太陽能采暖系統(tǒng)有哪些
太陽是一個(gè)巨大的熾熱球體，中心區(qū)域溫度達(dá)幾千度，表面平均溫度約6000k，它以電磁波的形式向宇宙空間輻射能量。我國陸地表面每年接受太陽輻射能相當(dāng)于49000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約等于上萬個(gè)三峽工程發(fā)電量的總和。
由于太陽本身的特征以及它與地球之間的空間關(guān)系，使得地球大氣層外與太陽光線垂直面上的輻射強(qiáng)度乎是一個(gè)定值，但由于地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)以及地軸與公轉(zhuǎn)軌道平面有23°27＇的固定傾角，因此地球表面出現(xiàn)了晝夜交替、季節(jié)變換和雨雪陰睛，使某一點(diǎn)的太陽能量成為一個(gè)變化的和間斷性的數(shù)值。但全國三分之二的國土面積每年日照在2200小時(shí)以上，年太陽輻射量超過5000兆焦/平方米。
我們主張最好用太陽能地板采暖系統(tǒng)進(jìn)行采暖。目前我國太陽能熱水器的生產(chǎn)量和保有量均居世界第一，其太陽能真空集熱管技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平，而成本卻相對(duì)較低。利用太陽能將水加熱到六、七十度，其效率很高，而地板采暖，水溫在四、五十度就可以達(dá)到人們所需要的舒適度。
對(duì)于普通的民用住宅，采用地板采暖比采用對(duì)流采暖節(jié)省約20%的能源。另外地板采暖還有如下的優(yōu)點(diǎn)：垂直溫度場分布比較均勻；在室溫相同的條件下，距地面0.05～0.15m高度的溫度，較對(duì)流供暖方式約高8～10℃，對(duì)人體生理有益（即腳暖全身皆暖）與對(duì)流供暖方式相比，空氣對(duì)流減弱，有較好的空氣潔凈度：房間熱慣性較好；平均輻射溫度適當(dāng)，可減少人體輻射散熱；熱源選擇寬闊、靈活，在能提供40℃以上熱水的地方即可應(yīng)用；有利于建筑裝飾，不占使用面積；有利于實(shí)施分戶熱計(jì)量；減少樓層噪音；使用年限長，維護(hù)少。
我們假設(shè)在12月份將水由20℃加熱到50℃，則：
每天每平方米總的熱量：1764000卡=1764千卡；
每公斤的水由20℃加熱到50℃所需要的熱量：
（50-20）℃×1000卡/℃=30000卡=30（千卡）
每天每平方米集熱管可以產(chǎn)生的熱水量為（溫差為30℃）：
1764÷30=58.8kg
因此，只要利用合理，設(shè)計(jì)得當(dāng)，太陽能量是完全可以滿足日常的采暖需求的。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，太陽能集熱面積與地板采暖的供熱面積比例可以達(dá)到1：5左右。一旦出現(xiàn)連續(xù)的陰天，可以自動(dòng)使用輔助能源，達(dá)到全自動(dòng)不間斷地板采暖。
一、全自動(dòng)太陽能地板采暖系統(tǒng)
全自動(dòng)太陽能地板采暖系統(tǒng)由平板太陽集熱器、熱水儲(chǔ)罐、輔助能源和地板采暖四部分組成。
要求整個(gè)系統(tǒng)的輸水管道必須采用帶有阻氧層的塑料管材。目前在國內(nèi)，絕大部分的地板采暖系統(tǒng)和暖氣片連接用管都沒有使用阻氧管，這給今后的使用留下了隱患。因?yàn)樗芰瞎懿暮徒饘俟懿南啾扔幸粋€(gè)很大的特點(diǎn)，分子間結(jié)構(gòu)非常大，屬于高聚合物，氧分子可以通過這個(gè)縫隙穿入到水體當(dāng)中去。
如果是普通的塑料管材，不加阻氧層，氧的透入量是100%（相當(dāng)于每2天給整個(gè)系統(tǒng)換一次新水），如果要給它加了阻氧層之后，他的氧透入率減少了99.6%（相當(dāng)于每125天給整個(gè)系統(tǒng)換一次新水），有氧存在會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生什么樣的危害呢？主要有兩條，一個(gè)是對(duì)于有鋼存在的，即系統(tǒng)里面有鋼質(zhì)產(chǎn)品存在的時(shí)候產(chǎn)生腐蝕，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的壽命；另外一個(gè)就是水體里面，如果有氧氣存在的時(shí)候，容易有水藻的滋生，水處理的再干凈，也是含有大腸桿菌之類的微生物，在有氧的情況下會(huì)不斷的繁殖，作為地板采暖的管道，十年可能只附著了一層綠蘚，但50年的使用時(shí)間里面，這個(gè)膜很容易把管道堵塞掉，最直接的就是影響到它導(dǎo)熱的效能。
