太陽能在采暖中的應用探討

摘 要：介紹了四川藏區（高寒地區）中某縣城太陽能供暖試點方案的設計思路。

關鍵詞：太陽能；供暖

中圖分類號：TP311.13 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 24-0000-02

一、前言

四川藏區（高寒地區）是四川省海拔較高、冬季寒冷地區，個別縣最低溫度達到攝氏零下300，經常出現自來水管凍裂的現象。由于經濟條件所限，該地區沒有建設城鎮統一的供熱設施，大部分為各家各戶分散采暖（電爐采暖、燒木材、牛糞和植被），國家和地方政府己實施扶持和解決經濟欠發達高寒地區的冬季采暖問題。筆者參與了制定部分城鎮供熱設施建設規劃和科研工作。經過現場調研，發現當地常規能源極度匿乏，若采取常規供熱方式解決供暖問題難度相當大。經過多方案比較后，采用以太陽能加輔助電加熱方式作為供暖試點方案。

二、當地資源狀況與方案選擇

四川藏區地理位置獨特，色達、理塘和稻城三縣化石能源極為短缺，運輸不便，在當地采用燃煤鍋爐供暖方案不現實。四川藏區有豐富的太陽能資源，是我國除青藏高原外同緯度最大值區，處于利用太陽能有利的區域內。根據《我國太陽能熱能等級表》，這個區域的太陽能資源等級為三等至二等，屬于太陽能資源中等和較豐富地區。

（一）集熱器的選擇。經過對平板型太陽能集熱器、全玻璃真空管型太陽能集熱器、玻璃-金屬真空管型太陽能集熱器、熱管式真空管型太陽能集熱器等熱性能指標和特點進行比較，考慮造價投資，結合項目眾多建筑的不同情況，綜合分析，項目中太陽能供熱系統擬選用平板型太陽能集熱器和全玻璃真空管型太陽能集熱器 （防凍型）相結合的技術方案。

（二）系統說明和運行技術措施。工程設計中，太陽能采暖系統包括集熱、儲熱、供暖和自動控制等部分。通過將太陽能集熱系統收集的熱量儲存到熱水箱中，采暖泵把水箱中的熱量再送入辦公大樓各房間的風機盤管，達到房間采暖的目的。

（三）集熱器面積的初步估算。根據《民用建筑陽能熱水系統應用技術規范》中的有關計算公式，經初步計算建筑面積為20Oom2的建筑所需直接式的水平面太陽能集熱面積。結合采用的供暖系統形式，考慮當地的運輸條件和成本價格，投資暫按建筑面積500元/m2估算。本設計方案暫擬考慮采用間接式供熱方案。熱水供、回水溫度取50/400C。

（四）太陽能集熱熱水裝置布置方式。太陽能集熱器放置在公建的屋面上，由于各建筑的情況不同，集熱器的布置暫考慮40度傾角，以正南為主。室內機采用風機盤管。室內設備對于己有公建采用風機盤管，對于近期新建的項目可以考慮地板輻射采暖。

（五）太陽能示范部分經濟技術指標。總供熱面積8950m2，總供熱量358kW，太陽能集熱熱水裝置約10套，全年用電量（采暖天數188天）：47.28X1O4kWh/a （含50%輔助電加熱、循環泵及室內風機盤管等設備用電量），每年每平米平均用電量 52.82kWh/（m2·a），公共建筑每年采暖用電費用（按工業電價0.50元/kWh）：26.41元/（m2·a）

（六）太陽能供熱系統年節能量。經計算太陽供熱系統年節能量為2784.72GJ，折標準煤量為95t，壽命周期節能量為41770.8 GJ，折標煤量為1425t。

（七）太陽能供熱系統壽命期內的總節能費。壽命期按15年計，燃煤價格 （折合標準煤）按1000元/噸，經計算太陽供熱系統壽命周期內總節能費約為-51.32萬元，不能回收成本。

（八）太陽能供熱系統壽命期內二氧化碳減排量。經計算得出壽命期內C02減排量約542噸。本項目單從節能費上看不能回收成本，但項目建設相當于節約了標準煤1425噸，壽命期內減少C02排放量約542噸。

三、幾種供暖方式優缺點比較

有低溫型空氣源熱泵空調器、低溫型空氣源熱泵 （熱水）機組、太陽能、電熱水鍋爐房及其組合的方案。

（一）熱泵方式。優點：用電負荷小、用電量少，能源利用效率高（COP一般大于2.6）、節能，運行費低、管理收費容易。可緩解當地用電緊張局面。缺點：一次性投資相對較高，熱泵空調器在-l50C以下時效率低，需要輔助電加熱采暖。熱泵熱水機組需設管理人員。

（二）太陽能部分。優點：取之不完，普遍、巨大、無害、長久。缺點：分散、不穩定、效率低和成本高，需要輔助電加熱。

（三）電鍋爐部分。優點：一次性投資低，相對集中，采暖效果好、有保障。缺點：用電負荷較大、用電量較多，電力為二次能源，能源利用效率低、不節能，運行費用較高、管理收費難。

四、適用條件與適用范圍

目前國內應用太陽能供暖地區有拉薩、呼和浩特、銀川和北京等城市。本項目建設地區海拔、氣候接近以上地區。

（一）由于太陽能分布分散，太陽能集熱效率與其系統是否集中或分散無關，因集熱靠近建筑物，提高了集熱效率，因此，太陽能供暖方案應當分棟進行，不宜采用供暖規模上萬建筑面積集中集熱式供暖系統。

（二）己建住宅，盡可能采用太陽能供暖，使其擔負約40%供暖負荷，不足部分，宜采用電暖氣輔助供暖。

（三）公建，利用太陽能采暖比住宅更加有效，因為公建采暖主要是要滿足白天室內溫度的舒適需求，這與太陽能的提供正好適應，夜間只需少量熱量，可以采用儲熱方式或輔助電加熱方式解決，有利于減少能耗。

（四）《太陽能供熱采暖工程技術規范》GB50495-2009中，對太陽能Ⅱ類資源較富區季節蓄熱系統太陽能保證率，推薦選值范圍40%-60%，理塘縣項目中是按50%選取的，考慮到投資因素和當地利用的是水電，水電是可再生的清潔能源，因此未選取60%的太陽能保證率高限。而在其他項目中綜合考慮投資和節能情況，則建議公建采暖盡量按高限選取，住宅類盡量按低限選取。

（五）考慮到利用太陽能供暖一是受到日照時間和采暖期太陽總輻照量的影響，二是受到初期投資的限制，目前尚未普及推廣。本地區沒有長期運行的實例，大規模采用有風險，目前太陽能只作為一種輔助供熱技術，只考慮小規模示范工程。

五、結束語

其它工程中還需依據國家和地方政策并根據具體情況、具體地區做具體分析，在一般地區中還應與其他可行方案進行比較。在藏區供暖方式中還有其他太陽能利用方式，如對新建建筑，還可采用太陽能暖房等形式。由于項目尚未實施，雖太陽能供暖方式可行，但選擇哪一種形式的太陽能集熱器更適合當地氣候條件，還需要實踐考驗和驗證。

參考文獻：

[1]梁晶，賈靳民，高山.太陽能在低溫熱水地板輻射采暖中的應用[J].建設科技，2003.