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摘要：太阳能采暖系统是以太阳能作为热源，供给建筑物冬季采暖和全年其他用热的系统。本文介绍了太阳能采暖系统国内外现状和主要设备的应用情况，指出了系统设计中存在的一些问题，提出了发展太阳能采暖系统的若干措施。
关键词：太阳能 采暖 措施
中图分类号：S214
一、引言
随着国民经济的发展，能源需求量日益增加，能源利用情况紧张，而常规能源的大量使用必将对环境造成不利影响。太阳能作为可再生能源的一种，取之不尽，用之不竭，同时又不会增加环境负荷，将成为未来能源结构中的重要组成部分。
我国拥有丰富的太阳能资源，全国三分之二以上地区的年日照时间大于2000h，辐射总量大于5860M/m2，具有良好的利用太阳能的条件。同时我国北方地区冬季寒冷，需要供暖以及大量的生活用水，有效地利用太阳能资源，既是近期急需的能源补充，又是未来能源的基础。
二、常见的太阳能采暖系统设备
（一）集热器
常见的太阳能集热器有平板型和真空管型两种，其中，真空管型又可分为全玻璃真空管型、u型管真空管和热管真空管集热器。由于太阳能采暖系统与建筑结合紧密，因而对集热产品与建筑的结合、故障率、使用寿命等性能要求较高，平板集热器结构简单，抗压，抗外力冲击，适合承压运行，从整体外观、结构强度、安装运行等方面都非常适合与建筑相结合。在热性能方面，尽管平板集热器的保温性能不如真空管集热器，但由于其有效采光面大于真空管集热器，因此其热效率高于真空管集热器。早期平板集热器不能防冻过冬的缺点随着技术进步早已得到解决。太阳能采暖工程中，非采暖季能源过剩，真空管集热器易发生爆管、真空度降低等问题，而平板集热器则能较容易地解决这一问题，因此，目前北京地区太阳能采暖工程中，很多工程项目采用了平板型集热器。
（二）辅助热源
为住宅提供采暖用热水的太阳能采暖系统，与为住宅提供生活热水的太阳能热水系统在供水特点上是不同的，生活热水不需要连续供应而采暖用热水必须连续供应，而且要稳定可靠。太阳辐射受昼夜、季节、纬度和海拔高度等自然条件的限制和阴雨天气等随机因素的影响，存在较大的间歇性和不稳定性，因此在太阳能采暖系统中，必须设置辅助热源。辅助热源要根据当地太阳能资源条件，常规能源的供应状况，建筑物热负荷和周围环境条件等因素，做综合经济性分析，以确定适宜的辅助热源及合理的太阳能供暖比例。在农村建设的太阳能采暖项目，由于城市热网及燃气管线不易到达，油、电价格又较高，因此，辅助能源的应用类型多为生物质燃料。
（三）采暖末端
太阳能由于热密度较低，集热温度很难达到较高水平。普通散热器热媒温度要求较高（70℃以上），而太阳能系统不易达到该出水温度要求。因此，在太阳能采暖系统中，通常采用地板辐射采暖的末端供热方式。地板采暖所需要的低温热水在35-55℃之间，正好是太阳能集热器所能提供的适合温度。地板采暖系统以整个地面作为散热面，热量主要以辐射方式传播，与以对流散热为主的散热器系统相比，舒适性更好，脚暖头凉的热感觉更符合人体的生理学调节特点，且可以在比末端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。夜间采暖负荷一般大于白天，但夜间却无太阳辐射，具有蓄热功能的地板采暖方式是非常适合的。因此，目前太阳能采暖系统普遍采用地板辐射散热系统作为末端。
三、目前太阳能供热采暖存在的一些问题
