太阳能材料 (1)(共28页)

1、 聚光太阳能耦合地下水池供暖系统专利(zhunl)应用报告书 专利名称 一种(y zhn)聚光太阳能复合地下水池热泵供热系统 专利号：ZL201420557816.X 专利(zhunl)应用说明太阳能应用受到世界各国的重视，太阳能光伏发电成为竞争最为激烈的新兴产业，各国投入重金补贴研发与应用，甚至产生了严重贸易摩擦，成为发达国家志在必夺的新兴制造业。相比太阳能热的应用受到各方面技术应用限制，其发展和太阳能光伏还有较大差距，除太阳能热水器以外，太阳能热发电、太阳能供热由于种种原因限制，还不能大规模应用。本专利针对太阳能供热的缺陷，借鉴国内外应用经验，在系统设计中进行了针对性完善，利用太阳能、土壤

2、源及热泵特性通过智能控制，组成一套供热系统，达到冬季采暖，夏季供应热水目的。其最大优点就是利用土壤源特性可保证七到十天连续阴天供暖，且不需要辅助电加热。可以说是对传统太阳能供热系统一种颠覆性设计方案。本专利适用于城市、农村、偏远山区供热供暖，不受地域或水资源限制，可用于工业、农业、公用事业及居民供暖。可以说只要有太阳的地方都可应用。尤其适合北方极寒地区一万平米以下建筑物采暖。本文针对国内外类似系统进行比较，对投资、使用效果进行了分析，本专利的广泛应用将带动太阳能聚热器及热泵制造业的发展(fzhn)。如果与地源（土壤源）热泵供暖结合可以解决地源（土壤源）热泵“冷塌陷(txin)”问题。彻底治愈(

3、zh y)地源（土壤源）热泵“冷暖病”。其发展前景不可估量。结合国家和地方相关政策其设备开发与制造可成为北方地区支柱产业，我国华北、东北地区、西部及西藏市场应用前景广阔。项目背景 空气污染、PM2.5、PM10严重超标，京津冀地区雾霾频繁发生，给人民生活带来无限困扰和危害，造成空气污染的一个重要原因就是北方地区冬季采暖大量的燃煤污染物排放。如何解决污染问题，国家制定了严格治理政策，地方政府投入巨资，大力度采取集中供暖、煤改气、煤改电、洁净煤配送等多种措施，也取得了显著成效。但是所有这些措施只能减少污染物排放，并不能从根本上解决污染问题。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

4、增加环境负荷，必将成为未来能源结构中的重要组成部分。 我国属太阳能资源丰富的国家之一，全国2/3以上面积地区年日照小时数大于2000小时，每年陆地接收的太阳辐射能相当于2.4万亿吨标准煤，具有太阳能利用的良好条件。在建筑能耗中，生活热水、供暖能耗占了相当的比例，利用太阳能来满足生活热水、供暖这些低品位能耗的要求具有巨大的节能、环境效益，太阳能供热技术越来越受到人们的重视。 虽然太阳能热水器应用已经相当广泛(gungfn)，但太阳能采暖工程应用却处于起步阶段，已建成的都是单体示范建筑，如北京清华阳光公司办公楼、天普新能源示范大楼等。太阳能区域供热采暖工程(gngchng)则还没有应用实践。近年的

5、太阳能采暖建设项目中，比较集中和有代表性的是北京周边郊区县新民居的太阳能采暖工程。但是所有这些工程应用太阳能比例还比较低。大部分电辅助加热消耗还是电力。全部(qunb)利用太阳能或少部分补充电力太阳能供暖系统应用开发迫在眉睫。国内外现状1 我国冬季采暖基本情况 秦岭、淮河为界，以北地区居住和工作房间冬季需配备采暖设施，一般自南至北采暖周期在2-6个月，东北高纬度地区及青藏高原高海拔地区（ 3000M以上）采暖周期甚至长达8个月以上。近年来，随着经济上的日益富裕，人们生活水平的提高，事实上除岭南地区及福建沿海地区外，大部分地区都产生了冬季采暖的大量需求。（地域大幅度扩展，时间相应延长）。 我国2

