綠色環保供暖裝置系統分析

王婧璇,戰洪仁

(沈陽化工大學，能源與動力工程學院，遼寧 沈陽 110142)

冬季采暖是中國北方居民的生活需要。暖氣是一種社會服務，解決了中國北方冬季取暖的基本需要。然而，由于冬季取暖季節市場對煤炭的大量需求，導致了不可再生資源的大量短缺。又由于供暖時煤燃燒產生的大量有害氣體對環境造成的極大污染是產生霧霾的原因之一，同時影響了人類的健康。如今中國各個城市正嚴重受到霧霾污染，在這些城市中尤其以“東北”“華北”“西北”各城市尤為嚴重。而產生的霧霾污染最大的原因就是由在這些省份冬季供暖所產生。每當進入冬季這些省份就進入了漫長的采暖期，在這一百多天的供暖期里各大供熱企業及各種小鍋爐每天都在像空氣中排放著燃煤產生的濃煙，讓百姓苦不堪言，生活在霧霾之中。針對這些問題，本裝置利用熱管的高效導熱技術以及太陽能這種可再生能源，打造一種新型的綠色環保供暖裝置，實現了能源的合理利用，降低煤炭燃燒排放。保護和改善環境，保障人民健康，促進生態文明建設。熱管的運用范圍相當廣泛是一種新型散熱裝置中的高效導熱元件應用于航天、各式熱交換器、冷卻器、天然地熱等行業。

熱管是一種高效傳熱的元件且太陽能是一種可再生能源，因此如何合理利用高效能源和可再生能源，成為了研究領域的重要課題。我們把太陽能和熱管技術應用在地暖中，可以節省大量煤炭資源，為國家環保事業做貢獻，符合節約資源保護環境的基本國策。

1 裝置原理以及先進性、科學性

1.1 裝置原理

綠色環保供暖裝置工作原理如圖1所示：

①太陽能集熱器；②熱開關；③熱管；④導線；

本課題的系統主要利用太陽能發電原理和熱力學定律，通過太陽能集熱器將光能轉換成熱管熱能加熱的過程。本產品增加了②熱開關可以控制室內所需要的溫度。在白天主要由①太陽能集熱器吸收太陽能并通過導線將太陽能轉化為電能，既能給③熱管加熱又能使⑤蓄電池儲電；到了晚上無光的時候我們可以利用⑤蓄電池給③熱管加熱也能達到同樣的效果。余下的電能還可以給家里的⑦燈或者其他家電供電實現了資源的合理利用，而且更加干凈、安全。創造綠色能源、實現美好生活。

1.2 科學性

本產品作為一種新型熱管式地暖，利用太陽能技術來營造一個綠色，清潔環保裝置。太陽能是一種可再生能源，在當今世界有著無限的發展前景。熱管是一種新型的高效傳熱元件，利用傳熱原理，熱管內的液體經過蒸發冷凝的方式散發熱量[1]。熱管在這一熱量轉移的過程中散發熱量使整個室內充滿溫暖。

1.3 先進性

綠色環保供暖裝置在普通供暖的基礎上進行了創新，規避了對煤的使用，大大節約了不可再生資源的。在生活使用過程中更加的安全環保不必像傳統供暖一樣定期清洗消耗人力物力，增加了使用壽命，更加快捷方便。而且相比于傳統地暖成本較低，另外本系統增加了蓄電池和熱開關，蓄電池可以使太陽能轉化的電能也可以儲存起來；熱開關可以調節溫度，合理利用資源，無論是在生產還是生活中都可以安心使用。當今市場太陽能與熱管技術尚未應用到供暖當中，此項目對我國供暖方面的研究，有著重要的參考意義和使用價值。

2 關鍵技術和現實意義

2.1 關鍵技術

(1)利用熱管原理，提高了傳熱效率，使熱能達到了合理的利用。使冬季采暖變得更加清潔環保。

(2)利用可再生能源太陽能，太陽能和熱管結合，既降低了資源的消耗又使資源達到合理利用，為我國打造“資源節約型，環境友好型”社會做貢獻。

(3)運用了熱管冷凝回流的方式，為室內供暖，與普通地暖相比使用壽命更長，更安全。

(4)在熱管的基礎上本產品增加了蓄電池，這樣即使再無太陽能的情況下，仍能保證室內的溫暖；加入了熱開關可以自由地調節溫度。

2.2 現實意義

(1)緩解北方采暖季節對不可再生資源的煤的大量消耗，以及煤燃燒后有害氣體的產生。節約了資源，保護了環境。

(2)通過太陽能-電能-熱能的形式，合理利用太陽能這一可再生資源，使供暖變得更加清潔環保。

(3)利用熱管技術提高了傳熱效率，提高了能源利用率，與太陽能結合使工作變得清潔高效， 實現能量多級利用。

3 現今供暖方式和新能源供暖方式分析

當今供暖方式絕大部分都使用鍋爐供暖，我國要求供熱的熱水必須干凈，現今我國鍋爐燃燒的主要原料是煤。煤經過一系列的燃燒，從空氣預熱器排除的煙氣已無法再利用，被送入除塵器進行分離，除掉煙氣攜帶的絕大部分飛灰，再由引風機引入煙囪，煙氣最終排入大氣。煤炭資源是不可再生資源。近幾年，我國的煤炭儲備量急劇減少，此外，煤炭燃燒產生有害氣體[2]，對于環境造成污染，酸雨的產生，進而對人體帶來傷害。但是人類生活卻離不開煤炭的燃燒，所以人們正逐漸在尋找新型能源。第二使用天然氣采暖。天然氣是一種清潔能源，尤其是在20世紀90年代，國家的西氣東輸項目，將西部大量的天然氣資源引入到東部地區，給東部地區的生活帶來了方便。不過我們知道，天然氣存在一個重要的問題，那就是儲存及運輸問題，天然氣很容易發生爆炸，每年因為天然氣爆炸所造成的人員傷亡眾多[3]。第三使用電能采暖。電能的出現，徹底改變了傳統的取暖方式，并給其帶來了新的革命，現在家庭生活已經離不開電能，電能屬于清潔能源，并且在家庭使用廣泛。但是電采暖也存在安全隱患，如一旦出現電纜老化或者有破損，容易漏電，造成短路，十分不安全。所以現今我國還是提倡使用清潔且安全的能源，而本裝置利用熱管太陽能技術與我國提倡的相吻合，符合國家的要求，與當今市場的供暖方式相比較綠色環保供暖裝置更加環保，安全，節能。

4 總結

中國已成為世界重要的能源生產國。2011年以來，中國的一次能源生產總量已達到31.8 億噸標準煤，居世界第一位。其中，原煤產量35.2 億噸[4]，經濟發展與環境污染之間的矛盾更加突出。近年來，能源安全問題日益成為國家生活和整個社會關注的焦點，并日益成為中國的戰略安全和瓶頸制約經濟和社會可持續發展的一個隱患。因此，如何解決能源的大量消耗已經成為社會關注的熱點問題[5]。

我們的裝置采用了太陽能和熱管技術，杜絕了普通地暖加熱時對煤的大量燃燒。利用太陽能這種可再生的清潔能源，緩解了的環境問題，節約了國家的資源;利用熱管技術增加了傳熱效率，提高能源利用率，節約資源保護環境。