太阳能新风系统在北方农村地区的应用研究
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Analysis on the Application of Solar Wall System in North Rural Area ZHOU Qi et al （ School of Petroleum Engineering，Changzhou University，Changzhou，Jiangsu 213016） Abstract Solar energy resources are rich in China，especially in North China，where there are long sunshine time and strong sunshine intensity，and there are a lot of advantages to use solar energy compared to other place in China． Solar energy is used to produce living hot water， heat buildings and drying，etc． At present solar energy water system is applied in our country extensively，especially in the countryside，almost every house is equipped with the vacuum tube type hot water collectors，but solar collectors are little used to heat building． In North China， sunny weather in winter is in the majority，but temperature is lower，it needs to heating，Solar energy collector based on its advantages will be the trend of heating in the future． This paper introduces the distribution of solar energy resources in China，and describes the present situation of the heating，puts forward the application of solar energy collector in heating systems in North China，especially in the countryside，where there is great practical significance to apply the solar energy collector，and then the application feasibility was verified by experimental results． Key words Solar energy； Collector； North rural areas； Heating
我国自然资源丰富，煤、石油、天然气等不可再生资源总 量排在世界前列。过去的一百年中，我国主要的能源消耗为 农村地区以植物秸秆为主，城市主要用煤，工业上以煤和石 油为主。这些不可再生的能源的消耗，使得我国的资源储量 日益减少，据统计我国的能量还可以维持 130 年［1］，这些燃 料的燃烧，产生大量有害气体，不仅造成了大气污染，而且严 重损害人的健康。2004 年的《中国城市环境保护》报告指 出，目前，我国 城 市 总 体 上 空 气 质 量 较 差，全 国 城 市 中 只 有 38． 6% 的城市达到国家环境空气质量二级标准，空气污染物 中颗粒物会引起多种呼吸道疾病。
图 3 太阳能新风采暖系统试验平台示意图
