双循环太阳能采暖装置对节能减排的意义

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1、双循环太阳能采暖装置对节能减排的意义　　摘要：我国大部分地区都需要供暖，供暖能耗是冬季建筑能耗的主要组成部分。太阳能属于低位可再生能源，具有清洁、环保、可再生等优点。如果能充分利用太阳能作为采暖系统的辅助热源，在冬季进行采暖，既可以减少化石能源的消耗，又可提高太阳能在建筑供暖能源中的利用率，同时，也减少了因化石能源消耗造成的污染排放，节约了高品位能源消耗，大幅降低了运行成本。　　关键词：太阳能集热器；低温辐射；节能减排；优化运行　　目前，全球能源危机日益严重。利用太阳能等可再生能源是解决这一问题的有效方法之一。我国多数地区太阳能资源丰富，年日照量在220

2、0h以上，年辐射总量大约为3340～8360MJ/m2，相当于110～250kg标准煤/m2[1]。未来能源发展的趋势，太阳能节能更是建筑节能中最关键的一点。　　本文研究了太阳能低温地板辐射采暖系统的环境效益与经济效益，得到了太阳能地板采暖系统在运行期间内有着良好的环境效益和经济效益。虽然初投资较高，但运行费用低廉，并且长期运行该系统可大大减少二氧化碳排量，有利于缓解全球变暖，同时也减少了酸性气体和悬浮颗粒物的排放量。　　传统的太阳能采暖装置的系统运行不够稳定，易出现温度波动。夜间采暖效果不好，能量利用率低。　　本装置提出一双循环电辅助热管太阳能地板辐射

3、采暖装置，该装置适用于太阳能资源丰富的别墅、低层办公室建筑及农村住宅的冬季供暖，装置特征在于由热管式太阳能集热系统、电辅助加热系统和地板辐射采暖系统组成的综合供暖空调系统，传统模式电加热辅助太阳能采暖装置采用了一个大水箱，并把电辅助加热装置放入了大水箱，本装置的关键技术在于采用双循环供热模式，增加了一个小水箱，并把电加热装置放入了小水箱中，可以明显缩短电辅助加热的时间，改善电辅助加热的效果。节约了加热大水箱的能量，使系统温度稳定。做到了既节能又舒适。集热器安装如图1[2]。　　为研究系统的适用性和节能性，本文选择在我国华北地区的城市――北京市，建立一栋小

4、型别墅模型。该建筑模型采用太阳能集热系统和电辅助加热系统并联，以改善辅助加热采暖效果。在该建筑模型内分别用dest和ansys作能耗分析，通过软件模拟计算得出本工程能源消耗量并分析，为双循环电辅助热管太阳能地板辐射采暖装置在我国太阳能资源丰富地区的推广及运行情况做理论上的指导。　　室内的设计工况以及室外气象参数是负荷的主要影响因素。Dest软件本身集成了193个典型城市的气象数据，这些气象数据是由气象模型Medpha所生成，其基础是20年的实测数据和随机气象数据模型[3]。本工程采用的是地板辐射采暖，设计室内温度略低于市政供暖室温。但是辐射采暖的舒适度高

5、于对流采暖舒适度，所以可以达到舒适度要求。工程中设计室内温度最低为℃，最高温度17℃。　　使用dest对建立本工程模型，将系统的数据参数输入程序，用dest计算作能耗分析各计算结果如表1所示。　　Dest作分析计算后得出室内负荷及面积热指标列入表1。　　Dest作分析计算后得出房间热荷统计列入表2。　　Dest对本系统分析后统计得出采暖季单位面积平均热指标为/m2，则平均热负荷为。　　本章对双循环系统性能进行数据分析，数据来自北京地区实验实测记录，分别对双循环系统在不同运行工况下的能耗和室内状态及理论分析，为实际的双循环系统提供理论依据。　　大循环工况分

6、析　　太阳能的蓄热主要从早上7：00开始持续到下午5：00，但是由于水箱的蓄热，大循环可以持续到23：00。以XX年2月11号为例分析一天中逐时温度变化分析。　　主要温度变有以下几方面：①图3中室内温度T8基本稳定在15℃。室内温度没有因室外温度变化而波动，适合人的居住活动。这也体现了本系统的供热的稳定性。②图2中从7：30以后集热管温度T2、T3开始急剧上升，温度达到大水箱温度时开始对水箱加热，集热管的温度变化变缓。③图2中大水箱里的水经水泵循环到集热器，在集热器中加热，大水箱与集热器温度变化趋势几乎一致。④16：00以后集热管集热能力下降，不足以承担

7、室内负荷，大水箱温度降低。17：30之后几乎无集热，但由于大水箱有较高温度，因此可以继续为室内供热。　　系统中温度的波动主要体现在太阳能加热方面，早上因为太阳辐射，集热管对大水箱加热。大水箱开始蓄热，温度逐渐上升，至最高峰15：30以后集热管集热量小于冷负荷，大水箱开始释放储存的热量，温度开始降低。　　大水箱温度约在早上8：10达到30℃，此时大循环开始。在刚开始由大水箱供热时，太阳辐射强度不能够承担热负荷，所以大水箱温度有一小段下滑。随着太阳高度的变化，吸收的太阳能越来越多，大于室内负荷。此时大水箱开始蓄热，大水箱总能量上升，温度增加。太阳能热管吸收的

8、能量一部分承担室内负荷，另一部分转储存在大水箱中。一天中焓值最高出现在15：30