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| 太陽能供暖 |
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太陽能供暖是一種利用太陽能集熱器收集太陽輻射並轉化為熱能供暖的技術。太陽能供暖系統，就是用太陽能集熱器收集太陽輻射並轉化成熱能，以液體作為傳熱介質，以水作為儲熱介質，熱量經由散熱部件送至室內進行供暖，太陽能採暖一般由太陽能集熱器、儲熱水箱、連接管路、輔助熱源、散熱部件及控制系統組成。太陽能供暖系統是為了響應國家節能減排、發展低碳經濟的號召，保護我們大家共同的家園。在相應國家號召的前提下，不斷的實踐摸索，總結出一套真正符合中國的太陽能供暖系統，在性能和結構上都做了大量的優化。是綠色可持續發展能源之一。
基本內容
中文名：太陽能供暖
傳熱介質：液體
特點：綠色環保
學科：熱力工程學
外文名：Solar energy heating
領域：能源
號召：節能減排、發展低碳經濟
組成部分：太陽能集熱器、儲熱水箱、連接管路、輔助熱源、散熱部件、控制系統
系統原理
加熱方式
晴天狀態下，當太陽能循環控制系統檢測到太陽能集熱 板熱水溫度超過高溫儲熱水箱內5攝氏度時啟動循環水泵 進行循環，把太陽能集熱板收集的熱量帶入高溫蓄熱水 箱通過紫銅盤管進行加熱，並保溫儲存，以備使用。
運行方式
冬天供暖模式下，當啟動燃氣壁掛爐時，燃氣壁掛爐首 先進行水路、風路安全檢測，進行完檢測達到運行條件 後，啟動熱能轉換器循環水泵提取高溫水箱熱水，當熱 能轉換器溫度傳感器檢測到太陽能高溫蓄熱水箱溫度高 於70度時，啟動壁掛爐循環水泵進行熱量交換，交換4 分鐘後溫度沒有達到設定採暖供水溫度時，打開燃氣比 例閥進行二次加熱直至達到設定供暖溫度，第二次循環 需要4分鐘後壁掛爐檢測供暖回水溫度低於設定溫度75% 以下時再次啟動熱能轉換器進行熱能交換。如水箱溫度 低於70度時不再轉換，以保證生活熱水的使用。生活熱水模式則是在打開熱水龍頭後，冷水先進入轉換器，經 轉換器換熱後進入燃氣壁掛爐，當壁掛爐監測到溫度 高於設定時，壁掛爐待機狀態，低於設定溫度時時啟動 燃氣壁掛爐進行二次加熱，保證其達到設定溫度。
系統優勢
太陽能供暖系統優點：
一，高效節能 最大效率的利用太陽能量可節約能源成本40-60%以上，運行成本大大降低。
三、綠色環保 採用了太陽能潔淨綠色能源，避免了礦物質燃料對環境的污 染，為用戶提供乾淨舒適的生活空間。
四、智能控制 系統採用了智能化控制技術，自行控制，最佳經濟運行，可設置全天候供應熱水，使用非常方便。
五、使用壽命 集熱管道採用銅管激光焊接，聚氨酯發泡保溫抗嚴寒，進口面板鋼化處理，可抗擊自然災害，使用壽命15年以上。
六、建築一體化 可安裝在高層陽台、窗下等朝陽的牆面實現建築一體化， 盡享舒適生活。
七、能源互補 陰雨天氣使用燃氣壁掛爐通過太陽能換熱器自動切換，無需人工調節。
八、應用廣泛 可應用與高層及多層的住宅、獨立別墅、中小型賓館、洗浴 中心、學校等供暖、洗浴場所。
結構特點
太陽能供暖組成
1太陽能集熱板
2熱能儲水器
3熱能轉換器
4燃氣壁掛爐輔助加熱
本系統冬天可補充建築物取暖用熱的50%以上的熱量作為採暖熱源為室內地板採暖系統供熱，春夏秋三季可使用燃氣或者不使用燃氣輔助加熱（儲熱水箱加大可完全不利用燃氣加熱即可全天候使用熱水）。根據11年度使用情況280平方的建築面積每天平均耗氣量為11方，節能率超過50%。
