[科普中国]-太阳能供暖

太阳能供暖系统原理加热方式

晴天状态下2，当太阳能循环控制系统检测到太阳能集热 板热水温度超过高温储热水箱内5摄氏度时启动循环水泵 进行循环，把太阳能集热板收集的热量带入高温蓄热水 箱通过紫铜盘管进行加热，并保温储存，以备使用。

运行方式冬天供暖模式下，当启动燃气壁挂炉时，燃气壁挂炉首 先进行水路、风路安全检测，进行完检测达到运行条件 后，启动热能转换器循环水泵提取高温水箱热水，当热 能转换器温度传感器检测到太阳能高温蓄热水箱温度高 于70度时，启动壁挂炉循环水泵进行热量交换，交换4 分钟后温度没有达到设定采暖供水温度时，打开燃气比 例阀进行二次加热直至达到设定供暖温度，第二次循环 需要4分钟后壁挂炉检测供暖回水温度低于设定温度75% 以下时再次启动热能转换器进行热能交换。如水箱温度 低于70度时不再转换，以保证生活热水的使用。生活热水模式则是在打开热水龙头后，冷水先进入转换器，经 转换器换热后进入燃气壁挂炉，当壁挂炉监测到温度 高于设定时，壁挂炉待机状态，低于设定温度时时启动 燃气壁挂炉进行二次加热，保证其达到设定温度。

太阳能供暖系统优势太阳能供暖系统优点：

一，高效节能 最大效率的利用太阳能量可节约能源成本40-60%以上，运行成本大大降低。

三、绿色环保 采用了太阳能洁净绿色能源，避免了矿物质燃料对环境的污 染，为用户提供干净舒适的生活空间。

四、智能控制 系统采用了智能化控制技术，自行控制，最佳经济运行，可设置全天候供应热水，使用非常方便。

五、使用寿命 集热管道采用铜管激光焊接，聚氨酯发泡保温抗严寒，进口面板钢化处理，可抗击自然灾害，使用寿命15年以上。

六、建筑一体化 可安装在高层阳台、窗下等朝阳的墙面实现建筑一体化， 尽享舒适生活。

七、能源互补 阴雨天气使用燃气壁挂炉通过太阳能换热器自动切换，无需人工调节。

八、应用广泛 可应用与高层及多层的住宅、独立别墅、中小型宾馆、洗浴 中心、学校等供暖、洗浴场所。

太阳能供暖系统结构特点太阳能供暖组成1太阳能集热板

2热能储水器

3热能转换器

4燃气壁挂炉辅助加热

本系统冬天可补充建筑物取暖用热的50%以上的热量作为采暖热源为室内地板采暖系统供热，春夏秋三季可使用燃气或者不使用燃气辅助加热（储热水箱加大可完全不利用燃气加热即可全天候使用热水）。根据11年度使用情况280平方的建筑面积每天平均耗气量为11方，节能率超过50%。

平板太阳能集热器的基本工作原理十分简单。概括地说，阳光透过透明盖板照射到表面涂有吸收层的吸热体上，其中大部分太阳辐射能为吸收体所吸收，转变为热能，并传向流体通道中的工质。这样，从集热器底部入口的冷工质，在流体通道中被太阳能所加热，温度逐渐升高，加热后的热工质，带着有用的热能从集热器的上端出口，蓄入贮水箱中待用，即为有用能量收益。与此同时，由于吸热体温度升高，通过透明盖板和外壳向环境散失热量，构成平板太阳集热器的各种热损失。这就是集热器的基本工作过程。

平板太阳能集热系统组成：

太阳能集热器 、储热水箱、 连接管路、 辅助热源 、散热部件和控制系统1。

平板集热器平板型集热器的工作过程是阳光透过玻璃盖板照射在表面有涂层的吸热板上，吸热板吸收太阳能辐射能量后温度升高。

要求：

有一定的承压能力，热工性能良好。一般使用的平板型太阳能尺寸为2×1米。

1、盖板：采用高强耐热透明钢化玻璃。实现高透光率、低反射率；抗冲击能力高；

2、保温层：以提高集热器的热效率可以有效减少热量的散失。

3、吸热板（简称板芯）：用纯铜太阳能集热板。有耐腐蚀、寿命长等

优点。可以从多个角度最大限度的吸收太阳光。

4、涂层：在吸热面板上涂有选择性性涂层，可使吸热面板吸收更多的太阳能辐

射，又减少吸热板向环境的辐射散热损失。

5、壳体 ：使用整体镀锌板防止生锈或腐蚀；同时保持刚度和强度

便于安装。

6、支架：一般采用角钢、热镀锌等材质，，焊接于钢结构棚架上。

蓄热水箱由于太阳能并非稳定供应，为供应阴雨天、夜间时之负载需求，需藉由储热体储存热能，稳定供应负载热能。储热体一般依外型长宽比分为卧式与立式两种。通常蓄热体均以水作为储热介质。和电热水器的保温水箱一样，是储存热水的容器。因为太阳能集热器只能白天工作，而人们一般在晚上才供暖和使用热水，所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储存起来。稳定供应负载热能。容积是每天晚上用热水量的总和。要求内胆承压保温水箱，保温效果好，耐腐蚀，水质清洁，使用寿命可长达20年以上。

