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浅谈太阳能采暖系统设计摘要：太阳能采暖系统是以太阳能作为热源，供给建筑物冬季采暖和全年其他用热的系统。本文介绍了太阳能采暖系统原理及主要设备情况，并指出了系统设计中需要注意的一些问题。 关键词：太阳能集热器采暖系统 节能 中图分类号：TK511 文献标识码： A 文章编号： 1前言 随着国民经济的发展，能源需求量日益增加，能源利用情况紧张，而常规能源的大量使用必将对环境造成不利影响。太阳能作为可再生能源的一种，取之不尽，用之不竭，同时又不会增加环境负荷，将成为未来能源结构中的重要组成部分。我国属太阳能资源丰富的国家之一，年辐射总量大约在3300-8300MJ/(m2．a)[1]，全国2/3以上面积地区年日照小时数大于2000h，每年陆地接收的太阳辐射能相当于2．4万亿标准煤，具有太阳能利用的良好条件。在建筑能耗中，生活热水、供暖能耗占了相当的比例，利用太阳能来满足生活热水、供暖这些低品位能耗的要求具有巨大的节能效益，因此，太阳能采暖技术越来越受到人们的重视。 2 太阳能采暖系统及设备 太阳能采暖系统分为主动式和被动式两种[2]。被动式太阳能采暖的特点是通过建筑的朝向和周围环境的合理布置、内部空间和外部形体的巧妙处理，以及建筑材料和结构构造的恰当选择，使建筑物在冬季能充分地收集、存储和分配太阳热，因而建筑物室内可以维持一定的温度，达到取暖的效果。被动式太阳能采暖在我国的东北及西北较寒冷地区发展很快。主动式太阳能采暖系统如图1所示，系统由太阳能集热器、供热管道、散热设备、储热设备和辅助能源等组成。通过太阳能集热器收集太阳辐射能，使其中的热媒被加热，热水沿供热管道送往热用户的散热设备，散热设备将热量散给房间。太阳能集热器相当于常规采暖的热源，当集热器的产热量不足时，则由辅助热源进行补充；当集热器的产热量超过用户的用热量时，则将多余的热量储存在储热器中。 图1 主动式太阳能采暖系统图 1. 太阳能集热器 2. 供热管道 3. 散热设备 4. 储热器 5. 辅助热源 2.1太阳能集热器 我国目前使用的太阳能集热器可分为两类：平板型和真空管型[3]。真空管型因构造的不同可分为:全玻璃真空管集热器、热管真空管集热器、U形管真空管集热器等。由于太阳能采暖系统与建筑结合紧密，因而对集热产品与建筑的结合、故障率、使用寿命等性能要求较高，平板集热器结构简单，抗压，抗外力冲击，适合承压运行，从整体外观、结构强度、安装运行等方面都非常适合与建筑相结合。在热性能方丽，尽管平板集热器的保温性能不如真空管集热器，但由于其有效采光面大于真空管集热器，因此其热效率高于真空管集热器。平板型太阳能集热器具有采光面积大、结构简单、运行安全可靠、投资成本较低、维护管理方便、使用寿命长等优点，已应用于生活热水供应、供暖空调工程、温水养殖等领域。太阳能采暖工程中，非才能季能源过剩，真空管集热器易发生爆管、真空度降低等问题，而平板集热器则能较容易的解决这一问题。因此，目前太阳能采暖工程中，很多项目采用平板型集热器。 2.2储热水箱容积 集热器面积与蓄热水箱容积的合理配比, 对系统的运行、太阳能保证率有很大的影响。国外根据太阳能净保证率大小由太阳能系统提供的、最终传导到系统中的热量与整个热水采暖负荷的比值, 将保证率在35%以内的系统称为部分保证太阳能采暖系统, 在70%以上的系统称为全部保证太阳能采暖系统。应根据系统的太阳能保证率, 选择合适的集热器面积与蓄热水箱容积。为了达到70%的太阳能保证率，需要考虑季节性蓄热设备。将夏天的热量储备，可供冬季采暖使用。国外的集热器面积与水箱容积配比的经验数据为[4]： 集热器面积估算：每10m2建筑面积配比1.5~3m2平板集热器, 或1~2m2真空管集热器。 蓄热水箱容积:每m2集热器吸热面积需要配备250-1000L的蓄水设备 2.3辅助能源 太阳辐射受昼夜、季节、纬度和海拔高度等自然条件的限制和阴雨天气等随机因素的影响，存在较大的间歇性和不稳定性，因此在太阳能采暖系统中，必须设置辅助热源。辅助热源要根据当地太阳能资源条件，常规能源的供应状况，建筑物热负荷和周围环境条件等因素，做综合经济性分析，以确定适宜的辅助热源及合理的太阳能供暖比例。太阳能采暖中可以选择的辅助热源主要有小型燃油(气)锅炉，城市热网或区域锅炉房、工业废热、电锅炉、电热管、地源热泵及生物质燃料等。 2.4采暖末端 太阳能由于热密度较低，集热温度很难达到较高水平。普通散热器热媒温度要求较高(70℃以上)，而太阳能系统不易达到该出水温度要求，因此，在太阳能采暖系统中，通常采用地板辐射采暖的末端供热方式。地板采暖所需要的低温热水在35-55℃之间，正好是太阳能