中國北(běi)方以太陽能爲基礎平台的(de)采暖和(hé)生活熱(rè)水(shuǐ)系統
1．以太陽能爲基礎平台的(de)采暖和(hé)生活熱(rè)水(shuǐ)系統簡介本系統以太陽能平闆集熱(rè)器獲得(de)基礎熱(rè)能，選用(yòng)燃氣壁挂爐(可(kě)采用(yòng)多(duō)能互補)輔助模塊按需補熱(rè)，滿足中國北(běi)方村(cūn)鎮冬季地闆采暖和(hé)全年生活熱(rè)水(shuǐ)的(de)全天候實用(yòng)型熱(rè)水(shuǐ)系統方案。1．1．1以太陽能爲基礎平台：本系統.大(dà)的(de)特征是，采用(yòng)太陽能熱(rè)水(shuǐ)前置式采暖循環方式，既“先用(yòng)後儲”的(de)串供式布局，是優先将太陽能集熱(rè)器的(de)熱(rè)水(shuǐ)直接推入地闆采暖與基礎儲熱(rè)，然後再将餘熱(rè)回水(shuǐ)推回儲熱(rè)水(shuǐ)箱。它有别于現行行業普片采用(yòng)的(de)後置式采暖方式。（将太陽能與儲熱(rè)水(shuǐ)箱形成循環回路，先加熱(rè)水(shuǐ)箱，水(shuǐ)箱熱(rè)了(le)再另路進地闆循環采暖，既“先儲後用(yòng)”的(de)并供式布局）。而本方案前置式采暖設計，符合太陽早起晚落的(de)日照(zhào)規律，系統“見光(guāng)就熱(rè)”啓動快(kuài)，得(de)熱(rè)量大(dà)，可(kě)以.大(dà)化(huà)的(de)利用(yòng)太陽能這(zhè)一天賜無償地免費基礎能源。在北(běi)京冬季的(de)晴天裏，（2005年爲國家海洋局極地辦南(nán)極中山站采暖預研項目，在北(běi)京做(zuò)過實地試驗），基本上可(kě)以達到每1平方太陽能平闆集熱(rè)器帶動4-5平方地暖房(fáng)間面積的(de)即時(shí)采暖。既24平方太陽能平闆（12塊闆），可(kě)直接帶動100-120平方房(fáng)間的(de)地暖，達到在陽光(guāng)充足的(de)晴天裏的(de)即時(shí)采暖要求。天氣再好時(shí)還(hái)可(kě)以适當爲夜晚儲備一定的(de)備用(yòng)熱(rè)能，而且這(zhè)時(shí)采暖和(hé)全年生活熱(rè)水(shuǐ)所使用(yòng)的(de)基礎熱(rè)能就是免費的(de)，系統的(de)伺服運行費用(yòng)也(yě)十分(fēn)少。本系統采用(yòng)“非承壓運行而承壓給水(shuǐ)”的(de)方式運行，簡單可(kě)靠投入低，既廉價又舒适。1．1．2可(kě)采用(yòng)多(duō)能互補輔助模嗯塊：本系統另一特征是，可(kě)采用(yòng)并聯式多(duō)能輔助模塊，能充分(fēn)地結合項目當地具體可(kě)行的(de)輔助能源條件，因地制宜的(de)選擇一種适合用(yòng)戶自己方便的(de)輔助模塊靈活地并入太陽能系統運行。如天然氣（本方案選用(yòng)燃氣壁挂兩用(yòng)爐）、沼氣（太陽能可(kě)增益産氣）、生物(wù)質能（稭稈或甲醇）電能（.好是谷電或熱(rè)泵）等按需輔助補熱(rè)，又可(kě)以建立起全天候的(de)晝夜采暖保障系統。這(zhè)樣既充分(fēn)保證系統采暖的(de)連續性和(hé)舒适性，又基本上可(kě)将全年的(de)綜合采暖使用(yòng)費，控制在單一傳統采暖系統的(de)二分(fēn)之一到三分(fēn)之一。