散热系统散热系统是将热能有效导出并通过散热系统将热能分散到所需之处的一种释放装置。散热形式有壁挂式、柜式、地暖式、棚暖式、散热片等。工程中使用较多的是地暖式和散热片式。

控制系统和管道控制系统是为了调整和协调太阳能集热板、蓄热体、散热系统的运行，从而实现经济、温度适度的运行方案。循环控制系统主要利用感温探头等控制元件采集各控制点的温度输出信号给执行设备，并将信号传递给控制中心，随时控制系统的起停。将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱输送到集热器的通道，使整套系统形成一个闭合的环路。 设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最 佳工作状态至关重要。热水管道必须做保温处理。管道必须有很高的质量，保证有20年以上的使用寿命。

太阳能供暖特点1. 太阳能供暖系统的特点

太阳能供暖系统与常规能源供暖系统的主要区别，在于它是以太阳能集热器作为能源，替代或部分替代以煤、石油、天然气、电力等作为能源的锅炉3。

太阳能集热器获取太阳辐射能而转化的热量，通过散热系统送至室内进行采暖；过剩热量储存在储热水箱中内；当太阳能集热器收集的热量小于供暖负荷时，由储存的热量来补充；若储存的热量不足时，由备用的辅助热源提供。

2. 太阳能供暖特点

太阳能供暖系统与常规能源供暖系统相比，有如下几个特点：

系统运行温度低 太阳能集热器效率随运行温度升高而降低，要降低集热器和供暖系统温度。

推荐地盘管供暖，运行温度35～45℃。风机盘管和暖气运行温度为55～65℃。

有储存热量的设备 太阳辐射受气候和时间的支配，太阳能不能成为连续、稳定的能源。

系统必须有储存热量的设备；如储热水箱等。

与辅助热源配套使用 气候变化或阴雨天等没有日照时，太阳能不能成为独立的能源。

辅助热源可采用电力、燃气、燃油和生物质能等。

适合在节能建筑中应用 建筑物供暖的需求且达到一定的太阳能保证率，需要足够多的太阳能集热器。

保温水平低，门窗气密性差的建筑不适合使用太阳能供暖系统。

太阳能供热采暖系统效益分析以北京地区100平米现有建筑为例。

经济效益分析北京地区100㎡的现有建筑，配备36㎡集热器的太阳能供热采暖系统，整体造价在3.5万至5万元之间4。

一个采暖期内，若由太阳能集热系统供给的热量的时间为100天，保证率为80%的话，则系统每天节电近44元，整个采暖季会节省4400元。8-10年收回投资。而太阳能供热采暖系统的使用寿命在15-20年，其余7-10年的使用，则等于节约了3到4万元的能源费用。

另外，全年生活用热水的设备和能源也会节省下来，此处不多做计算。

环境效益分析根据2007年中国可再生能源行业报告数据

1）每m2太阳热水器节约能源标煤 :

150~180 kgce/m2

2）每m2太阳热水器减排 :

CO2 300多kg

SO2 2 kg

NO2 2 kg

粉尘 3 kg

3）每m2太阳热水器年环境效益：75元

综上所述，北京地区100㎡现有建筑，采用太阳能供热采暖后，平均每年可以节约标准煤约5.94吨，减少二氧化碳排放10.8吨，减少二氧化硫排放72公斤，减少N02排放72公斤，减少空气中的粉尘108公斤，项目年环境效益2700元。目前国标太阳能集热器，若维护到位，实际的寿命可达至20-30年，按保守的20年计算，环境效益高至54000元，这还没有考虑通货膨胀的因素。

利用太阳能供热采暖系统，不仅在冬季享有温暖舒适的室内环境，而且为保护一片蓝天，维护地球绿色做出了自己的贡献。

太阳能供热采暖系统设计要点1、太阳能供热采暖系统应纳入建筑工程建设的规定程序，统一规划、同步设计、同步施工、统一验收、同时投入使用5。

2、太阳能供热采暖系统应做到全年综合利用，采暖期为建筑物供热采暖，非采暖期向本建筑物或相邻建筑物提供生活热水或其他用热。

3、设置太阳能供热采暖系统的新建、改建和扩建的供暖建筑物，其建筑热工与节能设计应符合或高于所在气候区国家、行业和地方建筑节能设计标准和实施细则的要求。

4、太阳能供热采暖系统应根据不同地区和使用条件采取防冻、防结露、防过热、防雷、防雹、抗风、抗震和保证电气安全等技术措施。

5、太阳能供热采暖系统应设置其它能源辅助加热/换热设备。辅助热源应根据当地条件，选择城市热网、电、燃气、燃油、工业余热或生物质燃料等。加热/换热设备选择各类锅炉、换热器和热泵等，做到因地制宜、经济适用。

6、太阳能供热采暖系统中所采用的设备和产品，正常使用寿命不应少于15年。目前我国较好企业生产的产品，已经有使用15年仍正常工作的实例，因此，规定产品的正常使用寿命不应少于15年。

应用范围太阳能供暖系统结构简单，运行可靠，热流密度较低，即工质的温度也较低，安全可靠，具有承压能力强、吸热面积大等特点，是太阳能与建筑一体化最佳选择供暖选择之一。其应用范围为：企业、事业单位、工厂、院校、宾馆酒店、医院、社区、游泳池（包括机关等集体单位和家庭）等阳光资源良好且需供暖的区域。