4． 3 试验结果与可行性分析 对环境空气温度 T1、太阳能 空气集热器入口温度 T2 和出口温度 T3、太阳能空气集热器 的入口（ 或出口） 风量 Q、自然日照辐射强度下进行测量，所 得结果整理如下：
我国具有丰富的可再生能源，如太阳能、地热能、风能、 生物质能等。其中太阳能资源较丰富，呈西多东少、北多南 少的的总体分布，太阳能资源最丰富的西藏地区，年太阳辐 射总量 6 680 ～ 8 400 MJ / m2［2］，相当于日辐射量 5． 1 ～ 6． 4 kWh / m2 ； 太阳能资源最少的四川、贵州两省，年太阳辐射总 量 3 350 ～ 4 200 MJ / m2 ，相当于日辐射量 2． 5 ～ 3． 2 kWh / m2 。 基于我国丰富的太阳能资源，在上世纪，太阳能的利用在我 国得到长足 地 发 展，太 阳 能 电 站、太 阳 能 热 水 器、太 阳 能 灶 等，技术研究已趋于成熟。尤其是太热能热水器，至 2006 年 底全国太阳能热水器使用量超过 9． 0 × 107 m2 ，年产量约为 1． 8 × 107 m2 ，年均增长率 30% 。由于太阳热水器的使用，我 国一年即可节约原煤 8 323 万 t，减排二氧化碳 374 万 t，减排 二氧化硫 17 万 t，减排粉尘 12 万 t。我国 10% 的住宅安装太
农村地区的住房一般为独立的单体建筑，散热面积大， 保温性能差，冬季采暖需要热量较城镇地区高，其冬季采暖 方式主要有 3 种［4］： 一是燃烧秸秆、薪柴通过烧柴灶、火墙等 进行采暖。采用此方法可以在生活做饭的同时达到采暖的 目的，提高了能源的综合利用率。但是，秸秆等的燃烧效率 低下，且产生大量的二氧化碳等有害气体； 二是燃煤采暖。 由于近年来，煤炭的价格高，这种方法仅作为第一种采暖方 式的辅助行为，煤炭的燃烧热值较农作物秸秆高出很多，产 生的热量大，但是空气污染也较严重； 三是电暖器和空调采 暖。这种采暖方式较前两种，其能源利用率高，但是制热慢，
40 卷 25 期
周 其等 太阳能新风系统在北方农村地区的应用研究
12711
而且室内空气干燥，高昂的电费一般不为普通农户所接受。 这些年来在新农村的建设中，很多地区建起了沼气池，
利用沼气采暖也是其中一种方法，但是沼气池的建立需要投 资大量的资金，在农村地区还没有得到普及。 2 我国北方地区太阳能资源状况
整体结构并设计成弧形表面，不但增加吸热表面还大大降低
了吸热表面的热损和热迁移； 集热器的吸热体采用磁控溅射
蓝钛镀膜或电镀黑铬技术，提高了对自然光的吸收率、降低
了发射率，且不会增加生产成本。
4． 2 试验平台的搭建 试验在常州秋季的自然光照条件下
进行，采用的空气集热器规格参数如下：
集热箱体技术参数
集热箱体 规格尺寸（ 长 × 宽 × 高∥mm） 集热面积∥m2 盖板材料 保温材料 安装位置 试验安装数量 安装倾角
身体健康，更不利于工作效率的提高。采用太阳能新风采暖
系统不仅可以进行室内的采暖，送入房间的全新风，可以改
善传统采暖系统的弊端，室内源源不断的新风供给，使得室
内空气品质满足人体要求。
4 太阳能空气集热器采暖系统的实例分析
4． 1 太阳能空气集热器的结构 该试验采用常州天天太阳
能公司生产的平板太阳能空气集热器，集热器吸热板芯采用
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2012，40（25） ：12710 － 12712
责任编辑 夏静 责任校对 况玲玲
来自百度文库
太阳能新风系统在北方农村地区的应用研究
周 其1 ，蒋绿林1* ，李 俊2 ，汪 城1 ，董应伟1
（ 1． 常州大学石油工程学院，江苏常州 213016； 2． 奇瑞汽车股份有限公司电子电器院，安徽芜湖 241006）
鉴于太阳能技术在热水系统上的成功应用，近年来，一 些研究热点倾向于将太阳能技术放在空调系统上进行建筑 的制冷和 采 暖。而 且 太 阳 能 采 暖 技 术 较 为 简 单，可 实 施 性 强，投资运行费用低，将是一种有效地采暖系统。 1 我国北方地区采暖现状
