太陽能供熱系統在建筑中的應用

王麗靜　韓恒梅

(平頂山工業職業技術學院，河南平頂山　467001)

太陽能供熱系統在建筑中的應用

王麗靜韓恒梅

(平頂山工業職業技術學院，河南平頂山467001)

摘要:以天石公寓樓工程為例，介紹了太陽能供熱系統的組成部分，闡述了太陽能供熱系統的施工方案，并總結了方案實施過程中的關鍵技術及創新點，指出太陽能供熱系統結構簡單、使用方便、高效清潔，符合綠色環保的要求。

關鍵詞:太陽能，供熱系統，集熱器，管道

0　引言

我國城市建筑每年消耗大量的能源，到2020年建筑面積有望增加到690億m2，可能消耗約11億t標準煤。城鎮建筑每年僅采暖一項的耗能占全國總能耗的11.5%。為倡導國家提出的綠色建筑目標，在建筑行業大力開發新能源，著力降低城鎮建筑的能源消耗率就成為一項緊迫的任務。太陽能是一種自然潔凈的能源，在建筑物中安裝使用節能高效的太陽能供熱系統，可實現綠色節能的建筑目標。據估算，到2020年，這一節能規模可達約2.4億t標準煤。

1　工程概況

平頂山土建處施工的天石公寓樓工程已采用太陽能供熱系統，該建筑高度36.2 m，建筑4層局部5層，面積為3 000 m2，磚混結構。平頂山地區屬于太陽能輻射三類地區，輻射所發出的熱量相當于標準煤燃燒170 kg～200 kg。使用太陽能供熱系統時，夏季可提供生活所需的全部熱量，冬季可提供所需熱量的70%，輔助使用其他熱源提供剩余30%的熱量，即可滿足冬季生活用的采暖及熱水供應。

2　供熱系統組成

太陽能供熱系統由太陽能集熱器、水箱、熱水供應系統、自動控制系統、連接管道等組成。

2.1太陽能集熱器

通過水作為太陽能集熱器收集太陽能轉化為熱能的載體，經過一系列循環管路，最終儲存在儲熱水箱中，提供給居民住戶隨時進行使用。設置有兩個儲熱水箱，一個是用來儲存熱水的水箱，供應給居民生活方面使用;還有一個是主要用來進行采暖和制冷方面使用的膨脹水箱。在安裝方面，集熱器安裝于較高位置，水箱安裝在低于集熱器的較低位置，從而保證水的自然循環，停用系統時集熱器內隨即排空，無水存在，有利于太陽能的順利采集，避免出現凍結時期系統內存水凍脹引起集熱系統的破裂，提高了用戶使用太陽能的安全方便性，增強了太陽能的使用效率。

2.2自動控制系統

在安裝的太陽能供熱系統中設置相應參數，通過智能自動控制識別光線的強、弱、有、無，當參數達到一定界限時，系統會自動持續監測水箱內的水溫，若水溫過低，會自動開啟輔助熱源進行加熱;通過循環保溫，使供熱系統達到供水的恒溫、恒壓;水位的高低也可進行自動控制;控制系統的顯示屏會顯示即時的狀態和功能;此系統還設置有漏電時的自動斷電保護、過載時的短路切斷保護、無水時的防干燒保護、高低壓保護、頻繁多次啟動保護等多種保護措施，以此來保障該系統的可靠運行以及使用者的生命安全。如果供熱系統在運行過程中出現故障，監控系統的顯示界面會自動顯示故障參數代號，通過查詢相應的設備運行情況，可以有效地進行維修。

2.3熱水供應系統

本系統使用恒溫恒壓和自動循環水的裝置，在使用終端始終維持有恒定的水溫和足夠的壓力，保證使用熱水能夠達到隨時打開就有足夠的溫度，即便長時間使用也能保證水溫，避免出現供水時水溫不達標或水壓不夠斷水的現象，影響到住戶的正常使用。

3　供熱系統的實施方案

天石公寓樓工程的作業方法采取流水施工，供熱系統的施工方案如下。

3.1全玻璃真空管集熱單元安裝

1)由工廠預制集熱器單元使用的合適支架，在現場進行施工放線，確定集熱器單元支架的安置位置。2)將預制的集熱器及配套使用的支架在現場首先進行質量檢驗，經檢驗確保質量滿足要求后再進行施工安裝。

