太阳能供暖系统的设计和实测-新能源.PDF

太阳能供暖系统的设计和实测 链接：/tech/95625.html 来源：中国新能源网 太阳能供暖系统的设计和实测 北京市太阳能研究所有限公司，刘君 摘要：阐述了太阳能供暖系统的组成、运行原理、主要设计参数和经济效益等，并介绍了一个太阳能供暖系统的实 测情况。 欧洲各国对太阳能供暖给予 2 了较高的重视，已规模化推广，到2005年共安装1536万m 太阳能集热器，太阳能供暖系统使用集热器约占集热器总量的20％，每年新建太阳能供暖系统约12万个，可节约常规 能源20％～60％。 在国外，太阳能供暖已成为太阳能热利用的主要发展方向，国际能源机构在2001年指出，全球的太阳能供暖系统每 年提供的能量折合电力约为4.2万MWh。 太阳能供暖技术对我国建筑节能有着非常积极的作用，是今后太阳能光热利用的新方向。 1太阳能供暖系统设计 1.1太阳能供暖系统简介 太阳能供暖系统主要由4部分组成：1)热量提供部分，太阳能集热器和辅助加热设备；2)储热换热部分，储热水箱 和换热设备；3)热量使用部分，供暖末端；4)控制部分，系统控制器。 太阳能供暖系统不同于太阳能热水系统，主要体现在以下几个方面：1)季节性使用明显，系统利用率低；2)供热需 求量大，供暖季随时问变化明显；3)系统热媒温度根据不同的供暖形式而变化；4)冬、夏平衡问题，冬季需热量大， 太阳能辐照量少，夏季需热量小，太阳能辐照量大。 1.2太阳能供暖系统运行原理 太阳能供暖系统在供暖季提供部分供暖热量，非供暖季提供足量生活热水，全年充分利用太阳能资源。因此，太阳 能供暖系统也常称为太阳能联合系统(solarcombisystem)。系统运行原理如图1所示。 1)系统运行原理 太阳能集热循环：太阳能集热循环为温差控制、强制循环的落空系统。系统通过比较太阳能集热器和水箱的温度控 制集热器循环泵启停，当集热器温度高于水箱温度设定值时，循环泵启动，太阳能集热器不断将水箱中的热水加热； 当温差低于设定值时.循环泵停止，室外太阳能集热器和管路中的水受重力作用落回水箱(要求集热器比水箱位置高)， 太阳能供暖系统的设计和实测 链接：/tech/95625.html 来源：中国新能源网 防止反向散热，并达到冬季防冻的目的。 辅助加热循环：辅助加热为温度控制。系统通过检测水箱中的温度是否达到设定温度，确定辅助热源是否开启。 2)系统特点 ①采用套筒式水箱，满足供暖和生活热水的不同要求。储热水箱由外层供暖水箱和内部热水箱组成，供暖水箱为开 式非承压水箱，内部热水箱为承压水箱。热水箱为承压顶水使用，提高了热水使用的舒适性，同时，春夏秋可利用供 暖水箱中的热量，增加了热水量。 ②太阳能循环采用一次循环、排空系统，在提高系统效率、减少系统投资的同时满足了冬季防冻要求。系统不同于 国外的二次循环系统，供暖水箱中的热水通过循环管路直接和太阳能集热器进行循环，取消了中间换热过程，提高了 系统效率；采用系统落空技术替代国外采用防冻液防冻的方式，减少了系统投资，防冻简单、可靠。 ③太阳能循环系统采用非承压系统，解决了夏季闭式二次循环系统高温、高压容易给系统管路和设备造成损坏的问 题，提高了系统供暖的可维护性和使用寿命。国外闭式二次循环太阳能供暖系统形式如图2所示。 1.3太阳能集热器与供暖方式的搭配 目前国内太阳能集热器主要有平板型、全玻璃真空管、热管真空管3种类型。供暖方式主要有散热器供暖、低温地 板辐射供暖和风机盘管3种。由于每种集热器和供暖方式均有各自的运行温度，因此如何搭配太阳能集热器和供暖方 式，决定了系统是否能够有效运行，尽可能利用太阳能资源。 1)从得热性能上分析 集热器的选择主要从其得热性能来分析，3种集热器不同进口温度下的效率曲线如图3所示。 从图3中可以看出，各种供暖方式宜采用不同的太阳能集热器，情况如表1所示。 另外，从图3可以看到，太阳能集热器在低温段工作时具有良好的集热性能，随着工作温度的提高，集热性能呈下 降趋势，因此，从最大限度利用太阳能资源角度考虑，选择工作温度较低的低温热水地板辐射供暖方式最为理想。 2)从系统运行安全可靠性考虑 太阳能供暖