太陽能建筑集熱與儲熱系統(tǒng)的思考

尹 吉 胡耀峰 劉 堅

（中國建筑土木建設(shè)有限公司 北京市 100070）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國家越來越看重人與自然和諧發(fā)展，包括保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、可持續(xù)發(fā)展等工作重點。太陽的能源極其豐富，合理利用裝置接收太陽輻射的能量具有重要意義。近年來，我國有關(guān)部門研究了各種利用太陽能源的裝置，比如太陽能熱水器、太陽灶等裝置，應(yīng)用效果明顯，極大的減少了國家能源的損耗，并且在一定程度上減少了社會發(fā)展對環(huán)境產(chǎn)生的污染。太陽能建筑集熱與儲熱系統(tǒng)也是用來利用太陽能源的，該建筑系統(tǒng)擁有廣泛的應(yīng)用場景，節(jié)約資源的效果也非常明顯，能夠極大的促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展，國家非常重視太陽能建筑的發(fā)展。

1 太陽能建筑集熱與儲熱系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國地域遼闊，接收到的太陽輻射量也很大，在我國歷史長河中，祖先并沒有注重太陽能的使用。由于現(xiàn)在全球變暖，空氣質(zhì)量下降，環(huán)保與節(jié)能工作的開展具有重要意義，關(guān)系到祖孫后代的生存。我國太陽能建筑集熱與儲熱系統(tǒng)的應(yīng)用范圍還不夠廣闊，唯一普及的利用太陽能的裝置就是太陽能熱水器，太陽能建筑還沒有進(jìn)入每家每戶的生活中。同時由于我國開展太陽能研究工作的時間較晚，所以太陽能系統(tǒng)研發(fā)還不夠先進(jìn)。而太陽能建筑集熱與儲熱系統(tǒng)沒有普及的重要一點原因就是生產(chǎn)成本和維修成本過高，不被我國居民接受。太陽能的利用解決了我國環(huán)境面臨的許多問題，希望相關(guān)部門可以深入研究，為我國人民節(jié)省生活費用并提高我國環(huán)境質(zhì)量。

1.1 太陽能系統(tǒng)應(yīng)用得不夠廣泛

從我國目前太陽能源的利用情況來看，我國居民對于太陽集熱裝置的使用主要集中于太陽能熱水器的使用上，使用范圍有所局限，沒有達(dá)到研究太陽能的目的效果。導(dǎo)致這種情況的主要問題就是太陽能系統(tǒng)的造價較高，現(xiàn)在市面上除了太陽能熱水器的售賣價格可以接受之外，其他的太陽能設(shè)備造價都比較昂貴，難以實現(xiàn)普及，極大的限制了人們的使用。價格是太陽能設(shè)備能否普及的重要因素，有關(guān)部門應(yīng)該采取有效的技術(shù)手段，降低太陽能設(shè)備的成本，實現(xiàn)的全民節(jié)能的愿望，為我國環(huán)境建設(shè)貢獻(xiàn)一份力量。

1.2 太陽能系統(tǒng)研發(fā)不夠先進(jìn)

太陽能這個節(jié)能想法是非常先進(jìn)的，對全球人類的發(fā)展都有重要意義。美國是能源消耗的大國，他們很早就開始重視太陽能源的發(fā)展與應(yīng)用，太陽能的供能體系已經(jīng)非常完善，太陽能設(shè)備也得到了廣泛的應(yīng)用。我國目前的太陽能系統(tǒng)發(fā)展的相對美國還是有所落后，太陽能系統(tǒng)的細(xì)節(jié)還是存在一些問題，比如太陽能的熱效率較低等。這些問題看似簡單，但是在具體操作時還是有不小的難度，我國科學(xué)家也在不斷地努力，希望早日完善太陽能供能體系，給國民帶來更環(huán)保的生活方式，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理念，對我國的資源節(jié)約有重要意義。

1.3 生產(chǎn)成本和維修成本偏高

我國的太陽能系統(tǒng)發(fā)展得還是很快，但是成本高還是迫在眉睫的一個問題，成本過高不利于產(chǎn)品普及，保護(hù)環(huán)境的目的顯然也很難達(dá)到。影響太陽能設(shè)備成本高的因素包括生產(chǎn)成本高和維修成本高。生產(chǎn)成本高是由于太陽能設(shè)備的集熱材料太過昂貴，同時熱效率也沒有到達(dá)理想的數(shù)值，所以對于集熱與材料的選取是科研工作者應(yīng)該重點關(guān)注的。維修成本高就是太陽能系統(tǒng)的部件出現(xiàn)問題后，拆卸和購買都比較復(fù)雜，極大的提高了維修成本，所以科研工作者要調(diào)整太陽能系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得每個零件都較為獨立，方便維修人員開展維修工作，進(jìn)而降低維修成本。

2 較為先進(jìn)的太陽能系統(tǒng)

