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1、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
2、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：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。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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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； 电加热设备易安装，控制方便，是太阳能热水系统最常用的辅助热源，但运行费用较高，有时因需电力增容大大提高系统投资。 在选择辅助热源是，要综合考虑各项因素。 （六）太阳能采暖系统辅材的选择1.管路太阳能采暖系统采用的管材和管件应符合现行产品要求，管道的工作压力和工作温度不得大于产品标准标定的允许工作压力和工作温度。 太阳能集热系统管道可采用钢管、薄壁不锈钢、塑钢热水管、塑料与金属复合管等。
11、以乙二醇为主要成分的防冻液系统不宜采用镀锌钢管。 热水管道应选用耐腐蚀并符合卫生要求的管道，一般可采用薄壁铜管、薄壁不锈钢、塑料热水管、塑料与金属复合管等。 设计时，应在系统管路必要位置设置排气装置、泄水装置、温度计、压力表、安全阀、膨胀水箱等辅助设备。闭式系统应设置膨胀罐或泄压阀。 2.管路保温太阳能热水系统的集热系统连接管道、水箱、供水管道均应保温。常用的保温材料有岩棉、玻璃棉、聚氨酯发泡、橡塑泡棉等材料。 管道保温材料选用是有以下要求： 1）.保温材料制品的允许使用温度应高于太阳能系统工作的介质最高温度。 2）.保温材料不宜采用有机物，以免生虫。腐烂、生菌、引鼠。 3）.宜采用吸湿性小、
12、存水性弱、对管壁无腐蚀作用的材料；室外管道保温层外应加保护层防水。 4）.保温材料应采用非燃和难燃材料。应符合 GB50016建筑设计防火规范的要求；电加热器的保温必须采用非燃材料。 3.太阳能系统效率与集热器种类和工质的工作温度密切相关，太阳能供热采暖系统的散热部件按以下原则选用： 1）. 太阳能供热采暖系统应优先选用低温辐射供暖系统。 2）. 水-空气处理设备和散热器系统宜使用在 60-80工作温度下效率较高的太阳能集热器，如高效平板太阳能集热器或热管真空管太阳能集热器。该系统适合夏热冬冷或温和地区。 3）. 热风采暖系统适宜低层建筑或局部场所需要供暖的场合。 4.低温辐射供暖系统的设计要
13、点1）.太阳能采暖系统较适宜低温辐射供热。供水温度不宜超过 60，供回水温差 10左右为宜，太阳能供热采暖系统供水温度宜采用 35-50；供热系统的工作压力不得超过0.8Mpa。2）.地面构造地面构造由楼板或与土壤相邻的地面、绝热层、加热管、填充层、找平层和面层组成。与土壤相邻的地面，必须设绝缘热层，且绝缘热层下部必须设置防潮层。直接与室外空气相邻的楼板，必须设置绝缘层。对卫生间、洗衣间、浴室和游泳馆等潮湿房间，在填充层上部应设置隔离层。当工程允许地面按双向散热进行设计时，个楼层间的楼板上部可不设绝缘层。 面层宜采用热阻小于 0.05./W 的材料。花岗石、大理石、陶瓷砖等的热阻为0.02./
14、W，木地板的热阻为 0.10./W，毛毯的热阻为 0.15./W。 绝热层采用聚笨乙烯泡沫塑料板，容重不小于 20kg/m,压缩强度不小于 100kPa,热导率不大于 0.41w(m . ).绝热层厚度应满足：楼层之间楼板上的绝热层不小于 20mm，与土壤或室外空气相邻的地板上的绝热层不小于 40mm。 在与内外墙、柱及过门等垂直部件交接处应敷设不间断的伸缩缝，伸缩缝宽度不应小于 20mm，伸缩缝宜采用聚苯乙烯或高发泡聚乙烯泡沫塑料；当地面面积超过 30或边长超过 6m 时，应设置伸缩缝，伸缩缝宽度不宜小于 8mm，伸缩缝宜采用高发泡聚乙烯泡沫塑料或内满填弹性膨胀膏。 填充层的材料宜采用 C15 豆石混凝土，豆石粒径不宜大于 12mm。填充层的厚度不宜小于 50mm。如地面荷载大于 20Kn/时，应会同结构设计人员采用加固措施。
