太陽能采暖綜述

李少帥 胡蓉蓉 孔順蓮

摘要：我國的建筑能耗中，北方寒冷地區(qū)的采暖能耗占了相當大的比例。利用太陽能來滿足生活熱水、供暖等能耗的要求具有巨大的節(jié)能效益，因此，太陽能采暖技術越來越受到人們的重視。太陽能光熱技術目前已經成為現代太陽能利用的不可或缺的部分，新能源的發(fā)展離不開太陽能光熱技術的利用。本文將闡述太陽能光熱利用技術的應用與發(fā)展情況。

關鍵詞：光熱技術;采暖;應用技術

0???? 引言

由于人類對能源需求的日益增長，常規(guī)能源的日益短缺，能源利用情況緊張，而常規(guī)能源的大量使用必將對環(huán)境造成不利影響。世界各國為尋求能源安全和人類社會可持續(xù)發(fā)展，將戰(zhàn)略目光轉向可再生能源的開發(fā)。太陽能是最理想的可再生能源，具有清潔、無污染、輻射總功率巨大且取之不盡的優(yōu)點，開發(fā)和利用太陽能是人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。人類利用太陽能的歷史非常悠久，太陽能熱利用的技術也最為成熟[1]。

1???? 太陽能采暖的背景

中國北方廣闊地區(qū)由于地理位置原因，冬季寒冷一般集中供暖從每年的11月 15日開始到次年的3月15日停止供暖，具體時間根據具體氣候情況有所不同，例如東北地區(qū)、青藏高原地區(qū)等。但在這些地區(qū)，除延長集中供暖時間外，其余時間仍有前后兩個月左右，室外溫度明顯回升，但在室內老人、體弱者、久坐者仍會感到體感溫度偏低，如要人體在室內感到舒適，仍需進行少量熱量補充。此時室內外溫差較大，此時利用太陽能光熱采暖效率一年中最高，且能用戶反饋較好，因此基于此背景下，提出在這些地區(qū)廣泛應用太陽能光熱輔助采暖的建議。

2???? 太陽能采暖

2.1? 太陽能采暖的定義

太陽能采暖：是指將分散的太陽能通過集熱器（例如：平板太陽能集熱板、真空太陽能管、太陽能熱管等吸收太陽能的收集設備）把太陽能轉換成方便使用的熱水，通過熱水輸送到發(fā)熱末端（例如：地板采暖系統、散熱器系統等）提供房間采暖的系統，我們稱之為太陽能采暖系統，簡稱太陽能采暖。其結構形式是分為真空的管式太陽能熱水器以及平板式太陽能熱水器。我國主要應用的是以真空管道式為主的。

2.2? 太陽能采暖的工作原理

首先是吸熱的過程。這個過程是太陽輻射透過真空管的外管，被集熱器鍍膜吸收之后沿著內管壁傳遞到管內的水。而管內的水在吸熱之后溫度就會上升，隨著比重減小而上升，從而形成一個向上的動力，就構成了一個熱虹吸系統。隨著熱水的不斷上移并儲存在儲水箱上部，同時溫度較低的水沿管的另一側不斷補充如此循環(huán)往復，最終整箱水都升高至一定的溫度。

其次是循環(huán)管路。使用的一般都是按照自然循環(huán)的方式來運作的，不存在外在的動力。因為太陽能熱水器的集熱的面積并不大所以我們不采用管道循環(huán)的方式。

再次就是頂水式使用的過程。由于頂水工作的優(yōu)點是供水壓力來自于自來水壓力，比自然重力式壓力更大[2]。

2.3? 太陽能采暖的組成結構

太陽能取暖設備主要構成部件：太陽能集熱器（平板太陽能集熱器、全玻璃真空管太陽能集熱器、熱管太陽能集熱器、U型管太陽能集熱器等），儲熱水箱、控制系統、管路管件及相關輔材、建筑末端散熱設備等組成。

