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【摘 要】当今世界正忙于应对能源危机,能源价格不断上升,日趋影响国际经济形势和人们的正常生活。我国政府也在大力支持和鼓励开发使用新能源和可再生能源。
【关键词】太阳能;能地暖;结合应用
众所周之,太阳能是取值不尽,用之不竭的,一次投入,终身使用,无任何污染。我们应充分利用太阳能这种清洁的可再生能源,减少建筑能耗。太阳能在建筑中的热利用,尤其是与低温地板辐射采暖系统的联合应用,很大程度上提高了太阳能热利用的效率,避免了太阳能只在热水器领域使用的局限性。由此而诞生了太阳能地板辐射采暖,简称太阳能地暖。
一、太阳能地暖的工作原理
太阳能集热器接受太阳辐射并加热集热介质,将太阳辐射能转化为热能,并储存在蓄热水箱中。蓄热水箱中的水在循环泵的作用下,进入供暖地板的管子中对房屋供暖。典型的太阳能地暖系统主要由太阳能集热器、蓄热水箱、辅助热源、地暖盘管及控制装置等组成。
二、太阳能地暖主要有两种形式
间歇运行,是指太阳能供暖系统在日间收集太阳能并蓄存起来,在夜间运行对房间供暖的系统形式。此系统适合于冬季室外温度不太低,日照充足的地区,如我国华北、西北的一些地区,以及西南的部分地区。利用南向的蓄热墙体和地面,白天基本不需要热源就可以维持16℃左右的室温。如果白天的蓄热温度为40℃,夜间靠水箱中水的温降来供暖,其最终水温也不会低于30℃,也能基本满足热源要求。
连续运行:目前采暖区的绝大多数建筑白天也需要热量供给,而且由于太阳能利用受气候、天气的影响很大,所以连续运行的太阳能地板采暖间接式系统是适用更广泛的一种系统形式。即太阳能集热系统和采暖系统是两个独立的系统,两个系统采用换热器换热的形式进行热量交换。如果太阳能供暖效率高,可采用电加热辅助热源,否则从经济性考虑,配合燃气壁挂炉使用是比较合理的。
在使用中,太阳能地暖以连续运行这种形式为主。就这种形式,列举了两种应用太阳能的地板采暖系统:一种是太阳能+壁挂炉的双热源系统,实现采暖与生活热水功能;另一种是太阳能+空气源热泵(或热泵),可附加辅助电加热设备的多热源系统,实现集采暖、中央空调(制冷)、生活热水为一体的家居舒适系统。
(一)太阳能+壁挂炉系统
该系统能实现地板采暖、生活热水的两大功能。系统采用太阳能、燃气壁挂锅炉两种热源,通过一个“流量平衡罐”将两种热源有效并机,使整个系统自动化控制,達到操作简单、舒适性节能的运行效果。已是一种非常成熟的应用方案,已有较多类似的工程实例。
(二)太阳能+空气源热泵系统
该系统能实现地板采暖、生活热水、中央空调(制冷)为一体的家居舒适系统。是采用太阳能+空气源热泵(或热泵),可附加辅助电加热设备的多热源系统。该系统设计优化、性价比极高、结构简单,节能效果能达到40%以上,是一种值得普遍性推广的典型方案。
三、经济效益分析
太阳每天照射到地球表面的能量大约为17.5mj/m2,相当于3.6度电所发出的能量。以河南郑州地区为例,从气象资料可以查得:河南郑州地区的全年日照时间约2200—3000小时,相当于280-300天的晴天时间,我们以使用太阳能与电互补和完全使用电能及然气制备生活用热水年运营费用作个计算比较:
使用电热水器:
假设我们需要的热水温度为55℃,全年冷水平均温度10℃,每天需要的热水量为500KG,电费按0.52元/度,则每年运行费用=[500×(55-10)÷860÷95%] ×0.52×365≌5227.1元;如果采用油锅炉提供热水,每天需要的热水量为500KG,油价按6.00/公斤元计算,则每年的运行费用=[500×(55-10)÷10200÷75%] ×6.00×365=6441元。
燃气热水器:
每天需要的热水量为500KG,天燃气价格按2.05元/M3元计算,则每年的运行费用=[500×(55-10)÷8400÷80%] ×2.05×365=2505.3元。
太阳能地暖:
由于河南郑州每年有280-300天左右的时间可以完全由太阳能来提供热水,剩余85天左右的时间由电提供热水。每天需要的热水量为500KG,电费按0.52元/度:则每年的运行费用=[500×(55-10)÷860÷95%] ×1×85≌1217.3元。
从以上计算可以看出:采用太阳能和电辅助的系统运行成本最低,油锅炉费用次之,电热水器、燃气热水器最高。综合判断,使用太阳能系统制备生活用热水的设备回收期一般在1.5年--3年。而太阳能热水系统主体的设计寿命在25年以上。所以安装太阳能热水系统是经济、环保、安全的节能方式。
四、结束语
随着科学技术的不断进步,太阳能等新能源的开发和利用技术的革新,使得太阳能将更加集约、高效。也许用不了多久,将可能不再需要其他补充或辅助的热源;就可以达到舒适性节能的,较低成本投入、极低运行费用,安全可靠的家居舒适系统。太阳能与地暖的结合应用具有深远意义,随着科学技术的发展,这一结合应用必将成为未来采暖的主流。
