003太阳能供热采暖系统的分析与设计

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1、太阳能供热采暖系统的分析与设计天津建筑设计院滨海分院周杨关键词：太阳能、能源、供暖1前言我国能源众多，但人均能源不足。新能源太阳能能源充足，节能环保，本文详细阐述太阳能供热采暖系统在建筑中的应用及设计思路与体会。2我国能源形势我国幅员辽阔，疆域广大，陆地总面积约960万平方公里。居世界各国的第三位。我国有多种能源，其中水能和煤炭相对丰富，分别局世界第一位和第三位，其他资源总量也居世界前列，但是人口众多，各种能源的人均占有量低于世界平均水平，1990年,中国人均探明煤炭储量147吨，为世界平均数的41.4%；人均探明石油储量2.9吨，为世界平均数的11%；人均探明天然气为世界平均数的

2、4%；探明可开发水能资源按人口平均也低于世界平均水平。所以我国看似能源丰富，其实能源并不充足，而且我国还处于发展中阶段，发展到发达国家使用能源状况还会加剧，所以节能已经成为我们每个人都要关心的事情。同时，由于空气污染日益严重，北方城市去年多次出现雾霾天气，空气质量关系到每个人的身心健康，减排也变成我们每个人都要做的事情，《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。面对不可再生能源不足，同时造成污染严重，人们逐渐把目光投向了可再生能源，风能、太阳能等可再生能源资源量巨大，同时满足低碳，环保

3、要求，如果更好的开放和利用这些能源成为应对能源不足和污染大问题下每个国家都关注的事情。3太阳能的应用我国财政部、住建部于2009年3月26日出台了推进太阳能光电建筑应用的实施意见和补助办法，鼓励在建筑中使用太阳能等绿色能源，使我们看到了太阳能在建筑中发展的新天地及美好前景。太阳能在建筑领域有诸多应用，较为成熟地有建筑楼道照明、城市亮化照明、太阳能热水供应及采暖等系统等等。4太阳能供热采暖系统太阳能采暖系统可分为两大类，一类是主动式，另一类是被动式。主动式太阳能能够人工控制，通过集热器、蓄热器、管道、风机和循环泵等设备才收集、储存太阳能转换而来的热量，系统中各部分都能控制而达到所需的

4、温度。被动式是不用机械动力而在建筑本身采取一定措施后利用太阳能进行采暖。在这里主要介绍下主动式，其系统按所使用的太阳能集热器类型可分为下列两种系统：1空气集热器太阳能供热采暖系统；2液体工质集热器太阳能供热采暖系统；按所使用的末端供暖系统类型可分为下列四种系统：1低温热水地板辐射太阳能供暖系统；2水—空气处理设备太阳能供暖系统；3散热器太阳能供暖系统；4热风采暖太阳能供暖系统；按蓄热能力可分为下列两种系统：1短期蓄热太阳能供热采暖系统；2季节蓄热太阳能供热采暖系统；按集热系统的运行方式可分为下列两种系统：1直接式太阳能供热采暖系统；2间接式太阳能供热采暖系统。太阳能采暖系统具备系统

5、运行温度低，有储藏热量的设备，与辅助热源配套使用和适合在节能建筑中应用等特点。4.1太阳能供热系统原理及系统选用形式太阳能采暖系统选用形式根据下表确定见表1表1太阳能供热采暖系统选型太阳能采暖系统的原理：以液体工质集热器太阳能供热采暖系统为例，使用集热器收集太阳辐射热量并转化为热能，以液体为传热介质，用水作为储热介质，热量通过室内散热装置进行采暖，当储热水箱的热量不能满足需求时，由辅热设备进行采暖。见图1图1液体太阳能采暖系统示意图4.2太阳能供热系统的计算太阳能供热采暖系统的负荷应按如下原则计算：太阳能供热采暖系统的供暖热负荷为建筑物耗热量，建筑物耗热量应按下式计算：Q=Q+Q-

6、QHHTINFIH式中：Q——建筑物的耗热量（W）；HQ——通过围护结构的传热耗热量（W）；HTQ——空气渗透耗热量（W）；INFQ——建筑物内部得热（包括照明、电器、炊事和人体散热等）（W）IH直接式太阳能集热器总面积应按下式计算：86400QfHA=cJη(1-η)TcdL式中：A——直接系统集热器总面积（㎡）；cQ——建筑物的耗热量（W）；HJ——当地集热器采光面上的采暖期平均日太阳辐照量J/（㎡•日）Tf——太阳能保证率%；η——基于总面积的集热器集热效率%，cdη——管路及贮热装置热损失率%L间接式太阳能集热器总面积应按下式计算：U·ALcA=A（1+）INcU·Ahxh

7、x式中：A——间接系统集热器总面积㎡；INA——直接系统集热器总面积㎡；cU——集热器总热损系数W/（㎡・℃），LU——换热器传热系数W/（㎡・℃）；hxA——间接系统换热器换热面积㎡。hx4.3蓄热系统太阳能蓄热系统是将太阳能多余的热量暂时储存起来，等到没有日照或阴雨天气时再将这部分热量释放出来。太阳能蓄热方式分为显热蓄热、潜热蓄热和化学蓄热三种方式。根据当地的太阳能资源、气候、工程投资等因素综合考虑，短期蓄热液态工质集热器太阳能供暖系统的蓄热量应能满足建筑物1—5