平板太陽能集熱器的基本工作原理十分簡單。概括地說，陽光透過透明蓋板照射到表面塗有吸收層的吸熱體上，其中大部分太陽輻射能為吸收體所吸收，轉變為熱能，並傳向流體通道中的工質。這樣，從集熱器底部入口的冷工質，在流體通道中被太陽能所加熱，溫度逐漸升高，加熱後的熱工質，帶着有用的熱能從集熱器的上端出口，蓄入貯水箱中待用，即為有用能量收益。與此同時，由於吸熱體溫度升高，通過透明蓋板和外殼向環境散失熱量，構成平板太陽集熱器的各種熱損失。這就是集熱器的基本工作過程。
平板太陽能集熱系統組成：
太陽能集熱器 、儲熱水箱、 連接管路、 輔助熱源 、散熱部件和控制系統。
平板集熱器
平板型集熱器的工作過程是陽光透過玻璃蓋板照射在表面有塗層的吸熱板上，吸熱板吸收太陽能輻射能量後溫度升高。
要求：
有一定的承壓能力，熱工性能良好。一般使用的平板型太陽能尺寸為2×1米。
1、蓋板：採用高強耐熱透明鋼化玻璃。實現高透光率、低反射率；抗衝擊能力高；
2、保溫層：以提高集熱器的熱效率可以有效減少熱量的散失。
3、吸熱板（簡稱板芯）：用純銅太陽能集熱板。有耐腐蝕、壽命長等優點。可以從多個角度最大限度的吸收太陽光。
4、塗層：在吸熱面板上塗有選擇性性塗層，可使吸熱面板吸收更多的太陽能輻射，又減少吸熱板向環境的輻射散熱損失。
5、殼體 ：使用整體鍍鋅板防止生鏽或腐蝕；同時保持剛度和強度便於安裝。
6、支架：一般採用角鋼、熱鍍鋅等材質，，焊接於鋼結構棚架上。
蓄熱水箱
由於太陽能並非穩定供應，為供應陰雨天、夜間時之負載需求，需藉由儲熱體儲存熱能，穩定供應負載熱能。儲熱體一般依外型長寬比分為臥式與立式兩種。通常蓄熱體均以水作為儲熱介質。和電熱水器的保溫水箱一樣，是儲存熱水的容器。因為太陽能集熱器只能白天工作，而人們一般在晚上才供暖和使用熱水，所以必須通過保溫水箱把集熱器在白天產出的熱水儲存起來。穩定供應負載熱能。容積是每天晚上用熱水量的總和。要求內膽承壓保溫水箱，保溫效果好，耐腐蝕，水質清潔，使用壽命可長達20年以上。
散熱系統
散熱系統是將熱能有效導出並通過散熱系統將熱能分散到所需之處的一種釋放裝置。散熱形式有壁掛式、櫃式、地暖式、棚暖式、散熱片等。工程中使用較多的是地暖式和散熱片式。
控制系統和管道
控制系統是為了調整和協調太陽能集熱板、蓄熱體、散熱系統的運行，從而實現經濟、溫度適度的運行方案。循環控制系統主要利用感溫探頭等控制元件採集各控制點的溫度輸出信號給執行設備，並將信號傳遞給控制中心，隨時控制系統的起停。將熱水從集熱器輸送到保溫水箱、將冷水從保溫水箱輸送到集熱器的通道，使整套系統形成一個閉合的環路。 設計合理、連接正確的循環管道對太陽能系統是否能達到最 佳工作狀態至關重要。熱水管道必須做保溫處理。管道必須有很高的質量，保證有20年以上的使用壽命。
供暖特點
1. 太陽能供暖系統的特點
太陽能供暖系統與常規能源供暖系統的主要區別，在於它是以太陽能集熱器作為能源，替代或部分替代以煤、石油、天然氣、電力等作為能源的鍋爐。
太陽能集熱器獲取太陽輻射能而轉化的熱量，通過散熱系統送至室內進行採暖；過剩熱量儲存在儲熱水箱中內；當太陽能集熱器收集的熱量小於供暖負荷時，由儲存的熱量來補充；若儲存的熱量不足時，由備用的輔助熱源提供。
2. 太陽能供暖特點
太陽能供暖系統與常規能源供暖系統相比，有如下幾個特點：
系統運行溫度低 太陽能集熱器效率隨運行溫度升高而降低，要降低集熱器和供暖系統溫度。