6、0013年全年(qun nin)总能耗约36亿吨标准煤,其中建筑物能耗占三分之一(约12亿吨标准煤)，而在建筑物能耗中采暖应占三分之一,既我国采暖能耗在4亿吨标准煤以上,。采暖主要以燃煤锅炉、电厂余热、燃气及农村采暖炉为主。2、 太阳能热利用(lyng)的历史、现状 太阳能是除核能以外的所有能源（化石能、水能、风能、生物能）之母，人类利用太阳能的历史几乎与其本身的历史一样悠久。1904年，美国人制造出了世界上第一台太阳能热水器，从此、人类进入了太阳能利用的机器化时代。二战后，随着经济的发展、人民的生活品质不断提高；从而，对生活热水的需求迅速增加。上世纪七十年代，第二次石油危机发生，西方发达国家

7、的经济受到重创，然而，无意(wy)中却为太阳能热水器的发展创造了良好的机遇。从此，在西方发达国家，太阳能热水器进入了大规模生产和使用时代。在我国，利用太阳能集热生产热水供洗浴使用，已有二十多年的历史；我国现有太阳能热水器生产企业4000多家，年产、销太阳能热水器400亿以上。技术上已很成熟，经济上也具有很强的实用性，因此已呈普及之势。3、国内、外太阳能热源(ryun)采暖情况 1） 国外情况(qngkung) 现代化社会中，人们对舒适(shsh)的建筑热环境的追求越来越高，导致建筑采暖和空调的能耗日益增长。在发达国家，建筑用能已占全国总能耗的30一40，对经济发展形成了一定的制约作用。 美国是

8、世界上能量消耗最大的国家，国会先后通过了“太阳能供暖降温房屋的建筑条例”和“节约能源房屋建筑法规”等鼓励新能源利用的法律文件；在经济上也采取有效措施，不仅在太阳能利用研究方面投入大量经费，而且由国会通过一项对太阳能系统买主减税的优惠办法。 这些对美国公众接受利用太阳能起到了很好的促进作用。比较著名的示范建筑有：位于新泽西州普林斯顿的凯尔布住宅（采用窗、附加阳光间和集热蓄热墙的组合式太阳房），位于新墨西哥州科拉尔斯的贝尔住宅（主要采用水墙集取太阳能），位于新墨西哥州圣塔菲的圣塔菲太阳房（由附加阳光间和岩石仓储热的组合系统供热），位于加利福尼亚州阿塔斯卡德洛的阿塔斯卡德洛住宅（屋顶池系统，冬季供暖

9、，夏季降温），以及位于新墨西哥州科拉尔斯的戴维斯住宅（空气集热器和岩石仓储热的自然对流环路系统）。这些建筑采用壁炉或电散热器作辅助热源，但太阳能供暖率均在75以上，有的已达到100（阿塔斯卡德洛住宅）。 早在本世纪40年代，美国麻省理工学院就开始进行(jnxng)了利用太阳能集热器作为热源的供暖、空调系统研究，先后建成了：到w号实验太阳房。这些实验太阳房，即是最早的主动式太阳房。到70年代以后；又有华盛顿近郊的托马森太阳房和科罗拉多州丹佛市的洛夫太阳房等主动式太阳房的示范建筑建成。这些太阳房的成功运行，说明太阳能供热、空调系统在技术上是完全可行的，但由于投资较大，推广普及程度不及被动式太阳房。

10、直到进入90年代，由于开发出更加高效的太阳集热器和吸收式制冷机、热泵机组，应用范围才得以扩大。 日本在主动式太阳房的研究应用领域也处于世界前列(qinli)。1974年日本通产省制定了“阳光计划”，并按此计划建造了数幢典型太阳能采暖空调试验建筑，如矢崎实验太阳房：号草加太阳房等。而且多年来日本的太阳能采暖、空调建筑一直稳步发展，并已应用(yngyng)于大型建筑物上。 另外，法国、德国、澳大利亚、英国等发达国家也拥有相当先进的太阳能建筑应用技术。著名的集热蓄热墙采暖方式即是法国人菲利克斯特朗勃（FelixTrombe）的专利，法国的奥代洛太阳房是该采暖理论转化为实际应用的第一个样板房。英国利物