我國的太陽能儲熱系統(tǒng)雖然體系還不夠完善，但是還是研發(fā)了不少先進(jìn)的太陽能系統(tǒng)。科研人員仔細(xì)分析了我國現(xiàn)代太陽能系統(tǒng)熱效率低的問題，進(jìn)行不同階段的太陽能供暖系統(tǒng)的研究。不同層次的太陽能集熱與儲熱系統(tǒng)的優(yōu)勢有所不同，應(yīng)用范圍也不一樣，但是具有共性的一點就是相對傳統(tǒng)太陽能集熱與儲熱系統(tǒng)，新型系統(tǒng)的熱效率有所提高，能夠在更大程度上滿足用戶的需求。較為先進(jìn)的太陽能集熱與儲熱系統(tǒng)包括太陽能平板集熱與儲熱系統(tǒng)、屋頂太陽能供暖系統(tǒng)以及壁掛太陽能供暖系統(tǒng)，他們相對于傳統(tǒng)太陽能集熱與儲熱系統(tǒng)有了極大的改進(jìn)，擁有良好的應(yīng)用前景。本文筆者向我們介紹了這些系統(tǒng)的組成成分、成本高低以及其特有的優(yōu)勢，希望有關(guān)部門可以借鑒。

2.1 太陽能平板集熱與儲熱系統(tǒng)

傳統(tǒng)太陽能集熱與儲熱系統(tǒng)的缺陷在于熱效率較低，達(dá)不到理想的供熱效果。太陽能平板集熱與儲熱系統(tǒng)的組成部分是采集太陽能的平板和儲存太陽能的單元。在陽光充足的白天可以吸收太陽的能源，然后到晚上將白天吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來，可以實現(xiàn)為房屋加熱的效果并且不消耗電能。在具體應(yīng)用時，用戶要將該裝置嵌在房屋建筑中，節(jié)省了空間又足夠環(huán)保，并且通過大量實驗與計算可以分析出來，太陽能平板集熱與儲熱系統(tǒng)的熱效率很高。科研工作人員也在不斷地尋找成本低，儲熱效果好的材料，希望能夠進(jìn)一步提高該裝置的熱效率，以便滿足用戶的需求。

2.2 集中集熱、集中儲熱系統(tǒng)的特點及適用條件

通常將太陽能集熱板放置于屋頂，集熱系統(tǒng)選擇了直接加熱、強(qiáng)制循環(huán)方式加熱。產(chǎn)生的熱水在閉式水罐或非承壓水箱中集中儲存，最后通過各層共用的熱水立管傳輸至各用水單元。而該系統(tǒng)中的輔助熱源選擇了外置加熱系統(tǒng)。太陽能建筑集熱與儲熱系統(tǒng)不僅適合于新建建筑，而且在現(xiàn)有高層住宅熱水系統(tǒng)改造過程中得到了廣泛的應(yīng)用。集熱器一般選擇分區(qū)或集中布置。冷熱水系統(tǒng)同源同區(qū)，恒溫定時供水不僅可以有效提高熱水供應(yīng)的高效性，而且還可以有效降低運行能耗。該系統(tǒng)在不需分戶計量的病房、酒店、宿舍等居住類建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.3 集中集熱、分戶儲熱系統(tǒng)的特點及適用條件

太陽能建筑集熱板主要放置于屋頂上，集熱系統(tǒng)選擇了間接加熱、強(qiáng)制循環(huán)方式加熱。通過預(yù)熱分散或循環(huán)管道加熱傳輸至各戶的承壓水箱。輔助熱源選擇了內(nèi)置加熱系統(tǒng)，而且保持各戶獨立設(shè)置。該系統(tǒng)主要是由換熱水、太陽能集熱器、熱水供回水管道、落水水箱、循環(huán)泵組等組成。其中的集中集熱系統(tǒng)選擇了溫差循環(huán)模式控制，分戶供熱系統(tǒng)選擇了定溫循環(huán)和溫差循環(huán)雙重模式控制，控制儀表選擇了智能可編程控制器。該系統(tǒng)在一般建筑物中均可以使用，尤其是在中低端住宅小區(qū)和政府保障性住宅小區(qū)中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)語

太陽能所蘊含的資源是巨大的，如果全球都能發(fā)展太陽能供能，那么全球的煤氣使用量將大大減少，溫室效應(yīng)以及空氣污染程度也會大大降低，對地球的環(huán)境建設(shè)具有重要意義。我國目前太陽能建筑的發(fā)展體系還不夠全面，太陽能設(shè)備還沒有普及，環(huán)保效果不夠明顯。科研工作人員通過不懈的努力，開發(fā)出一系列的普及率高、熱效率高的太陽能系統(tǒng)，通過不斷的測試與改進(jìn)，希望能給人們帶來更好的使用體驗，為建設(shè)人與自然和諧發(fā)展的理想社會做出偉大的貢獻(xiàn)。

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