3???? 太陽能采暖的優(yōu)勢及注意

3.1? 太陽能采暖的優(yōu)勢

1）??? 太陽能采暖是一項環(huán)保工程。它與普通的采暖方式不同的是熱源不同，即普通采暖是燃煤、電、油、氣等，而太陽能采暖是利用無污染、可再生的太陽能。

2）??? 太陽能采暖經濟效益顯著。太陽能采暖一般3-5年即可收回投資成本，而它的使用壽命一般在20年左右，所以它的經濟效益也是十分顯著的。

3）??? 節(jié)能減排。以華園新能源工程公司生產的太陽能采暖設備為例，它可以實現采溫送暖及傳輸蒸汽等等并且配有自動裝置，使農業(yè)生產實現現代化和自動化。由于太陽能采暖清潔安全，不會產生傳統燒煤采暖爐一氧化碳中毒的危險，也不會發(fā)生燙傷等意外。適用于大型建筑，如學校、辦公室、工廠、養(yǎng)殖溫室等。安裝太陽能采暖工程，還可以免費獲得洗浴熱水，是一舉多得的節(jié)能減排工程。

3.2? 太陽能采暖的注意事項

1）??? 集熱面積的設計，靠考慮整個冬季建筑物需要的一個平均熱量，太陽能集熱設備配的大，造價高，浪費設備和資金，配的數量少達不到節(jié)能效果。所以配置太陽能面積非常重要。

2）??? 考慮熱量儲備，太陽能時間性很強，白天充足，夜間是零，和我們需要采暖的過程從時間上是完全相反的。但是由于建筑物有熱惰性，在配合一定的蓄熱設備，我們完全有能力把熱惰性產生的時間差人為的改變和調節(jié)，使之和我們的需要想符合！熱惰性在太陽能采暖的設計過程中非常重要。

3）??? 太陽能采暖和地板采暖相結合能夠達到最節(jié)能的采暖系統。

4???? 發(fā)展前景

目前，太陽能作為一種清潔新能源必是世界經濟發(fā)展中最具影響力和決定力的技術領域之一，新能源的發(fā)展離不開太陽能光熱技術的利用。太陽能光熱技術的發(fā)展將會在中國西部廣大的寒冷、地形多樣和零散的生活條件中發(fā)揮著非常獨特的作用。未來太陽能開發(fā)利用的重要方向，就是用太陽能光熱技術全方位地解決建筑內熱水、采暖、空調和照明，最終將太陽能光熱技術與建筑結合，實現一體化研究與實施，同時這也是整個太陽能行業(yè)日趨占據市場的根本所在。

太陽能中高溫熱利用市場是沉睡的巨人。具有太陽能熱水和太陽能采暖空調雙重功能的太陽能組合系統正日益受到國外太陽能行業(yè)的重視。國外已經設計和安裝了多種類型的太陽能組合系統，其中大都已進入市場，并且市場份額正在逐步擴大。我國很多太陽能企業(yè)也在太陽能采暖方面作了嘗試，部分示范工程效果還不錯，如國際新能源市場、北京平谷、內蒙包頭等工程，這無疑是另一個巨大的市場商機。

5???? 結束語

太陽能的各類熱利用技術是世界各國爭相開發(fā)、發(fā)展的重要技術措施，也是我國政府在政策上大力鼓勵、扶持的技術，并已在部分具體應用方面取得了重要成果，且已經日漸成熟并形成了產業(yè)。我國也需要繼續(xù)加大這方面的技術研發(fā)和生產實踐，使太陽能的熱利用技術走在世界的前列[3]。

參考文獻：

[1]竇蓉.太陽能采暖的優(yōu)勢與應用[J].河南建材，2013，（1）：166-169.

[2]李忠義，太陽能熱利用技術發(fā)展趨勢淺析[J].科技論文與案例交流，2014.04.130：32-33.

[3]郝華麗.太陽能熱利用技術概述[J].智能城市，2016.08.258：309.