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太阳能在别墅地暖系统中设计与分析 　　摘要：从节能环保角度出发，以上海某别墅建筑为实例，分析太阳能集热技术与地板辐射采暖系统相结合的可行性、节能性和经济性。 　　关键词：太阳能集热；别墅地暖；节能 　　1. 引言 　　地板辐射采暖系统（简称地暖系统）是指采暖空间所需要的热量是由置于地板内的供热系统提供的一种供暖方式。与传统的散热片系统相比，地暖系统更符合人体舒适度的要求，也成为国内夏热冬冷地区冬季采暖的重要途径之一。 　　太阳能作为一种清洁的可再生能源，已经成为重要的能源之一；随着技术的不断发展，人们对太阳能集热技术的运用也越来越广泛。下面以上海某别墅建筑为例，探讨太阳能集热技术作为辅助热源与地暖系统的结合。 　　2. 别墅地暖系统 　　通常别墅建筑为单元式建筑，建筑面积较小且具独立性，屋顶多为平面或斜面。同时，别墅建筑与其他住宅或商用建筑相比，建筑高度要低得多，并且别墅周边空间大，在自然光利用方面条件优越。因此适合采用太阳能系统和中央制冷采暖系统。 　　地板辐射采暖是以55℃左右的热水，在埋置于地板下的盘管系统内循环流动，加热整个地板，通过地面均匀地向室内辐射散热的一种供暖方式。它的主要特点是： 　　1.房间温度分布均匀，给人以脚暖头凉的舒适感觉，符合人体的生理学特点； 　　2.高效节能，节约能源。由于采暖的辐射面大，相对要求的供水温度低； 　　正是基于以上原因，太阳能集热系统作为别墅供暖的热源才成为了可能。 　　3. 太阳能集热技术 　　目前国内的太阳能集热器主要有全玻璃真空管集热器、平板型集热器等。 　　全玻璃真空管集热器的使用寿命较低，系统的可靠性并不高，而且后期的清理比较困难，水垢的存在容易使得热量在某处聚集，导致传热不均匀，效率衰减严重。 　　在本方案中，将采用新型回流式平板太阳能集热器，具有集热快、承压高，耐热冲击性能好等特点。太阳能集热系统不工作时，集热板及管路中为空气，太阳能循环液（即加热媒介）回流到储水箱内盘管；系统工作时，系统循环泵启动，将太阳能循环液输入管路及集热板，空气循环到水箱内盘管上部，从而推动循环液的流动，对水箱中的水进行换热，达到加热的目的；系统工作结束后，太阳能循环液再次回流到水箱盘管中，也避免了系统发生冰冻或是过热爆管的现象。 　　4. 项目概况 　　该别墅位于上海市，包括地下部分在内一共4层。具体信息详见下表： 　　序号 项目 内容 　　1 建筑朝向 南 　　2 建筑面积 520平方米 　　3 建筑高度 12m 　　4 地上层数 3层 　　5 地下层数 1层 　　6 屋顶形式 尖顶 　　7 设计温度 冬季：22℃ 　　8 电价(元/kWh) 峰：0.617；谷：0.307 　　9 天然气价格(元/msup3;) 2.1 　　10 常住人口 3-4人 　　该别墅的建筑面积约为500平方米，其中一层至三层业主需要地暖。原计划采用燃气锅炉提供采暖热源，另外设计容积式集热器或是采用燃气锅炉带储水罐的形式提供生活热水。从安全性及节能环保考虑，拟采用太阳能集热与燃气锅炉联动的形式进行供暖和生活热水供应，实际运行时，优先使用太阳能，燃气锅炉作为补充。 　　5. 具体设计 　　5.1负荷计算及管路配置 　　5.1.1 采暖热负荷 　　首先需针对该别墅的需求，根据行业规范要求，对所需的采暖热负荷进行计算。 　　根据上海地区冬季气候特点、住宅设计规范、以及现行的地面辐射供暖技术规程，采暖季中平均单位热负荷的数值为100~120W/m2；同时根据各个房间的采暖面积的大小，对采暖盘管的分配布局进行设计调整，同时对各个区域的温度控制做出布置，尽可能满足业主的生活习惯和舒适要求。具体计算及配置详见下表： 　　序号 楼层 区域 面积 单位负荷 总负荷 管道 温控 分水器 　　 m2 W/m2 W 路 只 型号 　　1 一 　　层 餐厅+娱乐区 35.6 120 4272 4 1 7+7 　　2 厨房 4.2 120 504 ―― ―― 　　3 卫生间1+玄关 12.2 120 1464 ―― ―― 　　4 客厅 33.7 120 4044 3 1 　　5 二 　　层 卧室1 15.1 120 1812 2 1 7+7 　　6 卧室2 10.7 120 1284 1 1 　　7 书房+起居室 15.6 120 1872 2 1 　　8 外卫 3.2 120 384 ―― ―― 　　9 主卧+更衣室 17.5 120 2100 2 1 　　10 内卫 4.6 120 552 ―― ―― 　　11 三 　　层 女儿房+内卫 24.4 120 2928 2 1 2+2 　　12 过道 2.4 120 288 ―― ――