推薦地盤管供暖，運行溫度35～45℃。風機盤管和暖氣運行溫度為55～65℃。
有儲存熱量的設備 太陽輻射受氣候和時間的支配，太陽能不能成為連續、穩定的能源。
系統必須有儲存熱量的設備；如儲熱水箱等。
與輔助熱源配套使用 氣候變化或陰雨天等沒有日照時，太陽能不能成為獨立的能源。
輔助熱源可採用電力、燃氣、燃油和生物質能等。
適合在節能建築中應用 建築物供暖的需求且達到一定的太陽能保證率，需要足夠多的太陽能集熱器。
保溫水平低，門窗氣密性差的建築不適合使用太陽能供暖系統。
效益分析
以北京地區100平米現有建築為例。
經濟效益
北京地區100㎡的現有建築，配備36㎡集熱器的太陽能供熱採暖系統，整體造價在3.5萬至5萬元之間。
一個採暖期內，若由太陽能集熱系統供給的熱量的時間為100天，保證率為80%的話，則系統每天節電近44元，整個採暖季會節省4400元。8-10年收回投資。而太陽能供熱採暖系統的使用壽命在15-20年，其餘7-10年的使用，則等於節約了3到4萬元的能源費用。
另外，全年生活用熱水的設備和能源也會節省下來，此處不多做計算。
環境效益
根據2007年中國可再生能源行業報告數據
1）每m2太陽熱水器節約能源標煤 :
150~180 kgce/m2
2）每m2太陽熱水器減排 :
CO2 300多kg
SO2 2 kg
NO2 2 kg
粉塵 3 kg
3）每m2太陽熱水器年環境效益：75元
綜上所述，北京地區100㎡現有建築，採用太陽能供熱採暖後，平均每年可以節約標準煤約5.94噸，減少二氧化碳排放10.8噸，減少二氧化硫排放72公斤，減少N02排放72公斤，減少空氣中的粉塵108公斤，項目年環境效益2700元。國標太陽能集熱器，若維護到位，實際的壽命可達至20-30年，按保守的20年計算，環境效益高至54000元，這還沒有考慮通貨膨脹的因素。
利用太陽能供熱採暖系統，不僅在冬季享有溫暖舒適的室內環境，而且為保護一片藍天，維護地球綠色做出了自己的貢獻。
設計要點
1、太陽能供熱採暖系統應納入建築工程建設的規定程序，統一規劃、同步設計、同步施工、統一驗收、同時投入使用。
2、太陽能供熱採暖系統應做到全年綜合利用，採暖期為建築物供熱採暖，非採暖期向本建築物或相鄰建築物提供生活熱水或其他用熱。
3、設置太陽能供熱採暖系統的新建、改建和擴建的供暖建築物，其建築熱工與節能設計應符合或高於所在氣候區國家、行業和地方建築節能設計標準和實施細則的要求。
4、太陽能供熱採暖系統應根據不同地區和使用條件採取防凍、防結露、防過熱、防雷、防雹、抗風、抗震和保證電氣安全等技術措施。
5、太陽能供熱採暖系統應設置其它能源輔助加熱/換熱設備。輔助熱源應根據當地條件，選擇城市熱網、電、燃氣、燃油、工業餘熱或生物質燃料等。加熱/換熱設備選擇各類鍋爐、換熱器和熱泵等，做到因地制宜、經濟適用。
6、太陽能供熱採暖系統中所採用的設備和產品，正常使用壽命不應少於15年。我國較好企業生產的產品，已經有使用15年仍正常工作的實例，因此，規定產品的正常使用壽命不應少於15年。
應用範圍
太陽能供暖系統結構簡單，運行可靠，熱流密度較低，即工質的溫度也較低，安全可靠，具有承壓能力強、吸熱面積大等特點，是太陽能與建築一體化最佳選擇供暖選擇之一。其應用範圍為：企業、事業單位、工廠、院校、賓館酒店、醫院、社區、游泳池（包括機關等集體單位和家庭）等陽光資源良好且需供暖的區域。[1]