設(shè)備為例，它可以實(shí)現(xiàn)采溫送暖及傳輸蒸汽等等并且配有自動(dòng)裝置，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和自動(dòng)化。由于太陽(yáng)能采暖清潔安全，不會(huì)產(chǎn)生傳統(tǒng)燒煤采暖爐一氧化碳中毒的危險(xiǎn)，也不會(huì)發(fā)生燙傷等意外。適用于大型建筑，如學(xué)校、辦公室、工廠、養(yǎng)殖溫室等。安裝太陽(yáng)能采暖工程，還可以免費(fèi)獲得洗浴熱水，是一舉多得的節(jié)能減排工程。

3.2? 太陽(yáng)能采暖的注意事項(xiàng)

1）??? 集熱面積的設(shè)計(jì)，靠考慮整個(gè)冬季建筑物需要的一個(gè)平均熱量，太陽(yáng)能集熱設(shè)備配的大，造價(jià)高，浪費(fèi)設(shè)備和資金，配的數(shù)量少達(dá)不到節(jié)能效果。所以配置太陽(yáng)能面積非常重要。

2）??? 考慮熱量?jī)?chǔ)備，太陽(yáng)能時(shí)間性很強(qiáng)，白天充足，夜間是零，和我們需要采暖的過(guò)程從時(shí)間上是完全相反的。但是由于建筑物有熱惰性，在配合一定的蓄熱設(shè)備，我們完全有能力把熱惰性產(chǎn)生的時(shí)間差人為的改變和調(diào)節(jié)，使之和我們的需要想符合！熱惰性在太陽(yáng)能采暖的設(shè)計(jì)過(guò)程中非常重要。

3）??? 太陽(yáng)能采暖和地板采暖相結(jié)合能夠達(dá)到最節(jié)能的采暖系統(tǒng)。

4???? 發(fā)展前景

目前，太陽(yáng)能作為一種清潔新能源必是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具影響力和決定力的技術(shù)領(lǐng)域之一，新能源的發(fā)展離不開太陽(yáng)能光熱技術(shù)的利用。太陽(yáng)能光熱技術(shù)的發(fā)展將會(huì)在中國(guó)西部廣大的寒冷、地形多樣和零散的生活條件中發(fā)揮著非常獨(dú)特的作用。未來(lái)太陽(yáng)能開發(fā)利用的重要方向，就是用太陽(yáng)能光熱技術(shù)全方位地解決建筑內(nèi)熱水、采暖、空調(diào)和照明，最終將太陽(yáng)能光熱技術(shù)與建筑結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一體化研究與實(shí)施，同時(shí)這也是整個(gè)太陽(yáng)能行業(yè)日趨占據(jù)市場(chǎng)的根本所在。

太陽(yáng)能中高溫?zé)崂檬袌?chǎng)是沉睡的巨人。具有太陽(yáng)能熱水和太陽(yáng)能采暖空調(diào)雙重功能的太陽(yáng)能組合系統(tǒng)正日益受到國(guó)外太陽(yáng)能行業(yè)的重視。國(guó)外已經(jīng)設(shè)計(jì)和安裝了多種類型的太陽(yáng)能組合系統(tǒng)，其中大都已進(jìn)入市場(chǎng)，并且市場(chǎng)份額正在逐步擴(kuò)大。我國(guó)很多太陽(yáng)能企業(yè)也在太陽(yáng)能采暖方面作了嘗試，部分示范工程效果還不錯(cuò)，如國(guó)際新能源市場(chǎng)、北京平谷、內(nèi)蒙包頭等工程，這無(wú)疑是另一個(gè)巨大的市場(chǎng)商機(jī)。

5???? 結(jié)束語(yǔ)

太陽(yáng)能的各類熱利用技術(shù)是世界各國(guó)爭(zhēng)相開發(fā)、發(fā)展的重要技術(shù)措施，也是我國(guó)政府在政策上大力鼓勵(lì)、扶持的技術(shù)，并已在部分具體應(yīng)用方面取得了重要成果，且已經(jīng)日漸成熟并形成了產(chǎn)業(yè)。我國(guó)也需要繼續(xù)加大這方面的技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)實(shí)踐，使太陽(yáng)能的熱利用技術(shù)走在世界的前列[3]。

參考文獻(xiàn)：

[1]竇蓉.太陽(yáng)能采暖的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用[J].河南建材，2013，（1）：166-169.

[2]李忠義，太陽(yáng)能熱利用技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)淺析[J].科技論文與案例交流，2014.04.130：32-33.

[3]郝華麗.太陽(yáng)能熱利用技術(shù)概述[J].智能城市，2016.08.258：309.