【关键词】太阳能;能地暖;结合应用
众所周之,太阳能是取值不尽,用之不竭的,一次投入,终身使用,无任何污染。我们应充分利用太阳能这种清洁的可再生能源,减少建筑能耗。太阳能在建筑中的热利用,尤其是与低温地板辐射采暖系统的联合应用,很大程度上提高了太阳能热利用的效率,避免了太阳能只在热水器领域使用的局限性。由此而诞生了太阳能地板辐射采暖,简称太阳能地暖。
一、太阳能地暖的工作原理
太阳能集热器接受太阳辐射并加热集热介质,将太阳辐射能转化为热能,并储存在蓄热水箱中。蓄热水箱中的水在循环泵的作用下,进入供暖地板的管子中对房屋供暖。典型的太阳能地暖系统主要由太阳能集热器、蓄热水箱、辅助热源、地暖盘管及控制装置等组成。
二、太阳能地暖主要有两种形式
间歇运行,是指太阳能供暖系统在日间收集太阳能并蓄存起来,在夜间运行对房间供暖的系统形式。此系统适合于冬季室外温度不太低,日照充足的地区,如我国华北、西北的一些地区,以及西南的部分地区。利用南向的蓄热墙体和地面,白天基本不需要热源就可以维持16℃左右的室温。如果白天的蓄热温度为40℃,夜间靠水箱中水的温降来供暖,其最终水温也不会低于30℃,也能基本满足热源要求。
连续运行:目前采暖区的绝大多数建筑白天也需要热量供给,而且由于太阳能利用受气候、天气的影响很大,所以连续运行的太阳能地板采暖间接式系统是适用更广泛的一种系统形式。即太阳能集热系统和采暖系统是两个独立的系统,两个系统采用换热器换热的形式进行热量交换。如果太阳能供暖效率高,可采用电加热辅助热源,否则从经济性考虑,配合燃气壁挂炉使用是比较合理的。
在使用中,太阳能地暖以连续运行这种形式为主。就这种形式,列举了两种应用太阳能的地板采暖系统:一种是太阳能+壁挂炉的双热源系统,实现采暖与生活热水功能;另一种是太阳能+空气源热泵(或热泵),可附加辅助电加热设备的多热源系统,实现集采暖、中央空调(制冷)、生活热水为一体的家居舒适系统。
(一)太阳能+壁挂炉系统
该系统能实现地板采暖、生活热水的两大功能。系统采用太阳能、燃气壁挂锅炉两种热源,通过一个“流量平衡罐”将两种热源有效并机,使整个系统自动化控制,達到操作简单、舒适性节能的运行效果。已是一种非常成熟的应用方案,已有较多类似的工程实例。
(二)太阳能+空气源热泵系统
该系统能实现地板采暖、生活热水、中央空调(制冷)为一体的家居舒适系统。是采用太阳能+空气源热泵(或热泵),可附加辅助电加热设备的多热源系统。该系统设计优化、性价比极高、结构简单,节能效果能达到40%以上,是一种值得普遍性推广的典型方案。
三、经济效益分析
太阳每天照射到地球表面的能量大约为17.5mj/m2,相当于3.6度电所发出的能量。以河南郑州地区为例,从气象资料可以查得:河南郑州地区的全年日照时间约2200—3000小时,相当于280-300天的晴天时间,我们以使用太阳能与电互补和完全使用电能及然气制备生活用热水年运营费用作个计算比较:
使用电热水器:
假设我们需要的热水温度为55℃,全年冷水平均温度10℃,每天需要的热水量为500KG,电费按0.52元/度,则每年运行费用=[500×(55-10)÷860÷95%] ×0.52×365≌5227.1元;如果采用油锅炉提供热水,每天需要的热水量为500KG,油价按6.00/公斤元计算,则每年的运行费用=[500×(55-10)÷10200÷75%] ×6.00×365=6441元。
燃气热水器:
每天需要的热水量为500KG,天燃气价格按2.05元/M3元计算,则每年的运行费用=[500×(55-10)÷8400÷80%] ×2.05×365=2505.3元。
太阳能地暖:
由于河南郑州每年有280-300天左右的时间可以完全由太阳能来提供热水,剩余85天左右的时间由电提供热水。每天需要的热水量为500KG,电费按0.52元/度:则每年的运行费用=[500×(55-10)÷860÷95%] ×1×85≌1217.3元。
从以上计算可以看出:采用太阳能和电辅助的系统运行成本最低,油锅炉费用次之,电热水器、燃气热水器最高。综合判断,使用太阳能系统制备生活用热水的设备回收期一般在1.5年--3年。而太阳能热水系统主体的设计寿命在25年以上。所以安装太阳能热水系统是经济、环保、安全的节能方式。
四、结束语
随着科学技术的不断进步,太阳能等新能源的开发和利用技术的革新,使得太阳能将更加集约、高效。也许用不了多久,将可能不再需要其他补充或辅助的热源;就可以达到舒适性节能的,较低成本投入、极低运行费用,安全可靠的家居舒适系统。太阳能与地暖的结合应用具有深远意义,随着科学技术的发展,这一结合应用必将成为未来采暖的主流。