太阳能供热应用的探索.docVIP

本文由ImummyI贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 基于太阳能供热应用的探索 基于太阳能供热应用的探索1 太阳能供热应用 天津大学，张欣苗，中美天津史克制药有限公司，梁梦宽 摘要：随着石油煤炭等一次能源的减少和环境污染问题日益恶化，能源问题和环境问题成为当今 热门话题。太阳能以其清洁、方便获得的优点引起人们的高度重视。本文以承德某幼儿园为例对太阳能 供热系统的应用进行了探索， 通过对该工程为期 20 天的测试， 得出一系列太阳能供热系统的实用数据。 实验结果表明在集热器面积与建筑面积之比为 1:6.25 的情况下，约可满足白天 50%的采暖热负荷。 关键词 关键词：太阳能供热，集热器面积，太阳能保证率 1 引言 石油、煤炭等一次能源日益减少，而且石油、煤炭等的利用会对环境造成较大破坏。解决环境污染和 能源危机问题， 成为当今全人类的共同课题。 建筑中太阳能的利用为减少一次能源的使用和保护环境做 出了杰出贡献。欧洲、北美对太阳能供热系统工程的应用已有几十年历史，过去主要用于单体建筑，近 十余年来，包括区域供热在内的大型太阳能供热采暖综合系统的工程应用有较快发展。同国外相比，我 国太阳能供暖仍处于起步阶段，大多太阳能供暖系统的设计仍然停留在简单的估算水平上，没有成熟、 成套的设计方法。我国发展太阳能供热采暖具有很多有利条件，太阳能资源丰富，年辐射总量大于 4200MJ/m2 的地区占国土面积的 76%，优于大部分欧洲国家。在节能减排的今天，大力发展太阳能供热 无疑是减少 CO2 排放、降低运行费用最好的手段之一[1]。 普通散热器热媒温度要求较高， 而太阳能系统不易达到该出水温度要求。 地板辐射采暖所需要的低 温热水在 45-55℃之间，正是太阳能集热器所能提供的适合温度。与对流散热为主的散热器系统相比， 地板采暖系统舒适性更好，且室内温度可以在比采用散热器的系统低 2－3℃的情况下获得同样的舒适 感，节省供热能耗[2]。 2 太阳能供热系统简介 太阳能供热系统简介 2.1 工程概况 以河北省承德地区某幼儿园为例，该幼儿园共四层，其中地下一层地上三层，建筑面积为 750m2。 由于屋顶面积的限制，该工程共采用 150m2 的太阳能集热器，平均每平米集热面积负担 6.25 平米建筑 面积。当太阳能不足以满足建筑供热要求时启用电辅助加热器。 2.2 供热系统 1 本文受国家科技支撑项目“既有建筑综合改造技术集成示范工程” （项目编号为 2006BAJ03A10-08）的支助 本太阳能供热系统主要由太阳能集热器、储热水箱、太阳能循环泵、控制系统、防冻系统、辅助热 源以及循环管路等组成。本工程的采暖室内设计温度为 20℃，系统流程图如图 1 所示。 图1 系 统流程图 1.自动放气阀；2.截止阀；3.电磁阀；4.止回阀；5.压力表； 6.电磁两通阀；7.手动调节阀；8.安全阀；9.温度传感器；10.过滤器 3 系统运行方案 3.1 温差强制循环集热 集热器内的水在阳光的照射下温度提高， 当集热器的水温高于储热水箱内水的温度时， 循环水泵启 动，通过循环不断将集热器吸收的热量置换到储热水箱中，直至将整个储热水箱的水全部加热。 3.2 辅助热源 当水箱内的水温度低于散热器供水温度时， 开启辅助电加热器进一步提高供水温度， 以满足室内的 供热要求。 3.3 冬季防冻 系统在阴天或夜间情况下，太阳能循环泵停止工作。当温度低于某一温度、系统内的水有可能结冰 时，开启防冻循环，以保证系统管路的安全。 4 系统运行效果 该工程从 2009 年 3 月 1 日到 2009 年 3 月 19 日进行了试运行，在运行过程中，对系统内的相关温 度进行了测试，测试时间为每天上午 10 点到下午 5 点。测试内容包括记录各个时刻，包括水箱的水温、 集热器的进出水温度，采暖系统的供回水温度及电加热器的使用情况等。 4.1 典型天气情况下太阳能供热系统的运行 通过对典型天气情况下太阳能供热系统的运行数据进行监测， 研究室外温度、 太阳辐射对太阳能供 热系统供热性能的影响。2009 年 3 月 6 日，天气晴间多云，气温-9 ~8 度；3 月 9 日，晴，气温-9 ~9 度， 这两天温度基本相同，只是太阳的辐射强度不同。图 2 和图 3 分别是多云天气和晴天时的运行情况。 250 200 150 MJ 100 50 0 11:14-12:00 12:00-13:00 13:00-14:00 14:00-15:00