以太陽能爲基礎平台（燃氣壁挂爐輔助）的(de)采暖和(hé)生活熱(rè)水(shuǐ)系統組成與運行原理(lǐ)圖太陽能熱(rè)水(shuǐ)系統主要由集熱(rè)、儲熱(rè)、輔熱(rè)、用(yòng)熱(rè)、控制等5大(dà)分(fēn)系統組成。在陽光(guāng)充足時(shí)，當太陽能集熱(rè)器内溫度探頭 T1與保溫水(shuǐ)箱裏的(de)T2溫差大(dà)于設定值（3至8℃）時(shí)，太陽能控制器自動啓動循環水(shuǐ)泵，将水(shuǐ)箱中的(de)水(shuǐ)推入集熱(rè)器吸收太陽熱(rè)能，再直接推入室内地暖管采暖後，直接推回到水(shuǐ)箱底部。采暖後的(de)餘熱(rè)逐步儲存在水(shuǐ)箱裏形成基礎水(shuǐ)溫。而此時(shí)常閉電磁閥關閉水(shuǐ)箱的(de)上回路。在陽光(guāng)充足，室内又不需要采暖時(shí)。設置常閉電磁閥開啓，打開水(shuǐ)箱的(de)上回路。當太陽能集熱(rè)器内溫度探頭 T1與保溫水(shuǐ)箱裏的(de)T2溫差大(dà)于設定值（3至8℃）時(shí)，太陽能控制器自動啓動循環水(shuǐ)泵，将水(shuǐ)箱中的(de)水(shuǐ)推入集熱(rè)器吸收太陽熱(rè)能，再直接推回到水(shuǐ)箱上部。太陽能熱(rè)量完全儲存在水(shuǐ)箱裏，供生活水(shuǐ)加熱(rè)和(hé)需要采暖時(shí)使用(yòng)。在太陽條件不充足，室内又需要采暖時(shí)，當太陽能集熱(rè)器内溫度探頭 T1與保溫水(shuǐ)箱裏的(de)T2溫差大(dà)于設定值（3至8℃）時(shí)，太陽能控制器自動啓動循環水(shuǐ)泵，同時(shí)啓動并行的(de)壁挂爐按需輔助補熱(rè)，而此時(shí)常閉電磁閥關閉水(shuǐ)箱的(de)上回路。循環水(shuǐ)泵将水(shuǐ)箱中的(de)水(shuǐ)推入集熱(rè)器吸收太陽熱(rè)能，再直接推入室内地暖管采暖，部分(fēn)回水(shuǐ)直接推回到水(shuǐ)箱底部，另一部分(fēn)回水(shuǐ)則被壁挂爐吸入補熱(rè)後，再中途回兌加入地暖管采暖的(de)循環，根據室内采暖溫度探頭 T3的(de)信号，自動控制壁挂爐的(de)火力，并保障其采暖溫度的(de)維持與穩定。在太陽條件不足，室内需要采暖時(shí)，啓動壁挂爐按需加熱(rè)室内地暖盤管采暖，回水(shuǐ)全部經過壁挂爐重複加熱(rè)循環，根據室内采暖溫度探頭 T3的(de)信号，自動控制壁挂爐的(de)火力，并保障其采暖溫度的(de)維持與穩定。自來(lái)水(shuǐ)經過吸熱(rè)盤管吸取水(shuǐ)箱中基礎熱(rè)量，溫度達到用(yòng)水(shuǐ)要求時(shí)壁挂爐就不啓動，若溫度達不到用(yòng)水(shuǐ)要求時(shí)，壁挂爐就會啓動并按需補足生活水(shuǐ)的(de)熱(rè)量（兩用(yòng)壁挂爐具備生活水(shuǐ)優先加熱(rè)的(de)功能）。本系統采用(yòng)“高(gāo)闆低箱”的(de)方式，系統的(de)内存水(shuǐ)會自動回流，排空防凍。系統太陽能平闆集熱(rè)器必須保證高(gāo)于室内水(shuǐ)箱（若低于水(shuǐ)箱需另改設計），其室外聯通(tōng)管路必須有一定的(de)順水(shuǐ)坡度。