我国北方地区主要是指湖河流域以北的黑龙江、吉林、 辽宁、内蒙、新疆、青海、甘肃、宁夏、山西、北京、天津、河北这 些省市自治区的全部城镇及陕西北部、山东北部、河南北部 的部分城镇。这些地区的城镇地区主要以集中供热的方式 采暖，集中供热的热源 50% 由热电联产提供，50% 由燃煤或 者燃气锅炉提供，而锅炉中 90% 以上是燃煤锅炉，这样就造 成了我国北方地区空气的严重污染。供热管网存在热量损 失，尤其是一些陈旧的管网，热量损失达到输送热量的 30% 以上，严重浪费了能源。
参数及说明 2 000 × 1 000 × 90 1． 8 8 mm 低铁布纹钢化玻璃 整体发泡，加大背部及侧面 保温层厚度 20（ mm） 房顶南朝向 1 35°
由图 3 可知，该试验系统主要是由离心风机、空气预热
器、风量调节阀、太阳能空气集热器和风道组成。在试验过
程中，环境空气首先被离心风机吹入空气预热器，被空气预
热器中的换热器加热，使其温度达到所需的太阳能空气集热
器入口测试温度，而后通过风量调节阀控制进入太阳能空气
集热器的空气流量，最后将热空气送入房间。空气预热器采
用热水加热方式，即安装太阳能热水集热器的水箱。
图 2 太阳能新风采暖系统
传统的采暖室内没有新风的补给，室内空气质量较差， 容易引起病态建筑综合症［7］，如： 呼吸道感染和心血管等疾 病，出现粘膜和皮肤干燥、疲倦、头痛、脸红、嗜睡等症状，过
摘要 我国太阳能资源丰富，尤其是我国北方地区，日照时间长、日照强度强，相对其他地区的太阳能利用有很大的优势，可以利用太阳 能生产生活热水、采暖、干燥等。目前太阳能热水系统在我国应用十分广泛，尤其是农村地区，几乎每家都装有真空管式热水集热器，但 是太阳能空气集热器作为采暖方式应用较少。我国北方地区冬季以晴朗天气居多，但是温度较低，一般需要进行建筑的供热，太阳能集 热器采暖基于自身的优势将成为未来采暖的趋势。该文介绍了我国太阳资源的分布情况，描述了北方采暖的现状，提出将太阳能集热 器应用在北方采暖系统中，尤其是在农村地区应用具有实际意义，并通过试验验证了其推广的可行性。 关键词 太阳能； 集热器； 北方农村地区； 采暖 中图分类号 S 214 文献标识码 A 文章编号 0517 － 6611（ 2012） 25 － 12710 － 03
室外的冷空气先进行预热，预热的空气经过太阳能空气 集热器箱体上的风口进入，沿集热器箱体内的空气通道流 动，同时吸收热量升高温度，热空气通过集热器出风口由送 风风机送入室内，完成室内的新风及温度调节，其结构如图 2 所示。室内的空气经由门缝、窗户缝隙的渗漏排出，保持室 内的压力恒定。
量的水蒸气凝聚在墙壁上就会有利于微生物的滋长，不利于
我国北方地区主要出在太阳能资源分布的 2、3 类地区， 全年平均日照时间在 2 500 h 以上。图 1 列出了我国北方地 区的太阳能可利用日数［5］。
图 1 北方地区太阳能可利用日数图
由图 1 可知，这些地区的日辐射总量在 4 kWh / m2［6］。 以北京地区为例，其 1 ～ 12 月份月平均日照强度为太阳辐射 月平均值 298、402、621、750、901、958、742、795、630、450、323 和 265 kJ / m2 ·月。年日照时间在 250 d 以上，这种晴天多、 阴天少的气候特征特别有利于太阳能的利用［6］。 3 太阳能新风采暖系统的工作原理
作者简介 收稿日期
周其（ 1985 － ） ，女，江苏徐州人，硕士研究生，研究方向： 新 能源开发与利用，E-mail： zhouqizw@ 163． com。* 通讯作者， 副教授，博士，硕士 生 导 师，从 事 新 能 源 的 开 发 与 利 用 方 面 的研究。 2012-05-16
阳能热水器（ 2 m2 / 户） ，热水负荷的 75% 由太阳能供给，每年 可节约 310 亿 kW·h 电（ 相当于 1 050 万 t 标煤） ，相当于减 排 3 850 万 t CO2［3］。
我国自然资源丰富，煤、石油、天然气等不可再生资源总 量排在世界前列。过去的一百年中，我国主要的能源消耗为 农村地区以植物秸秆为主，城市主要用煤，工业上以煤和石 油为主。这些不可再生的能源的消耗，使得我国的资源储量 日益减少，据统计我国的能量还可以维持 130 年［1］，这些燃 料的燃烧，产生大量有害气体，不仅造成了大气污染，而且严 重损害人的健康。2004 年的《中国城市环境保护》报告指 出，目前，我国 城 市 总 体 上 空 气 质 量 较 差，全 国 城 市 中 只 有 38． 6% 的城市达到国家环境空气质量二级标准，空气污染物 中颗粒物会引起多种呼吸道疾病。