11、浦附近的沃拉西的圣乔治郡中学，则是直接受益式太阳房最大和最早的样板之一。尽管英国的太阳能资源并不丰富，该所中学安装的常规采暖系统却从未使用过。2）我国情况(qngkung)随着我国成为世界第二(d r)大经济体，能源消耗造成环境污染逐渐显现，雾霾严重，人民生活造成严重影响，国家制定了严厉的治理措施的同时也出台相应可再生能源利用鼓励政策。本世纪初，在国家有关部委的支持下，国内主要太阳能热水器企业在上海、山东、北京等地兴建了一批主要以采暖为目的的大型太阳能热水工程，目的是进行工程试验，并起到前期示范作用。几年来的实践证明，太阳能热源采暖技术上是可行的，但是，与国外相比，还存在一些设计上的缺陷 。近

12、年来，我国经济迅速发展，人民日益富裕，生活品质提高的要求不断增长，对生活热水、采暖、空调的需求越来越多；然而，满足这些需求的最主要条件-能源价格却在暴涨。在此背景(bijng)下，国内一批有实力的太阳能热水器企业，纷纷投入大量资本开拓大型太阳能集热工程市场。四、 太阳能热源采暖的市场机会 随着环境污染控制越来越严格，太阳能供热是大势所趋，聚光太阳能耦合地下水池热泵供暖系统综合了聚光太阳能和土壤源热泵供暖两大优势，可以说是目前世界上太阳能供暖最先进系统，属世界首创，一经推出必将引领太阳能利用潮流。其市场潜在需求巨大。市场推广的主要障碍在于其经济性。通常我们分析经济性，主要采用两个参数，其一是建设

13、费用，其二是运行费用。根据目前测算，采用聚光太阳能耦合地下水池热泵供热系统其他热源比较，单位采暖面积建设费用多1倍，而运行费用则只有后者的六分之一左右。随着太阳能聚光器批量生产，其成本会不断下降。如能达到年产万套生产规模估计，其投资将低于传统供热建设费用。考虑到国家或地方政策性补偿资金，再有夏季免费热水功能，市场前景十分广阔。政治效益、社会效益、经济效益显著，政府推动积极性将十分高涨，其势头会非常迅速。五、太阳能热源(ryun)采暖技术方案简介1、 太阳能热源(ryun)采暖的技术条件A、 气象条件 太阳能集热，主要(zhyo)的气象条件是要有足够的太阳辐照量。若以德国汉堡为参照，则我国几乎所

14、有的地区都可满足。我国主要采暖区全年日照时数在2200小时以上，年太阳能辐照量为50008370MJ/。气象条件十分优越。B、 工程条件 由于太阳能能源密度小、辐照不稳定（阴、晴、昼、夜），因此，需要建设较大规模的采光集热场地及地下蓄热水池。以北京市的气象条件测算, 若全部依靠太阳能供热，无遮阳采光集热场地应不小于采暖面积的1/4，地下蓄热水池有效容积配备(pibi)应不小于150L/采暖面积（可保证10天连续阴天供暖）2、国内现有太阳能热源(ryun)采暖技术方案 我国最早的太阳能采暖示范工程建设于平谷区将军关新村，为平谷区政府主导的绿色、旅游新农村建设示范项目；由中国建筑科学院和北京市政设

15、计院联合设计。全村120户全部采用太阳能集热与建筑一体化设计，洗浴、供暖同时解决，按户分设独立系统。方式：太阳能集热器电辅助加热煤、柴保障锅炉。2003年建成投用。经北京市政府有关部门(bmn)验收，户均能耗下降65%，节能、减排效果显著。基本上达到了居民采暖主要依靠太阳能的目的。 现在较先进太阳能采暖系统建设于河北工业大学能源工程学院办公楼，采用平板太阳能集热器，热量储存地下竖井土壤内，夏天储存，冬季提取供暖。由于初期投资较大，目前只是做示范项目，推广应用有一定难度。3、西欧(Xu)（德国）方案 在德国大约有38的能源消耗在建筑采暖上，1994年开始实施两个太阳能供暖的建设项目，其中位于汉堡

16、伯拉姆费尔德的生态村是当时欧洲最大的项目，这个项目对于发展新型供暖能源具有积极意义，它以太阳能替代传统的天然气作为采暖的能源。这套体系对以往的太阳能采暖体系做了多方面改进，实现太阳能供暖的先决技术条件是新建住宅有很好保温特性，由于(yuy)当地的平均太阳辐射状况不是很好，屋顶太阳辐射随季节而变化，因此，太阳能采暖的关键在于蓄热，生态村朝南屋顶的集热器总面积大约是 3000m2，它收集到的热量通过收集器网输送到供暖中心，在供暖中心用一个热泵传递到一个大蓄水池中，循环系统和集热器安装在125个住户单元的屋顶上，并与采暖中心联系，每一排住宅通过传热站传递和分配热量，暖气设施直接通过热网进入户内，而热