在冬季太陽能平闆集熱(rè)器停止工作後，集熱(rè)器及室外系統的(de)内存水(shuǐ)會在重力的(de)作用(yòng)下(xià)，全部自動回流到水(shuǐ)箱，平時(shí)處于淨空的(de)防凍狀态。在本系統的(de)非采暖季，盡量多(duō)的(de)采用(yòng)生活熱(rè)水(shuǐ)跨晝夜、陰雨(yǔ)天或季節性蓄備，或通(tōng)過生産（如農産品、小制品烘幹等）、遊泳池等主動用(yòng)能方式，積極消化(huà)和(hé)平衡平闆集熱(rè)器所生産的(de)太陽能過剩熱(rè)量來(lái)防止系統過熱(rè)，若仍有大(dà)量過剩熱(rè)量，可(kě)采用(yòng)限停限溫（集熱(rè)器空曬），也(yě)可(kě)适當覆蓋遮擋前部分(fēn)集熱(rè)器，或适當種植一些瓜豆等藤本植物(wù)，來(lái)進行部分(fēn)綠(lǜ)色環保型的(de)有效遮擋限制（冬季采暖季植物(wù)會全部落葉）。3．1．1 項目地點：北(běi)京昌平小湯山附近農村(cūn)，北(běi)緯40.17°,東經116.39°；3．1．3 集熱(rè)器類型：2㎡太陽能平闆集熱(rè)器；3．1．4 集熱(rè)器方位、角度：S正南(nán)，∠30°；3．1．5 蓄熱(rè)水(shuǐ)箱：1000L，常壓不鏽鋼保溫水(shuǐ)箱；3．1．6 輔助熱(rè)源：18kw，天然氣壁挂冷(lěng)凝兩用(yòng)爐；3．1．8安裝平面太陽能輻射量：全年6257.81MJ/㎡，采暖季1801.45 MJ/㎡，采暖季日平均值14.41 MJ/（㎡·d）；（取值）3．1．10平均日用(yòng)熱(rè)水(shuǐ)定額：50L/人(rén)3．1．11 設計熱(rè)水(shuǐ)溫度：55℃：3．1．12設計冷(lěng)水(shuǐ)溫度：10℃：3．3．1太陽能采暖時(shí)集熱(rè)器面積計算(suàn)公式：3．3．2采暖集熱(rè)器面積計算(suàn)表根據太陽能工程平闆集熱(rè)器類型規格：2㎡太陽能平闆集熱(rè)器；2×12=24㎡，選擇集熱(rè)器12塊，總面積：24㎡；4．1．1太陽能系統增投資：28000元（不包括供暖末端和(hé)輔助鍋爐）；4．1．3太陽能輻射量：采暖季1801.45 MJ/㎡，全年6257.81MJ/㎡；4．1．4熱(rè)負荷：采暖負荷，3600W，熱(rè)水(shuǐ)負荷，327W；4．1．5非采暖季熱(rè)水(shuǐ)保證率取....；4．1．6電：北(běi)京正常電價（不含采暖補貼）取0.8元/（kW?h），4．1．7每千瓦時(shí)電的(de)熱(rè)值爲3600KJ 太陽能系統20年采暖加生活熱(rè)水(shuǐ)合計共節約：116606元2005年在北(běi)京昌平小湯山附近農村(cūn)農舍太陽能采暖實地試驗（南(nán)極中山站采暖項目預研）照(zhào)片[1] 何梓年、朱敦智主編，太陽能供熱(rè)采暖應用(yòng)技術手冊，北(běi)京：化(huà)學工業出版社，2009.5.[2] 李恒旺，中國實用(yòng)新型， CN200720001918.3非承壓運行而承壓給水(shuǐ)的(de)太陽能系統裝置。[3] 李恒旺，中國發明(míng)..， CN200710004131.7非承壓運行而承壓給水(shuǐ)的(de)太陽能系統裝置。
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