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太阳能采暖?技术在地热?及生活热水?系统设计的?应用 摘要: 太阳能采暖?系统是一种?满足住户采?暖和热水供?热需求的新?型太阳能热?水系统, 是太阳能热?利用技术的?延伸。文中介绍了?太阳能采暖?系统的构成?和设计方法?, 对太阳能采?暖系统的成?本和经济性?进行了分析?, 并介绍一种?新型太阳能?采暖系统。 关键词: 太阳能采暖?经济性 S o la r En e rg y He a t in g S ys t e m s a n d It s De s ig n Zhu Dunzh?i, Lu Chao and Liu Jun ( Beiji?ng Solar? Energ?y Insti?tute Co., Ltd) Abst r act : Solar? energ?y heati?ng syste?m, which? is a new way to provi?de heati?ng and domes?tic hot water? for resid?ents, is a techn?ical exten?sion in solar? therm?al appli?catio?ns. The syste?m confi?gurat?ion and desig?n of solar? energ?y heati?ng syste?m are descr?ibed in this paper?. The cost and econo?my are analy?zed, and an advan?ced solar? energ?y heati?ng syste?m is prese?nted in this paper?. Keywo?rds: solar? energ?y, heati?ng, econo?my 0 引言 20 世纪90 年代, 温室气体排?放造成的全?球变暖 问题引起了?国际社会的?高度重视和?广泛关注, 利用可再生?能源替代常?规能源是改?变目前的能?源结构最有?效的途径。采暖在国内?建筑用能中?占据较大份?额, 北方地区采?暖占家庭能?耗的一半以?上, 同时利用原?煤作为采暖?能源是造成?冬季大气污?染的主要根?源。因此,减少和替代?采暖用煤最?有效的途径?是推广使用?太阳能采暖?等可再生能?源技术。太阳能采暖?在欧洲等发?达国家已大?规模推广, 已成为太阳?能热利用新?的应用领域?。欧洲到20?05 年共安装1?536 万m2 太阳能集热?器[1], 采暖系统使?用集热器约?占集热器总?量的20 %, 每年新建太?阳能采暖系?统约12 万个, 每个系统可?节约常规能?源20 %～60 %。 1 太阳能采暖?系统的设计? 太阳能采暖?系统是利用?太阳能集热?器收集太阳?能并结合辅?助能源满足?采暖和热水?的供热需求?的系统, 因此常称为?太阳能联合?系统( Solar? Combi?syste?m) 。如图1, 太阳能采暖?系统主要由?三部分构成?: ① 热能提供部?分, 即太阳能集?热器和辅助?能源; ② 储热和换热?设备; ③ 热能利用部?分, 提供生活热?水和采暖。太阳能采暖?系统与太阳?能热水器相?比存在以下?差异: ① 采暖负荷在?不同月份变?化很大, 热水负荷四?季差别较小?; ② 热水系统进?水温度较低?, 供水温度较?高, 而采暖系统?供回水温差?较小; ③ 太阳能与采?暖负荷存在?明显矛盾: 太阳能辐照?强度高的月?份( 3～10月) 不需要采暖?, 太阳辐照强?度高的白天?采暖负荷较?夜低。 由于太阳能?采暖系统和?热水系统存?在以上差异?,因此在采暖?系统设计中?不能简单把?热水系统放?大, 必须考虑以?下几个方面?: ① 辅助能源; ② 太阳能保证?率;③ 系统的防冻?问题; ④ 系统的过热?问题; ⑤ 换热系统的?设计。在系统设计?中, 尤其需注意?系统的过热?问题 和换热水箱?的设计。 1.1 辅助能源 太阳能辐照?强度随着时?间、季节和天气?是显著变化?的, 大部分的太?阳能采暖系?统需配备辅?助能源系统?, 当阴天、夜晚等太阳?能满足不了?采暖需求时?, 由辅助能源?系统提供全?部或部分热?能。辅助能源系?统有: ① 燃煤锅炉; ② 燃油或气锅?炉; ③ 电锅炉; ④ 生物质锅炉?等。以上辅助能?源按出力调?控方式不同?分两类: 一类是可及?时控制的能?源,如燃油或燃?气锅炉、电锅炉和带?燃烧器的生?物质锅炉另?一类是非及?时控制的能?源, 如燃煤锅炉?和烧劈柴锅?炉等。在采暖系统?设计中, 对于非及时?控制的辅助?能源, 可以利用容?量较大水箱?进行储热缓?冲, 保证采暖系?统进水温度?波动较小, 提高采暖的?舒适度和便?于对水泵和?控制阀等部?件的控制。 1