图 3 太阳能新风采暖系统试验平台示意图
4． 3 试验结果与可行性分析 对环境空气温度 T1、太阳能 空气集热器入口温度 T2 和出口温度 T3、太阳能空气集热器 的入口（ 或出口） 风量 Q、自然日照辐射强度下进行测量，所 得结果整理如下：
我国具有丰富的可再生能源，如太阳能、地热能、风能、 生物质能等。其中太阳能资源较丰富，呈西多东少、北多南 少的的总体分布，太阳能资源最丰富的西藏地区，年太阳辐 射总量 6 680 ～ 8 400 MJ / m2［2］，相当于日辐射量 5． 1 ～ 6． 4 kWh / m2 ； 太阳能资源最少的四川、贵州两省，年太阳辐射总 量 3 350 ～ 4 200 MJ / m2 ，相当于日辐射量 2． 5 ～ 3． 2 kWh / m2 。 基于我国丰富的太阳能资源，在上世纪，太阳能的利用在我 国得到长足 地 发 展，太 阳 能 电 站、太 阳 能 热 水 器、太 阳 能 灶 等，技术研究已趋于成熟。尤其是太热能热水器，至 2006 年 底全国太阳能热水器使用量超过 9． 0 × 107 m2 ，年产量约为 1． 8 × 107 m2 ，年均增长率 30% 。由于太阳热水器的使用，我 国一年即可节约原煤 8 323 万 t，减排二氧化碳 374 万 t，减排 二氧化硫 17 万 t，减排粉尘 12 万 t。我国 10% 的住宅安装太
农村地区的住房一般为独立的单体建筑，散热面积大， 保温性能差，冬季采暖需要热量较城镇地区高，其冬季采暖 方式主要有 3 种［4］： 一是燃烧秸秆、薪柴通过烧柴灶、火墙等 进行采暖。采用此方法可以在生活做饭的同时达到采暖的 目的，提高了能源的综合利用率。但是，秸秆等的燃烧效率 低下，且产生大量的二氧化碳等有害气体； 二是燃煤采暖。 由于近年来，煤炭的价格高，这种方法仅作为第一种采暖方 式的辅助行为，煤炭的燃烧热值较农作物秸秆高出很多，产 生的热量大，但是空气污染也较严重； 三是电暖器和空调采 暖。这种采暖方式较前两种，其能源利用率高，但是制热慢，
40 卷 25 期
周 其等 太阳能新风系统在北方农村地区的应用研究
12711
而且室内空气干燥，高昂的电费一般不为普通农户所接受。 这些年来在新农村的建设中，很多地区建起了沼气池，
利用沼气采暖也是其中一种方法，但是沼气池的建立需要投 资大量的资金，在农村地区还没有得到普及。 2 我国北方地区太阳能资源状况
整体结构并设计成弧形表面，不但增加吸热表面还大大降低
了吸热表面的热损和热迁移； 集热器的吸热体采用磁控溅射
蓝钛镀膜或电镀黑铬技术，提高了对自然光的吸收率、降低
了发射率，且不会增加生产成本。
4． 2 试验平台的搭建 试验在常州秋季的自然光照条件下
进行，采用的空气集热器规格参数如下：
集热箱体技术参数
集热箱体 规格尺寸（ 长 × 宽 × 高∥mm） 集热面积∥m2 盖板材料 保温材料 安装位置 试验安装数量 安装倾角
身体健康，更不利于工作效率的提高。采用太阳能新风采暖
系统不仅可以进行室内的采暖，送入房间的全新风，可以改
善传统采暖系统的弊端，室内源源不断的新风供给，使得室
内空气品质满足人体要求。
4 太阳能空气集热器采暖系统的实例分析
4． 1 太阳能空气集热器的结构 该试验采用常州天天太阳
能公司生产的平板太阳能空气集热器，集热器吸热板芯采用
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2012，40（25） ：12710 － 12712
责任编辑 夏静 责任校对 况玲玲
来自百度文库
太阳能新风系统在北方农村地区的应用研究
周 其1 ，蒋绿林1* ，李 俊2 ，汪 城1 ，董应伟1
（ 1． 常州大学石油工程学院，江苏常州 213016； 2． 奇瑞汽车股份有限公司电子电器院，安徽芜湖 241006）