17、水供应则通过一个约30kW的热交换器来完成。每个房间的供暖设施可根据需要自主控制，同时还能供应热水。热网通过温度自动控制系统进行综合调节。集热器设备采用平板式，根据建筑形式选择不同尺寸。供热中心是供热系统的核心部分，这里有热量收集分配中心和控制系统，虽然空间不大，但是整个管网的热交换都是在此实现。在太阳辐射提供的热量不足时，启动电热交换。专利(zhunl)方案本专利供暖系统是结合德国及国内太阳能供暖经验基础上，取长补短综合设计形成一套高效、低造价供暖系统。充分利用聚光器的高效、土壤储热、热泵的高能效比特点，具体方案是聚光太阳能聚热通过导热油加热水，一部分直接用于采暖(cinun)或热水供应，另

18、外一部分即热地下水池及水池周边土壤，地下水池低于一定温度时用热泵把水池和土壤低品质热能提升为高品质热能供暖。5、专利方案的对比(dub)国内、外太阳能热源采暖技术方案比较一）专利采用聚光太阳能集热器，相比其他国内外均采用平板式集热器：吸热效率高，早晚及太阳不足时能够吸收低品位太阳能，自动跟踪太阳最佳角度吸收太阳能（实验数据吸收率高出平板集热器一倍以上）采用立柱支架，可与停车场绿地结合，只利用地上空间，不专门占用场地。立式安装，不积尘，无雪覆盖，不需定期清理采用油导热，适合北半球超低温地区，无需采取防冻措施，适用范围广采用地下水池储热，与国外相比，不需做隔热层保温，充分利用土壤储热，相对建设水池

19、容积减少，运行温度15-90度，相比国外50-90度范围更广，储能更多，投资减少，耦合水池热泵，充分利用土壤源热量(rling)，保证正常供暖，无需电辅助或燃气辅助加热装置冬季采暖太阳能消耗占总能耗80%以上(yshng)，远高于目前国内30%左右利用率。与国外同等水平相比，投资减少一半以上。六、案例(n l)投资分析以北京1000平米建筑物采暖为例，采用聚光太阳能耦合地下水池采暖系统设计依据建筑能耗25w/平米（节能建筑设计标准），1kw.h=3.6MJ建筑物面积1000平米蓄热水池日最大热损失率5%冬季采暖天数120聚光太阳能集热器效率（有用得热率）=80%（厂商提供）北京采暖期平均日太阳

20、能辐照量H=15MJ/m2dn-连续阴天数，按10天计-水的比热容=4.18MJ/ m3t1-蓄热水池平均最高水温90t2-蓄热水池允许最低水温15计算建筑物冬季耗能总量Q=251202410001000=72000kwh建筑物需要配套太阳能集热器面积S=Q3.6H120(15%)=189.5平米(pn m)可选用(xunyng)两台直径11米聚光太阳能聚热器 地下水池容积(rngj)V=nQ 3.6120(t1- t2)=10720003.61204.1875=68.9立方米考虑到周边3米范围内土壤储热和放热效果，水池建设可按60%容积考虑，可设计为40立方米地下蓄水池工艺流程示意图（略）3

21、、主要设备聚光集热器（直径11米）2台 水源热泵（100KW)供热量2台（一开一备）热水循环泵2台 （一开一备）地下水池(40立方）一座电磁阀4只热水罐（夏天热水）投资估算聚光集热器（直径11米）2台 16万元水源热泵（100KW)供热量2台（一开一备） 6万元热水循环泵2台 （一开一备） 0.5万元地下水池(40立方）一座 2万元电磁阀4只 0.5万元热水罐（夏天热水） 0.2万元配套管线(gunxin)和其他材料及工程安装 3万元合计(hj)投资 27.2万元折合(zhh)27.2元/平米5、运行费用a. 集热循环泵 1kw8h/d120d=960kw.hb. 供热循环泵 2kw24h/d