在德國和歐洲一些國家，已經(jīng)開始強(qiáng)制執(zhí)行采暖管材一定要有阻氧層，我們國家的地板采暖的規(guī)范里而也提到了建議，是建議但沒有強(qiáng)制執(zhí)行，因?yàn)楝F(xiàn)在因內(nèi)生產(chǎn)的管材幾乎是不帶阻氧層的。規(guī)范里面建議要求使用阻氧層的管材，或者是水體里面增加阻氧劑。
平板太陽集熱器和熱水儲(chǔ)罐組成一個(gè)獨(dú)立的回路，該回路由一個(gè)具有兩個(gè)溫控回路wl、w2的溫度控制柜控制。wl測(cè)量平板太陽集熱器水箱的溫度，w2測(cè)量熱水儲(chǔ)罐的水溫，要求當(dāng)wl大于60℃（溫度可以由用戶設(shè)置，下同）時(shí)，打開電磁閥1，延時(shí)數(shù)秒啟動(dòng)熱水泵，當(dāng)wl=w2時(shí)，關(guān)閉電磁閥1和熱水泵。當(dāng)w2大丁45℃，要求（wl-w2大于20℃才能打開電磁閥1和熱水泵；當(dāng)wl=w2時(shí)，關(guān)閉電磁閥1和熱水泵。當(dāng)w1=5℃時(shí)，打開電磁閥2，將集熱器的水放掉。
輔助能源、熱水儲(chǔ)罐和地板采暖形成一個(gè)獨(dú)立的回路。輔助能源可以是燃?xì)鉅t、電加熱器、熱泵等，自帶一個(gè)熱水泵，并且具有兩個(gè)溫控回路fl和f2.fl測(cè)量進(jìn)水口的溫度，要求當(dāng)水溫低于40℃時(shí)，啟動(dòng)輔助能源，如點(diǎn)火、通電等：當(dāng)水溫高于40℃時(shí)，關(guān)閉輔助能源。f2測(cè)量地板采暖的室內(nèi)溫度，要求當(dāng)室內(nèi)溫度高于22℃時(shí)，停止熱水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，低于18℃時(shí)，啟動(dòng)熱水泵，使地暖系統(tǒng)循環(huán)。
熱水儲(chǔ)罐要求具有高的保溫性能，對(duì)所有進(jìn)出管道的節(jié)點(diǎn)也要做到非常好的保溫措施。溢水管采用單向閥，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)壓力升高，向外排水或排氣，反之，壓力降低到負(fù)壓時(shí)，不得回吸外界空氣；補(bǔ)水排污管也為單向閥，要求儲(chǔ)罐內(nèi)壓力為負(fù)壓時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)充經(jīng)過處理過的低氧含量的水。
地板采暖系統(tǒng)可根據(jù)采暖面積的大小，決定使用分水器的類型和數(shù)量。同時(shí)要求采用地板采暖的建筑物其保溫性能越高越好。
二、簡易型太陽能采暖系統(tǒng)
運(yùn)用這個(gè)系統(tǒng)，我們可以對(duì)現(xiàn)有的非集中供暖的住宅進(jìn)行改型。對(duì)于城鎮(zhèn)中住小區(qū)的家庭，有的是地板采暖，有的是暖氣片采暖，不管是什么樣的采暖方式，都會(huì)有帶一個(gè)溫控回路的燃?xì)鉅t作為采暖的能量源。只要在燃?xì)鉅t的進(jìn)水口前串聯(lián)一個(gè)小型的熱水儲(chǔ)罐，同時(shí)該儲(chǔ)罐與室外的平板太陽集熱器形成一個(gè)簡易的定溫放水的回路即可達(dá)到太陽能采暖的目的。
對(duì)于廣大的農(nóng)村家庭，可以更加簡單地運(yùn)用這套系統(tǒng)。輔助熱源可以使用家里做飯用的煤爐，每日三餐和燒水時(shí)補(bǔ)充一下熱量，一個(gè)采用定溫放水的8平方米左右的平板太陽能集熱器完全可以滿足一家日常的采暖需求。使用3～4年即可收回所有投資。
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