鉴于太阳能技术在热水系统上的成功应用，近年来，一 些研究热点倾向于将太阳能技术放在空调系统上进行建筑 的制冷和 采 暖。而 且 太 阳 能 采 暖 技 术 较 为 简 单，可 实 施 性 强，投资运行费用低，将是一种有效地采暖系统。 1 我国北方地区采暖现状
我国北方地区主要是指湖河流域以北的黑龙江、吉林、 辽宁、内蒙、新疆、青海、甘肃、宁夏、山西、北京、天津、河北这 些省市自治区的全部城镇及陕西北部、山东北部、河南北部 的部分城镇。这些地区的城镇地区主要以集中供热的方式 采暖，集中供热的热源 50% 由热电联产提供，50% 由燃煤或 者燃气锅炉提供，而锅炉中 90% 以上是燃煤锅炉，这样就造 成了我国北方地区空气的严重污染。供热管网存在热量损 失，尤其是一些陈旧的管网，热量损失达到输送热量的 30% 以上，严重浪费了能源。
参数及说明 2 000 × 1 000 × 90 1． 8 8 mm 低铁布纹钢化玻璃 整体发泡，加大背部及侧面 保温层厚度 20（ mm） 房顶南朝向 1 35°
由图 3 可知，该试验系统主要是由离心风机、空气预热
器、风量调节阀、太阳能空气集热器和风道组成。在试验过
程中，环境空气首先被离心风机吹入空气预热器，被空气预
热器中的换热器加热，使其温度达到所需的太阳能空气集热
器入口测试温度，而后通过风量调节阀控制进入太阳能空气
集热器的空气流量，最后将热空气送入房间。空气预热器采
用热水加热方式，即安装太阳能热水集热器的水箱。
图 2 太阳能新风采暖系统
传统的采暖室内没有新风的补给，室内空气质量较差， 容易引起病态建筑综合症［7］，如： 呼吸道感染和心血管等疾 病，出现粘膜和皮肤干燥、疲倦、头痛、脸红、嗜睡等症状，过
摘要 我国太阳能资源丰富，尤其是我国北方地区，日照时间长、日照强度强，相对其他地区的太阳能利用有很大的优势，可以利用太阳 能生产生活热水、采暖、干燥等。目前太阳能热水系统在我国应用十分广泛，尤其是农村地区，几乎每家都装有真空管式热水集热器，但 是太阳能空气集热器作为采暖方式应用较少。我国北方地区冬季以晴朗天气居多，但是温度较低，一般需要进行建筑的供热，太阳能集 热器采暖基于自身的优势将成为未来采暖的趋势。该文介绍了我国太阳资源的分布情况，描述了北方采暖的现状，提出将太阳能集热 器应用在北方采暖系统中，尤其是在农村地区应用具有实际意义，并通过试验验证了其推广的可行性。 关键词 太阳能； 集热器； 北方农村地区； 采暖 中图分类号 S 214 文献标识码 A 文章编号 0517 － 6611（ 2012） 25 － 12710 － 03
室外的冷空气先进行预热，预热的空气经过太阳能空气 集热器箱体上的风口进入，沿集热器箱体内的空气通道流 动，同时吸收热量升高温度，热空气通过集热器出风口由送 风风机送入室内，完成室内的新风及温度调节，其结构如图 2 所示。室内的空气经由门缝、窗户缝隙的渗漏排出，保持室 内的压力恒定。
量的水蒸气凝聚在墙壁上就会有利于微生物的滋长，不利于
我国北方地区主要出在太阳能资源分布的 2、3 类地区， 全年平均日照时间在 2 500 h 以上。图 1 列出了我国北方地 区的太阳能可利用日数［5］。
图 1 北方地区太阳能可利用日数图
由图 1 可知，这些地区的日辐射总量在 4 kWh / m2［6］。 以北京地区为例，其 1 ～ 12 月份月平均日照强度为太阳辐射 月平均值 298、402、621、750、901、958、742、795、630、450、323 和 265 kJ / m2 ·月。年日照时间在 250 d 以上，这种晴天多、 阴天少的气候特征特别有利于太阳能的利用［6］。 3 太阳能新风采暖系统的工作原理
作者简介 收稿日期
周其（ 1985 － ） ，女，江苏徐州人，硕士研究生，研究方向： 新 能源开发与利用，E-mail： zhouqizw@ 163． com。* 通讯作者， 副教授，博士，硕士 生 导 师，从 事 新 能 源 的 开 发 与 利 用 方 面 的研究。 2012-05-16
阳能热水器（ 2 m2 / 户） ，热水负荷的 75% 由太阳能供给，每年 可节约 310 亿 kW·h 电（ 相当于 1 050 万 t 标煤） ，相当于减 排 3 850 万 t CO2［3］。