（一）太阳能供热采暖系统的设计大多仍然停留在简单估算的水平上，没有成熟、成套的设计方法或软件，在单位面积供暖负荷、当地太阳辐照度、水箱体积的确定等设计参数的选择上，都没有用一个精确的计算方法，不同设计人员给出的设计参数相差很大。
（二）目前太阳能供热采暖系统的设计思路是依据相关规定，首先粗略估计房间的热负荷，然后设计系统，最后再对整个采暖系统进行节能性、经济性分析。显然，这样的设计思路无法在满足热用户舒适度要求的基础上实现建筑节能最大化。国内外工程实例中，很少注重室内环境舒适度要求，也很少对室内热环境进行实地测试，未对采暖效果做出评估
（三）很多安装太阳能供热采暖系统的建筑为非节能建筑，造成系统运行效率不高，经济性很差，增加系统的初投资，使太阳能供热采暖系统完全不能发挥应有的节能效益。
（四）太阳能与建筑一体化问题：国内外工程实例中，太阳能供热采暖系统的设计很少重视与建筑的结合，这种分离的状态不但影响了建筑的美观还影响到建筑结构承重等； 总之太阳能供热采暖系统的最大技术“瓶颈”在于其经济性和稳定性的问题，因此，如果能解决这两个问题，太阳能供热采暖系统将会作为新能源利用的典型。
四、发展太阳能采暖系统的措施
（一）加强建筑节能
建筑节能是实现太阳能采暖的先决条件，由于太阳能在单位面积上的能量密度较低，如果不通过加强围护结构保温等措施来有效降低建筑物的采暖负荷的话，太阳能采暖系统的集热面积将会很大，增加系统的初投资，使太阳能采暖系统完全不能发挥应有的节能效益。我国已陆续颁布实施了针对不同建筑气候区的建筑节能设计国家标准，这些标准的强制实施将大大降低建筑物的耗热量指标，减轻太阳能采暖系统所承担的负荷，形成太阳能供热采暖工程应用的有利条件。
（二）提高太阳能集热系统的效率
目前建设的太阳能采暖工程中，集热器、水箱等关键产品还有较大的改进空间，如进一步提高平板集热器的密封性以增加集热效率等，企业应加强研发力量，提高产品质量和工艺水平，开发安全可靠，高效稳定的新产品以不断提高太阳能集热系统的效率。房屋设计之初就同步进行太阳能采暖系统的设计，使设计更适合于太阳能设备或部件的应用。在不影响建筑物的条件下，达到太阳能集热性能的最佳。
（三）提高太阳能利用率
太阳能采暖系统一定要提高太阳能利用率以缩短投资回收期。冬夏热量不平衡的问题可由太阳能制冷技术、跨季节蓄热技术和全年的综合利用来解决。目前，跨季节蓄热的理论和实验研究还很少，研究的较多的是利用太阳能产生的热水驱动吸收式制冷机的太阳能制冷，由于吸收式制冷机需要高温水（85℃以上）做热源，所以，应积极开发适用于太阳能空调系统的中高温太阳能集热器。在目前国内太阳能制冷技术和跨季节蓄热技术还没有市场化的条件下，可强调全年的综合利用，考虑适当降低系统的太阳能保证率，合理匹配供暖和供热水的建筑面积，如使系统供热水的建筑面积大于供暖的建筑面积。
（四）政府制定鼓励支持政策
太阳能采暖系统具有较高社会效益，但存在投资相对较高，投资回收期较长的缺点，对房地产开发商而言，如果开发成本的增加不能带动房屋销售的话，则开发商的积极性不高。因此，政府应积极建设试点工程，针对生产厂商、房地产开发商、终端用户制定更完善、合理的鼓励和支持政策，积极推广试点工程经验，提高系统整体技术水平，促进太阳能采暖行业及市场的良性发展。
（五）加强建筑与太阳能一体化体系的发展
太阳能与建筑的关系经历了被动接受（被动式太阳房）、简单叠加（太阳能热水器），与建筑一体化则是未来的发展趋势。所谓与建筑一体化就是要做到与工程建设项目同步设计、同步施工、同步验收、同时投入使用。这样就可以避免影响建筑美观、破坏建筑结构，并使各专业协调进行，减少安全隐患。
