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太阳能采暖系统有哪些


太阳能采暖系统有哪些
太阳是一个巨大的炽热球体,中心区域温度达几千度,表面平均温度约6000k,它以电磁波的形式向宇宙空间辐射能量。我国陆地表面每年接受太阳辐射能相当于49000亿吨标准煤,约等于上万个三峡工程发电量的总和。
由于太阳本身的特征以及它与地球之间的空间关系,使得地球大气层外与太阳光线垂直面上的辐射强度乎是一个定值,但由于地球的自转和公转以及地轴与公转轨道平面有23°27'的固定倾角,因此地球表面出现了昼夜交替、季节变换和雨雪阴睛,使某一点的太阳能量成为一个变化的和间断性的数值。但全国三分之二的国土面积每年日照在2200小时以上,年太阳辐射量超过5000兆焦/平方米。
我们主张最好用太阳能地板采暖系统进行采暖。目前我国太阳能热水器的生产量和保有量均居世界第一,其太阳能真空集热管技术已达到世界先进水平,而成本却相对较低。利用太阳能将水加热到六、七十度,其效率很高,而地板采暖,水温在四、五十度就可以达到人们所需要的舒适度。
对于普通的民用住宅,采用地板采暖比采用对流采暖节省约20%的能源。另外地板采暖还有如下的优点:垂直温度场分布比较均匀;在室温相同的条件下,距地面0.05~0.15m高度的温度,较对流供暖方式约高8~10℃,对人体生理有益(即脚暖全身皆暖)与对流供暖方式相比,空气对流减弱,有较好的空气洁净度:房间热惯性较好;平均辐射温度适当,可减少人体辐射散热;热源选择宽阔、灵活,在能提供40℃以上热水的地方即可应用;有利于建筑装饰,不占使用面积;有利于实施分户热计量;减少楼层噪音;使用年限长,维护少。
我们假设在12月份将水由20℃加热到50℃,则:
每天每平方米总的热量:1764000卡=1764千卡;
每公斤的水由20℃加热到50℃所需要的热量:
(50-20)℃×1000卡/℃=30000卡=30(千卡)
每天每平方米集热管可以产生的热水量为(温差为30℃):
1764÷30=58.8kg
因此,只要利用合理,设计得当,太阳能量是完全可以满足日常的采暖需求的。根据我们的经验数据,太阳能集热面积与地板采暖的供热面积比例可以达到1:5左右。一旦出现连续的阴天,可以自动使用辅助能源,达到全自动不间断地板采暖。
一、全自动太阳能地板采暖系统
全自动太阳能地板采暖系统由平板太阳集热器、热水储罐、辅助能源和地板采暖四部分组成。
要求整个系统的输水管道必须采用带有阻氧层的塑料管材。目前在国内,绝大部分的地板采暖系统和暖气片连接用管都没有使用阻氧管,这给今后的使用留下了隐患。因为塑料管材和金属管材相比有一个很大的特点,分子间结构非常大,属于高聚合物,氧分子可以通过这个缝隙穿入到水体当中去。
如果是普通的塑料管材,不加阻氧层,氧的透入量是100%(相当于每2天给整个系统换一次新水),如果要给它加了阻氧层之后,他的氧透入率减少了99.6%(相当于每125天给整个系统换一次新水),有氧存在会对水体产生什么样的危害呢?主要有两条,一个是对于有钢存在的,即系统里面有钢质产品存在的时候产生腐蚀,从而影响整个系统的寿命;另外一个就是水体里面,如果有氧气存在的时候,容易有水藻的滋生,水处理的再干净,也是含有大肠杆菌之类的微生物,在有氧的情况下会不断的繁殖,作为地板采暖的管道,十年可能只附着了一层绿藓,但50年的使用时间里面,这个膜很容易把管道堵塞掉,最直接的就是影响到它导热的效能。
在德国和欧洲一些国家,已经开始强制执行采暖管材一定要有阻氧层,我们国家的地板采暖的规范里而也提到了建议,是建议但没有强制执行,因为现在因内生产的管材几乎是不带阻氧层的。规范里面建议要求使用阻氧层的管材,或者是水体里面增加阻氧剂。
平板太阳集热器和热水储罐组成一个独立的回路,该回路由一个具有两个温控回路wl、w2的温度控制柜控制。wl测量平板太阳集热器水箱的温度,w2测量热水储罐的水温,要求当wl大于60℃(温度可以由用户设置,下同)时,打开电磁阀1,延时数秒启动热水泵,当wl=w2时,关闭电磁阀1和热水泵。当w2大丁45℃,要求(wl-w2大于20℃才能打开电磁阀1和热水泵;当wl=w2时,关闭电磁阀1和热水泵。当w1=5℃时,打开电磁阀2,将集热器的水放掉。
辅助能源、热水储罐和地板采暖形成一个独立的回路。辅助能源可以是燃气炉、电加热器、热泵等,自带一个热水泵,并且具有两个温控回路fl和f2.fl测量进水口的温度,要求当水温低于40℃时,启动辅助能源,如点火、通电等:当水温高于40℃时,关闭辅助能源。f2测量地板采暖的室内温度,要求当室内温度高于22℃时,停止热水泵的运转,低于18℃时,启动热水泵,使地暖系统循环。
热水储罐要求具有高的保温性能,对所有进出管道的节点也要做到非常好的保温措施。溢水管采用单向阀,当储罐内压力升高,向外排水或排气,反之,压力降低到负压时,不得回吸外界空气;补水排污管也为单向阀,要求储罐内压力为负压时,自动补充经过处理过的低氧含量的水。
地板采暖系统可根据采暖面积的大小,决定使用分水器的类型和数量。同时要求采用地板采暖的建筑物其保温性能越高越好。
二、简易型太阳能采暖系统
运用这个系统,我们可以对现有的非集中供暖的住宅进行改型。对于城镇中住小区的家庭,有的是地板采暖,有的是暖气片采暖,不管是什么样的采暖方式,都会有带一个温控回路的燃气炉作为采暖的能量源。只要在燃气炉的进水口前串联一个小型的热水储罐,同时该储罐与室外的平板太阳集热器形成一个简易的定温放水的回路即可达到太阳能采暖的目的。
对于广大的农村家庭,可以更加简单地运用这套系统。辅助热源可以使用家里做饭用的煤炉,每日三餐和烧水时补充一下热量,一个采用定温放水的8平方米左右的平板太阳能集热器完全可以满足一家日常的采暖需求。使用3~4年即可收回所有投资。
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