第6章太阳能热水系统.ppt

主动式太阳能采暖 无辅助锅炉的主动式太阳房 随着我国经济的高速发展和人口有计划增长,能源需求总量日益 增加,太阳能这种可再生清洁能源的开发,有着重要的意义。虽然人 类在建筑中利用太阳能方面已积累了不少经验,但有目的地研究太阳 能建筑还是最近几十年来的事。1939 年美国麻省理工学院建成了世 界上第一座用来采暖的太阳能建筑,到70年代世界性能源危机后,太 阳能建筑的发展速度大大加快,目前世界上大约有几十万座太阳能建筑。太阳能建筑是指利用太阳能替代部分常规能源使室内达到一定温度的一种建筑。早期的太阳能建筑物是利用太阳热能与光能的自然传递使居室温暖明亮,通常称为“被动式太阳能建筑”。而后随着科学技术的发展和人们对居住环境要求的提高,逐渐从被动式太阳能建筑发展成“主动式太阳能建筑”。主动式太阳能建筑是由太阳能集热器、热水槽、泵、散热器、控制器和贮热器等组成的采暖系统或与吸收式制冷机组成的太阳能空调建筑。它与被动式太阳能建筑一样,围护结构应具有良好的保温隔热性能。 利用太阳能进行采暖的环保型生态建筑，必须具有辅助热源，包括煤、气、油或电能。在建筑物内配置太阳能的集热、蓄热、供热系统，以实现屋内的热水供应、取暖等功能。 6.4.1 概述 6.4.2 太阳房的原理和类型 基本上分为：主动太阳房、被动太阳房和热泵式太阳能采暖系统 主动式太阳房-是在建筑与结构按太阳房技术条例设计与建造基础上通过集热器、贮热器、管道、风机或水泵等设备来收集、贮存及输配太阳能，向建筑供暖。需要电做辅助能源。蓄热器置于室外，室内又是由地板供暖，故不占用室内居住面积是这种系统的一大优点。 通过太阳能集热器 1 收集太阳辐射能，使其中的热媒被加热，热水沿供热管道送往热用户的散热设备4，散热设备将热量散给房间。太阳能集热器相当于常规采暖的热源，当集热器的集热量不足时，则由辅助热源3 进行补充;当集热器的集热量超过用户的需热量时，则将多余的热量储存在贮热器2 中。 被动式太阳房-是依靠建筑物本身的合理布局，通过窗、墙、屋顶、地面及设置的建筑结构尽量多地吸收和贮存太阳能，以自然的辐射、对流和传导方式传热，它无须专门的集热器、贮热器、管道、风机或泵等设备。这种太阳房构造简单，造价低，以自然热交换方式来获得能量,取材方便，造价便宜，无需维修，有自然的舒适感，特别适合发展中国家的广大农村。 被动太阳房的类型 直接受益式:它是利用阳光直接透过大面积的玻璃窗进入室内， 照射到墙壁、地板及家具上，使其吸热，受热体温度升高， 然后通过辐射与对流等换热方式加热室内空气与其他未受太 阳辐射的墙、地板与物体等，提高其温度，提供采暖。 b. 集热墙式:由法国学者特朗勃提出的一种集热取暖方式，故也称 为特朗勃墙式。南面一层或两层玻璃板后面为一道重型结构的 集热墙，墙外表面涂有黑色涂料，上下开通风口，并设有可开 闭的活门。玻璃板和集热墙之间留有10-20 cm的间隙，当阳光 透过玻璃板照射在集热墙上时，被墙吸收，其外表面温度升高，所吸收的热量，一部分通过玻璃板向室外散失；一部分加热夹层中的空气，从而使空气与室内空气的密度不同，可通过上下通风口形成自然对流，由上通风口将热空气送入室内，室内的空气由下通风口流入夹层被加热，如此循环对流向室内供暖；剩下部分则通过集热墙体导热传至墙内壁，室内空气通过与之对流换热提高温度。为防止在阴雨天气或晚间无太阳辐射时夹层中的空气倒循环，将上下通风口关闭。 c. 附加阳光间式:在居室的南墙外建一玻璃罩着的阳光间。阳光间与室内空间由墙及窗隔开。其供暖方式是集热墙与直接受益式的结合，这种形式的阳光间可以用来养花或培植植物，但玻璃表面积大散热损失大，因而降低了收集阳光的有效热量。 d. 屋顶集热蓄热式:将充满水的黑色塑料袋放在屋顶上。在冬天白天，太阳辐射把水加热，由于其下的屋顶不设保温层，热量透过屋顶传入室内；在晚上，用保温板遮盖塑料水袋，以减少热水向室外环境散热。水的热容量很大，可以储存较多的能量，以满足晚上室内采暖的需要。 e. 自然对流回路式:设计的构思是，设法增加南墙的集热面积，以便提高室内温度。这种太阳房白天直接依靠太阳辐射供暖，多余的热量被热容量大的建筑物本体（如墙、天花板、地基）及由碎石填充的蓄热槽吸收；夜间通过自然对流放热使室内保持一定的温度，达到采暖的目的。 太阳能热泵-将太阳能作为蒸发器热源的热泵系统称为太阳能热泵系 统，其工作原理如下图所示： 在蒸发器吸热后其工质的高温低压过热气体在压缩机中经过绝热压缩变为高温高压的气体，经冷凝器定压冷凝为低温高压的液体，放出工质的气化热，与冷凝水进行热交换，使冷凝水被加热为热水，供用户使用，同时液态工质再经过降压阀