面对日益紧张的能源危機，太阳能是最具有发展潜力的能源，，随着国家大力推进可再生能源应用力度，以及出台相应的优惠政策，太阳能供热采暖技术有着广泛的应用前景。
关键词：太阳能 采暖 措施
中图分类号：S214
一、引言
随着国民经济的发展，能源需求量日益增加，能源利用情况紧张，而常规能源的大量使用必将对环境造成不利影响。太阳能作为可再生能源的一种，取之不尽，用之不竭，同时又不会增加环境负荷，将成为未来能源结构中的重要组成部分。
我国拥有丰富的太阳能资源，全国三分之二以上地区的年日照时间大于2000h，辐射总量大于5860M/m2，具有良好的利用太阳能的条件。同时我国北方地区冬季寒冷，需要供暖以及大量的生活用水，有效地利用太阳能资源，既是近期急需的能源补充，又是未来能源的基础。
二、常见的太阳能采暖系统设备
（一）集热器
常见的太阳能集热器有平板型和真空管型两种，其中，真空管型又可分为全玻璃真空管型、u型管真空管和热管真空管集热器。由于太阳能采暖系统与建筑结合紧密，因而对集热产品与建筑的结合、故障率、使用寿命等性能要求较高，平板集热器结构简单，抗压，抗外力冲击，适合承压运行，从整体外观、结构强度、安装运行等方面都非常适合与建筑相结合。在热性能方面，尽管平板集热器的保温性能不如真空管集热器，但由于其有效采光面大于真空管集热器，因此其热效率高于真空管集热器。早期平板集热器不能防冻过冬的缺点随着技术进步早已得到解决。太阳能采暖工程中，非采暖季能源过剩，真空管集热器易发生爆管、真空度降低等问题，而平板集热器则能较容易地解决这一问题，因此，目前北京地区太阳能采暖工程中，很多工程项目采用了平板型集热器。
（二）辅助热源
为住宅提供采暖用热水的太阳能采暖系统，与为住宅提供生活热水的太阳能热水系统在供水特点上是不同的，生活热水不需要连续供应而采暖用热水必须连续供应，而且要稳定可靠。太阳辐射受昼夜、季节、纬度和海拔高度等自然条件的限制和阴雨天气等随机因素的影响，存在较大的间歇性和不稳定性，因此在太阳能采暖系统中，必须设置辅助热源。辅助热源要根据当地太阳能资源条件，常规能源的供应状况，建筑物热负荷和周围环境条件等因素，做综合经济性分析，以确定适宜的辅助热源及合理的太阳能供暖比例。在农村建设的太阳能采暖项目，由于城市热网及燃气管线不易到达，油、电价格又较高，因此，辅助能源的应用类型多为生物质燃料。
（三）采暖末端
太阳能由于热密度较低，集热温度很难达到较高水平。普通散热器热媒温度要求较高（70℃以上），而太阳能系统不易达到该出水温度要求。因此，在太阳能采暖系统中，通常采用地板辐射采暖的末端供热方式。地板采暖所需要的低温热水在35-55℃之间，正好是太阳能集热器所能提供的适合温度。地板采暖系统以整个地面作为散热面，热量主要以辐射方式传播，与以对流散热为主的散热器系统相比，舒适性更好，脚暖头凉的热感觉更符合人体的生理学调节特点，且可以在比末端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。夜间采暖负荷一般大于白天，但夜间却无太阳辐射，具有蓄热功能的地板采暖方式是非常适合的。因此，目前太阳能采暖系统普遍采用地板辐射散热系统作为末端。
三、目前太阳能供热采暖存在的一些问题
（一）太阳能供热采暖系统的设计大多仍然停留在简单估算的水平上，没有成熟、成套的设计方法或软件，在单位面积供暖负荷、当地太阳辐照度、水箱体积的确定等设计参数的选择上，都没有用一个精确的计算方法，不同设计人员给出的设计参数相差很大。
