太阳能采暖系统

太阳能采暖系统

太阳能采暖系统是目前我国应用较为广泛的新能源建筑技术，充分利用太阳能将其转化成电能和热能为我们所用。太阳能还有很大的发展空间，由于我们当前的技术有限，所用应用并不是很全面，利用不是很充分。我们要积极主动的去研究，比如我们学校的芬兰小木屋安装的太阳能采暖系统，一层为太阳能地热系统，二层为人工取暖系统。两个系统进行对比，得出结论，为我们日后的改进和建设工作提供了有力的数据依据。

(一)太阳能利用方式

1.光热利用：它是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种。太阳能发电：未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式主要有两种：①光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。②光—电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。

2.光化利用：这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。

3.光生物利用：通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。

下面主要涉及的是太阳能的光热利用（太阳能采暖系统），利用太阳能进行采暖。

太阳能采暖系统由太阳能集热器（平板太阳能集热器、真空管太阳能集热器、U型管太阳能集热器、热管太阳能集热器）、水箱、连接管道、控制系统等辅材构成。是指将分散的太阳能通过集热器，把太阳能转换成热水，将热水储存在水箱内，然后通过热水输送到发热末端，提供建筑供热的需求。比如说我们生活中的地板辐射采暖，散热器采暖等等。

我们可以在建筑屋面或建筑旁能够摆放相应面积的太阳能集热器。在利用太阳能的时候，应该满足一些必要的条件，才能充分利用太阳能进行采暖。安装太阳能采暖系统的建筑，主要朝向宜为南向。建筑的体形和空间组合避免安装太阳能集热器部位受建筑自身及周围设施和绿化树木的遮挡，并应满足太阳能集热器有不少于4H日照射数的要求。

建筑的主体结构或结构构件，应能够承受太阳能热水系统的荷载。建筑外墙要有保温。建筑的玻璃是节能玻璃。

具备以上条件较适合安装太阳能采暖系统。

(二)太阳能热水器的分类

1.从集热类型上分

1）玻璃真空管太阳能热水器

可细分为全玻璃真空管式、热管真空管式、U型管真空管式。常用的为全玻璃真空管式，其优点：安全、节能、环保、经济。尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器，它以太阳能为主，电能为辅的能源利用方式使太阳能热水器全年全天候正常运行，环境温度低时效率仍然比较高。其缺点在于体积比较庞大、玻璃管易碎、管中容易集结水垢、不能承压运行。但是清华阳光研究出的一种热管式真空集热玻璃管,它是以导热介质为导热媒进行热能传递,它就充分解决了玻璃管易碎、管中容易集结水垢、管中结冰等诸多不利因素并且它的集热效果比其它集热管还高出近十个百分点

2）平板型太阳能热水器

平板型太阳能热水器可分为管板式、翼管式、蛇管式、扁盒式、圆管式和热管式。其优点：具有整体性好、寿命长、故障少、安全隐患低、能承压运行，安全可靠，吸热体面积大，易于与建筑相结合，耐无水空晒性强等优点，其热性能也很稳定。其缺点由于盖板内为非真空，保温性能差，故环境温度较低时集热性能较差，采用辅助加热时相对耗电。环境温度低或要求出水温度高时热效率较低。如冻坏需更换整个集热板，适合冬天不结冰的南方地区选用。

3) 陶瓷中空平板型太阳能热水器

陶瓷太阳能板是以普通陶瓷为基体，立体网状钒钛黑瓷为表面层的中空薄壁扁盒式太阳能集热体。陶瓷太阳能板整体为瓷质材料，不透水、不渗水、强度高、刚性好，不腐蚀、不老化、不退色，无毒、无害、无放射性，阳光吸收率不会衰减，具有长期较高的光热转换效率。

经国家太阳能热水器质量监督检验中心检测，陶瓷太阳能板的阳光吸收比为0.95，混凝土结构陶瓷太阳能房顶的日得热量为8.6MJ，远高于国家标准。陶瓷太阳能板制造、使用成本低，阳光吸收比不衰减，与建筑同寿命，可以用于与原房顶共用结构层、保温层、防水层、结构简单、保温隔热效果好于原房顶、与建筑一体化的混凝土结构陶瓷太阳能房顶、向阳墙面、阳台护栏面，为建筑提供热水、取暖、空调；为工农业、养殖业提供热能；可用于荒漠大规模太阳能热水发电、风道发电、海水淡化、苦咸水淡化、变沙漠为农田。

2、从结构来分类：

1）紧凑式太阳能热水器：就是将真空玻璃管直接插入水箱中，利用加热水的循环，使得水箱中的水温升高，这是市场最常规的太阳能热水器。

2）分体式热水器：分体式热水器是将集热器与水箱分开，可大大增加太阳能热水器容量，不采用落水式工作方式，扩大了使用范围。

3、从水箱受压来分：

1）承压式太阳能热水器：太阳能热水器的出水是有压力的。一般为顶水式工作，不一定采用承压式水箱。

2）非承压式太阳能热水器：普通太阳能热水器都是属于非承压式热水器，它的水箱有一根管子与大气相通，是利用屋顶和家里的高度落差，使用水时产生压力。其安全性，成本，使用寿命都比承压式要显著得多

(三). 太阳能集热器选型

系统选型主要考虑以下因素：a.太阳能集热器类型；b.系统工作方式，自然循环或强制循环，闭式系统或开式系统；c.换热方式，直接系统或间接系统；d备份热源，电加热器、燃气锅炉、燃煤锅炉、生物质锅炉、热泵等；e.管材和水箱材质。

（四）.太阳能蓄能采暖介绍

太阳能蓄能采暖分为当天蓄能采暖、周蓄能采暖、跨季蓄能采暖

a.当天蓄能采暖

当天蓄能采暖指利用太阳能集热器将当天的热能收集到水箱内储存起来，满足建筑末端的供热需求。

b.周蓄能采暖

周蓄能采暖指利用太阳能集热器将一周的热能收集到水箱内储存起来，满足建筑末端的供热需求。集热器的面积确定按照一周的太阳能辐照量计算，水箱的容量要稍大于当天蓄能采暖系统的水箱。适合不常居住的度假别墅。

c.跨季蓄能采暖

跨季蓄能采暖指利用太阳能集热器将春、夏、秋三个季节的热能收集到水箱内储存起来，满足建筑末端的供热需求。集热器的面积确定按照三个季节的太阳能辐照量计算，水箱的容量约大于10倍数当天蓄能采暖系统的水箱。适合无足够面积可供太阳能集热器摆放的别墅。

（五）.辅助能源的选择

辅助能源的介绍：燃油锅炉、燃气炉、生物质锅炉、燃煤锅炉、电加热、（水箱内置电加热或外置电加热器）、热泵。

燃煤锅炉启停时间长，出力调整叫困难，较难实现自控或无人职守，有环境污染问题；

燃油、燃气锅炉控制方便，便于调节，可方便实现自控运行，但设备间需要满足消防要求；

热泵使用费用低，控制方便，但设备初投资高，此外北方地区采用空气源热泵在冬季使用能效比很低；