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宁夏地区实施太阳能供暖系统可行性分析

王新平

一、太阳能供暖系统的发展前景

近年来，用于生活热水用途的太阳能集热器的不断增加证明了太阳加热系统的

成熟和可靠。每天在世界各地运行的太阳热水系统向人们展示着太阳能的生态化和

无公害。受太阳能热水系统成功应用的启发，越来越多人们在考虑将太阳能用于供

暖中。太阳加热系统与短期蓄热的结合、建筑供暖能耗的不断下降已经使人们能够

接受在建筑中采用太阳能供暖系统的经济性能。

我国拥有世界上最大的太阳能热利用市场，保守估计约占世界的40%，在这其

中太阳能热水系统几乎占100%。近年来，太阳能热利用产品性能日益提高，太阳

能供暖逐渐受到人们的重视，在北京等地相继建成了一些太阳能供暖项目，如:北

京清华阳光公司办公楼，北京太阳能研究所办公楼，北京平谷新农村村民住宅等。

这些项目有些采用U型管式真空管集热器，有些采用热管式真空管集热器，有的则

采用平板型集热器，系统设计各不相同，各有特点，多由太阳能热利用企业自行设

计、安装，大多没有建筑设计单位的参与。

图1我国的太阳能资源分区

表1中国太阳能资源分布

地

等量热量所

区年日照时年辐射总量国外相当

需包括的主要地区备注2类数(h/a)(MJ/m?a)地区

标准燃煤

型

(kg)

太阳能资一宁夏北部，甘肃北部，新疆印度，巴基

3200-33006680-8400225,285kg源最丰富类南部，青海西部，西藏西部斯

坦

地区

河北西北部，山西北部，内

印度尼西二蒙南部，宁夏南部，甘肃中较丰富地

3000-32005852-6680200,225kg亚的雅加类部，青海东部，西藏东南部，

区

达

新疆南部

山东，河南，河北东南部，

三山西南部，新疆北部，吉林，

2200-30005016-5852170-200?中等地区类辽宁，云南，陕西北部，甘

肃东南部，广东南部

湖南，广西，江西，浙江，

四意大利的

1400-20004180-5016140-170?湖北，福建北部，广东北部，较差地区类

米兰

陕西南部，安徽南部

五巴黎，莫斯

1000-14003344-4180115-140?四川大部分地区，贵州最差地区类科

从以上分析可知，太阳能的能流密度低，不同地点的太阳能资源相差很大，随

着季节和时间变化太阳能也有所不同，同时太阳能光热转化设备的性能除了受太阳

辐照的影响外，还和其所处环境的温度、风速、系统运行方式等有密切关系。因

此，太阳能供暖系统的设计比常规采暖系统要复杂。从1998年秋至2002年12

月，国际能源组织太阳能制冷制热计划任务26,IEA-SHC-TASK26,组织来自欧洲和

美国的35位专家对太阳能供暖系统进行了深入的研究，提出了19种太阳能供暖系

统。这19个系统几乎都来自实际工程，涵盖了欧洲的大部分太阳能资源

分区，系统形式多样，有太阳能直接地板蓄热供暖系统，单水箱或双水箱系

统，独户或多户供暖系统等。

下图为家用双管紧凑型太阳能供热系统示意图:

采用哪种太阳能供暖系统与建筑物位置、形式、供暖能耗和建筑功能等多种因

素有关，为了具有一定的代表性，我们选择在我国采暖地区比较常见的多层居

2，共计3750住建筑为参照建筑进行研究，住宅楼地上五层，每层建筑面积

750m2m，朝向正南，屋顶为40度南北等坡屋顶，共分3个单元，每单元每层2

户，住宅按照其所处地区的节能设计标准设计。

根据这种情况，可选择两种最基本的系统形式，一种是单水箱间接式太阳能供

暖系统，一种是双水箱间接式太阳能供暖系统，集热环路工质采用防冻液，辅助热

源采用天然气。由于太阳能集热器的集热效率与其工质温度与环境温度的差值有

关，温度差越大，热损失越大，效率降低，因此在选择供暖系统末端时应该选择供

水温度要求低的形式，为此可选择低温急速辐射放热供暖系统。

为了比较全面的了解太阳能供暖系统的性能，需要利用软件对其进行逐时模

拟计算。我们建立了侧重于不同角度的模型来研究:

不同地区太阳能供暖的保证率变化,

遮阳措施对太阳能供暖系统性能的影响,

不同系统形式对太阳能供暖系统性能的影响,

不同集热器类型对太阳能供暖系统性能的影响。

表2我国十个城市太阳能供暖计算结果

集热器