（二）目前太阳能供热采暖系统的设计思路是依据相关规定，首先粗略估计房间的热负荷，然后设计系统，最后再对整个采暖系统进行节能性、经济性分析。显然，这样的设计思路无法在满足热用户舒适度要求的基础上实现建筑节能最大化。国内外工程实例中，很少注重室内环境舒适度要求，也很少对室内热环境进行实地测试，未对采暖效果做出评估
（三）很多安装太阳能供热采暖系统的建筑为非节能建筑，造成系统运行效率不高，经济性很差，增加系统的初投资，使太阳能供热采暖系统完全不能发挥应有的节能效益。
（四）太阳能与建筑一体化问题：国内外工程实例中，太阳能供热采暖系统的设计很少重视与建筑的结合，这种分离的状态不但影响了建筑的美观还影响到建筑结构承重等； 总之太阳能供热采暖系统的最大技术“瓶颈”在于其经济性和稳定性的问题，因此，如果能解决这两个问题，太阳能供热采暖系统将会作为新能源利用的典型。
四、发展太阳能采暖系统的措施
（一）加强建筑节能
建筑节能是实现太阳能采暖的先决条件，由于太阳能在单位面积上的能量密度较低，如果不通过加强围护结构保温等措施来有效降低建筑物的采暖负荷的话，太阳能采暖系统的集热面积将会很大，增加系统的初投资，使太阳能采暖系统完全不能发挥应有的节能效益。我国已陆续颁布实施了针对不同建筑气候区的建筑节能设计国家标准，这些标准的强制实施将大大降低建筑物的耗热量指标，减轻太阳能采暖系统所承担的负荷，形成太阳能供热采暖工程应用的有利条件。
（二）提高太阳能集热系统的效率
目前建设的太阳能采暖工程中，集热器、水箱等关键产品还有较大的改进空间，如进一步提高平板集热器的密封性以增加集热效率等，企业应加强研发力量，提高产品质量和工艺水平，开发安全可靠，高效稳定的新产品以不断提高太阳能集热系统的效率。房屋设计之初就同步进行太阳能采暖系统的设计，使设计更适合于太阳能设备或部件的应用。在不影响建筑物的条件下，达到太阳能集热性能的最佳。
（三）提高太阳能利用率
太阳能采暖系统一定要提高太阳能利用率以缩短投资回收期。冬夏热量不平衡的问题可由太阳能制冷技术、跨季节蓄热技术和全年的综合利用来解决。目前，跨季节蓄热的理论和实验研究还很少，研究的较多的是利用太阳能产生的热水驱动吸收式制冷机的太阳能制冷，由于吸收式制冷机需要高温水（85℃以上）做热源，所以，应积极开发适用于太阳能空调系统的中高温太阳能集热器。在目前国内太阳能制冷技术和跨季节蓄热技术还没有市场化的条件下，可强调全年的综合利用，考虑适当降低系统的太阳能保证率，合理匹配供暖和供热水的建筑面积，如使系统供热水的建筑面积大于供暖的建筑面积。
（四）政府制定鼓励支持政策
太阳能采暖系统具有较高社会效益，但存在投资相对较高，投资回收期较长的缺点，对房地产开发商而言，如果开发成本的增加不能带动房屋销售的话，则开发商的积极性不高。因此，政府应积极建设试点工程，针对生产厂商、房地产开发商、终端用户制定更完善、合理的鼓励和支持政策，积极推广试点工程经验，提高系统整体技术水平，促进太阳能采暖行业及市场的良性发展。
（五）加强建筑与太阳能一体化体系的发展
太阳能与建筑的关系经历了被动接受（被动式太阳房）、简单叠加（太阳能热水器），与建筑一体化则是未来的发展趋势。所谓与建筑一体化就是要做到与工程建设项目同步设计、同步施工、同步验收、同时投入使用。这样就可以避免影响建筑美观、破坏建筑结构，并使各专业协调进行，减少安全隐患。
面对日益紧张的能源危機，太阳能是最具有发展潜力的能源，，随着国家大力推进可再生能源应用力度，以及出台相应的优惠政策，太阳能供热采暖技术有着广泛的应用前景。