3.2儲水箱安裝

1)在集熱器支架定位安裝的同時，進行儲水水箱安裝的基礎施工工作。儲水的水箱和支架在工廠進行預制，運抵現場后首先進行質量檢驗，再進行使用。2)水箱的施工安裝、保溫、作業過程:工廠按圖加工、制作→汽車運輸→定位→支架固定→支架防銹處理→基礎處理→水箱試水檢漏→全面質量檢查→廠專業人員現場聚氨酯發泡保溫→保溫層外保護搭接縫防水處理→清洗→完成配管及附件安裝。

3.3管道安裝

依施工進度表順序，分別進行天面循環管、供水管安裝。由專業施工組根據相關標準、規范完成管道安裝等工作，安裝完成后的試壓與驗收按《采暖與衛生工程施工及驗收規范》進行。

3.4具體施工內容安裝

1)集熱器支架安裝見表1。

表1　集熱器支架安裝表

2)水箱安裝見表2。

表2　水箱安裝表

3)集熱器單元組裝見表3。

表3　集熱器單元組裝表

4)管道安裝見表4。

表4　管道安裝表

5)管道保溫見表5。

表5　管道保溫表

4　解決的關鍵問題和創新點

4.1解決的關鍵問題

1)提高建筑內的居住質量。在建筑中安裝此套系統，通過前期一次性的資金投入，可以達到今后長時期受益的效果，一年四季的采暖和熱水供應都能基本得到解決，通過使用這種高效環保的新能源，住戶的居住質量得到了改善，生活環境的改善也會隨之提高居民的舒適度和滿意度。

2)實現全年使用。太陽能作為一種自然存在的能源，高效清潔、使用方便。利用太陽能集熱器，方便地實現了太陽能向可使用的熱能的轉換。由保溫裝置通過水的自動循環，保證建筑內用戶隨時能夠使用適宜溫度的水，達到了滿足全年熱水使用的目標。

4.2創新點

1)太陽能集熱器能超低溫差傳導，具有防凍抗風、防漏防垢的功能，能夠在承壓的狀態下運行。玻璃熱管通過特殊的工藝處理，若在使用過程中發生損壞，并不會影響到系統的正常運行。供熱系統的集熱器及其支架通過合理的設計，在發揮其功能作用的前提下，與周圍的景觀盡可能完美融合，同時還可兼作屋頂的隔熱層。

2)本系統采用恒溫恒壓和自動循環裝置，確保用戶使用終端維持有恒定的水溫和足夠的壓力，保證使用熱水達到即開即熱，避免出現供水使水溫不足或水壓不夠斷水的現象，影響到住戶的使用。

3)在冬雨季節或無太陽光照的夜間，僅用太陽能無法滿足住戶居民的熱能使用需要時，此供熱系統還可結合輔助熱源低溫熱泵一起使用，由輔助低溫熱泵提供熱源不足的部分，使整套系統仍正常工作，保障居民的生活需要。

4)綠色環保。太陽能作為一種潔凈的可再生能源，無環境污染。

5　系統效益分析

天石公寓樓供熱工程總造價70萬元，建筑面積3 000 m2，采用200 m2集熱器，折合單價為3 500元/m2，每天收集太陽能約為300 kWh，相當于50 m3天然氣。按天然氣單價3.8元/m3算，每天節約190元，如按照電價1元/kWh，則每天節約300元。

6　結語

太陽能作為一種可再生的清潔能源，具有其他能源無可比擬的優勢，不需要進行開采，不會污染環境和破壞生態平衡，無論任何地區都可開發使用，符合國家倡導的建筑行業綠色節能環保的要求。此套太陽能供熱系統的供熱效率高、結構簡單、使用方便、高效清潔，是現代節能建筑的能源使用方向。

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Application of solar heating system in building

Wang Lijing Han Hengmei
( Pingdingshan Vocational College of Industry，Pingdingshan 467001，China)

Abstract:Taking Tianshi apartment building engineering as an example，the paper introduces organization solar heating system components，describes construction scheme of solar heating system，summarizes critical implementation techniques and creative points，and finally points out advantages of solar heating system，such as simple structure，simple utilization，high efficiency cleaning，and meeting green and environment protecting demands.

Key words:solar energy，heating system，collector，pipeline

作者簡介:王麗靜(1982-)，女，講師

收稿日期:2015-11-24

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0209-02

中圖分類號:TU201.5

文獻標識碼:A