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我國太陽能采暖系統主要設備應用情況


 
太陽能采暖系統是以太陽能作為熱源,供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱的系統。本文介紹了太陽能采暖系統國內外現狀和主要設備的應用情況,指出了系統設計中存在的一些問題,提出了發展太陽能采暖系統的若干措施。
隨著國民經濟的發展,能源需求量日益增加,能源利用情況緊張,而常規能源的大量使用必將對環境造成不利影響。太陽能作為可再生能源的一種,取之不盡,用之不竭,同時又不會增加環境負荷,將成為未來能源結構中的重要組成部分。我國屬太陽能資源豐富的國家之一,年輻射總量大約在3300-8300MJ/(m2.a),全國2/3以上面積地區年日照小時數大于2000h,每年陸地接收的太陽輻射能相當于2.4萬億噸標準煤,具有太陽能利用的良好條件。在建筑能耗中,生活熱水、供暖能耗占了相當的比例,利用太陽能來滿足生活熱水、供暖這些低品位能耗的要求具有巨大的節能效益,因此,太陽能采暖技術越來越受到人們的重視。
1. 太陽能采暖系統原理
太陽能采暖系統是指以太陽能作為采暖系統的熱源,利用太陽能集熱器將太陽能轉換成熱能,供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱的系統。太陽能采暖可分為主動式和被動式兩種方式。被動式太陽能采暖通過建筑的朝向和周圍環境的合理布置,內部空間和外部形體的巧妙處理,以及建筑材料和結構構造的恰當選擇,使建筑物在冬季能充分收集、存儲和分配太陽輻射熱。主動式太陽能采暖系統主要由太陽能集熱系統、蓄熱系統、末端供熱采暖系統、自動控制系統和其他能源輔助加熱、換熱設備集合構成,相比于被動式太陽能采暖,其供熱工況更加穩定,但同時,投資費用也增大,系統更加復雜。隨著經濟和社會的發展,主動式太陽能采暖開始大規模應用。
2. 國外應用現狀
歐洲、北美對太陽能供熱(熱水、采暖)系統的工程應用已有幾十年歷史,過去主要用于單體建筑內的小型系統,近十余年來,包括區域供熱在內的大型太陽能供熱采暖綜合系統的工程應用有較快發展。德國是應用太陽能供熱技術較早的國家,太陽能采暖技術已經在德國居住區供熱設置改造和配套建設中得到廣泛推廣和應用;歐洲大多數國家都積極鼓勵支持利用太陽能,對安裝太陽能裝置的家庭實行補貼政策,一般補貼為系統造價的20-50%;以色列80%住宅裝有太陽能熱水器,政府以立法形式規定高度27米以下新建住宅必須安裝太陽能熱水器。丹麥Marstal太陽能供熱采暖工程是世界上最大的太陽能供熱采暖系統,太陽能集熱器設置在大面積空地上,集熱器面積1.83萬m2,與社區熱力網連接,1996年建成運行,年熱負荷28GWh/年,同時使用2100m3水箱、4000m3水容量砂礫層及10000m3地下水池蓄熱。
3. 國內應用現狀
我國太陽能產業發展很快,截至2006年,我國太陽能熱水器年生產能力達到1500萬平方米,在用太陽能熱水器總集熱面積達1億平方米,生產量和使用量居世界第一。雖然我國太陽能熱水器應用已經相當廣泛,但太陽能采暖工程應用卻處于起步階段,已建成的都是單體示范建筑,如北京清華陽光公司辦公樓、天普新能源示范大樓等,太陽能區域供熱采暖工程則還沒有應用實踐。
近年的太陽能采暖建設項目中,比較集中和有代表性的是北京周邊郊區縣新民居的太陽能采暖工程。由于農村住宅相對分散,密度低,不宜采用投資大,維護水平高的集中供暖模式,而傳統的燃煤取暖方式又存在效率低、污染環境、費用較高等問題,在農村推廣安全環保、運行費用低的太陽能采暖系統符合新農村建設的客觀要求。太陽能采暖所需的集熱面積遠大于太陽能熱水系統,安裝位置要求較大,對于高層建筑或居住密度較大的城區存在安裝建設條件不足的問題,限制了應用,而農村住宅一般建筑容積率較低,沒有明顯遮擋,具備建設太陽能采暖項目的良好條件。北京平谷區新民居太陽能采暖工程項目進展較早,有很多成功應用的經驗。
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