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  • 太阳能热水带地暖可行吗?

  • 来源:  发布时间:2015-11-13 10:39:32  浏览:9272
  • 太阳能热水带地暖可行吗?

    专题主持人:安建新

    摘  要:有的朋友可能想用太阳能热水带地暖,行得通吗?这个专题我们就一起探讨下太阳能热水的基础知识吧。希望本文结束之时,朋友们自有答案。

    关键字:太阳能;热水;地暖

     

    太阳能是取之不尽用之不竭的绿色能源,在这个倡导低碳环保的年代,如果我们能用太阳能带地暖,既符合时代潮流,又经济实用,岂不乐哉?

    作为工程技术人员,我们应该有这样的概念,太阳能热水的光热转化率是各种太阳能利用中转化效率较高的。据悉,在光伏发电方面,非晶硅薄膜电池9%左右,单晶硅电池17%左右,砷化镓电池20%左右。在太阳能热水转化方面,太阳集热器全日集热效率,国标经验值取0.40~0.55,实验数据取0.4。由此我们可以看到,直接用太阳能光热转化,利用率相对较高。

    首先我们应该针对各房间仔细计算建筑物的采暖耗热量负荷。负荷计算在以前专题讲过,不再重复。本专题我们用热指标进行估算,当缺乏相关资料或者进行方案计算时可用热指标的方法。请注意此表源于《城镇供热管网设计规范》(CJJ 34-2010),估算数据一般偏于保守。先回顾下常用的热指标:

    注:1 表中数值适用于我国东北、华北、西北地区;

    2 热指标中已包括5%的管网热损失。

     以北京为例,查《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)附录A,供暖室外设计温度为-6.9℃。按照节能75%标准建筑的住宅楼,计算的耗热量指标一般都在30W/㎡以下。

    每日耗热量计算:

    (以北京地区节能建筑面积100㎡住宅楼为例)

    热指标:q=30W/㎡

    热负荷:Q=q•A(100㎡)=3000W

    每日采暖耗热量:Qr=3kW×3600×24(小时)=259200kJ(合72kW•h)

    朋友们请注意,这个数值只在室外供暖设计温度下得到,即当室外为-6.9℃时。当实际温度高于此温度时,采暖热负荷将低于此值。当实际温度低于此温度时,采暖热负荷将高于此值。如果用纯粹的电发热采暖,在此设计温度下,每天需要72kW•h的电能。

    北京的冬季(1月、2月、3月、12月)日照辐射量平均为9730kJ/m(集热器受热面上的辐照量为水平面上的辐照量做一修正:9730kJ/㎡×1.2=11676 kJ/㎡)。

    太阳辐照资料:

    根据国家气象中心提供的《中国气象辐射资料年册》(2001年)中,北京(区站号:54511;东经:11628°;北纬:3948°;观测点海拔高度:31.3m)的月日均及年总辐射数据(单位MJ/m):

    太阳能的集热效率取50%

    太阳能集热面积S=259200kJ/(11676kJ/m×50%)=44.4㎡

    我们可以看到,纯粹靠太阳能板采暖将是一件不可思议的事情。当我们想给别墅或者平房这些热指标更大、面积更大的房间使用太阳能时,按照上面的方法,我们计算出的太阳能板面积可能要达到上百平方米。因此,我们不得不转换思路。一方面我们要进一步降低建筑物的采暖能耗指标,另一方面,我们可以考虑使用热泵、燃气壁挂炉等辅助热源。

    下面我们百度搜索下利用太阳能采暖的成功案例:

    1.北京延庆原乡美利坚别墅示例

    项目名称:原乡美利坚别墅太阳能采暖系统项目。

    项目规模:建筑面积200㎡;集热器的面积:40㎡;水箱容量:1500L。

    管路材质:太阳能专用管外敷聚氨酯发泡保温。辅助能源:与用户室内的燃气锅炉串联使用。系统特点:采暖季,太阳能系统可满足11、12、3月份供暖总量的60%~70%左右,1、2月份满足供暖总量的20%~30%左右。 

    2.门头沟新农村太阳能采暖示例

    项目规模:总建筑面积1670㎡,最大单户建筑面积300㎡,最小单户建筑面积20㎡。集热器的面积:总集热器面积550.8㎡,最大单户面积100㎡,最小单户面积10.2㎡。水箱容量:600L、300L。辅助能源:与用户室内的燃煤锅炉串联使用。系统特点:冬季时系统自动排空,不使用电热带防冻,降低能耗。

    冬季时,采取自动控制将集热器内热水回流到水箱内,将热量通过地暖散到室内,防止晚上集热器内热量散失。节能测算:每支真空管1.5L/集热管×50支集热管×4组集热器=300L,占系统一天内收集热量的20%左右。

    项目名称:六里桥办公室太阳能采暖项目。项目规模:总建筑面积200㎡。集热器的面积:31㎡。水箱容量:1000L。辅助能源:采用电加热。

    我们可以看到,大多利用太阳能采暖的工程都是采用了辅助加热措施,兼顾节能和太阳能板的使用面积。

    太阳能虽然廉价,但是能量密度低,受天气影响较大,也可考虑蓄热技术,实现时间、季节调节,利用谷电优惠政策等。这样看来,太阳能的利用仍然有助于节能减排,低碳环保。也许就像关灯1小时,也许就像少开一天车……

    给朋友们介绍几本太阳能的资料:《太阳能热水系统与建筑一体化构造》(12J13)、《太阳能集中热水系统选用与安装》(06SS128)、《太阳能集热系统设计与安装》(06K503)、《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》(GB50364-2005)、《太阳能集热系统设计与安装》(06K503)。

    参阅资料: 

     百度百科“太阳能采暖系统”

    《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)

    《辐射供暖供冷技术规程》JGJ 142-2012

    《城镇供热管网设计规范》(CJJ 34-2010)

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