22、120d50%=2880kwhc、水源热泵连续4天以上阴天才工作，设定每个取暖季工作15天，每天工作12小时计算 20kw12h/d15d=3600kh合计7440kwh 电价按照电价0.52元计算合计运行费用3868.8元折合3.87元/平米通过以上案例分析，聚热太阳能耦合地下水池供暖系统，采暖面积与太阳能接收面积比为1000/189.5约为5:1，采暖面积与地下水池容积比1000/40，约为25：1，投资强度270元/平米，运行费用3.8元/平米。太阳能能量利用比（720007440）/72000=89.6%。从以上几组数据指标可以看出：采用聚热太阳能耦合地下水池系统供暖，各项指标都达到或

23、优于目前世界水平。考虑到聚热太阳能收集器 还不能量产，成本还较高。不过如果聚热太阳能收集器如达到年产万套左右，其成本可降为3万元左右，届时其投资强度降为170元/平米。与传统集中供热成本接近，远低于地源热泵采暖技术。同时此技术没有地缘热泵冷塌陷问题，运行成本只是地源热泵三分之一（一般地源热泵运行11元/平米左右），采用导热油收集热量，不存在防冻问题，对于解决长城以北极寒地区采暖优势明显，应用前景十分广阔。七、专利(zhunl)实施设想 本专利聚光太阳能耦合地下水池热泵供热属于世界首次应用。尽管聚光太阳能集热器供热和水源热泵供热都属于成熟供热技术，但是对于两种技术耦合需要进行控制系统装置的开发，

24、地下水池热容量需要一些经验数据(shj)验证，控制参数需要进行实际测试和调试。 建议第一步建设两到三个示范项目进行应用，总结经验，收集数据(shj)，完善控制系统，验证运行效果。第二步进行聚光太阳能集热器及控制系统的批量化制造，快速降低成本，打压传统供暖方式，扩大应用市场。成为类似热水器制造或光伏制造的聚光太阳能集热器供热设备专业制造商。窗体顶端(dngdun)太阳能采暖(cinun)要走的路还很长相关(xinggun)推荐 HYPERLINK /kns/Navi/NewItem.aspx?NaviID=25&BaseID=ZGJS o 中国建设报 t /_blank 中国建设报 HYPERL

25、INK /magazine/magadetail/CAIZ201334.htm o 才智2013年34期 t /_blank 才智2013年34期 HYPERLINK /magazine/magadetail/SCXH201424.htm o 商场现代化2014年24期 t /_blank 商场现代化2014年24期 HYPERLINK /magazine/magadetail/HQYT200905.htm o 环境2009年05期 t /_blank 环境2009年05期 HYPERLINK /magazine/magadetail/XDBY200919.htm o 现代商业2009年19期

26、 t /_blank 现代商业2009年19期 HYPERLINK /magazine/magadetail/ZSTW201006.htm o 商周刊2010年06期 t /_blank 商周刊2010年06期 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。我国属太阳能资源丰富的国家之一，全国2/3以上面积地区年日照小时数大于2000小时，每年陆地接收的太阳辐射能相当于2.4万亿吨标准煤，具有太阳能利用的良好条件。在建筑能耗中，生活热水、供暖能耗占了相当的比例，利用太阳能来满足生活热水、供暖这些低品位能耗的要求具有巨大的节能效益，因

27、此，太阳能采暖技术越来越受到人们的重视。$示范项目仅限单体建筑$虽然我国太阳能热水器应用已经相当广泛，但太阳能采暖工程应用却处于起步阶段，已建成的都是单体示范建筑，如北京清华阳光公司办公楼、天普新能源示范大楼等，太阳能区域供热采暖工程则还没有应用实践。 $近年的太阳能采暖建设项目中，比较集中和有代表性的是北京周边郊区县新民居的太阳能采暖工程。由于农村住宅相对分散，密度低，不宜采用投资大、维护水平高的集中供暖模式，而传统的燃煤取. (本文共2页) HYPERLINK /DownloadArticle.aspx?filename=ZGJS201004020064&dbtype=CCND t /_b

28、lank 阅读全文窗体底端窗体顶端 HYPERLINK /CJFD-JZSX201204089.html o 张家口市区水源热泵发展(fzhn)研究 t /_blank 张家口市区(shq)水源热泵发展研究0引言水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源进行能量转换的,供暖空调系统水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术,世界各国能源专家普遍认为地热资源在21世纪将得到快速发展,我国应该抓住这一机遇,加快地热资源的开发利用,这将对我国能源工业及我国碳排量的减排作出积极的贡献,自20世纪90年代以来,我国地热资源的利用以每年10%的速度增长,目前我国地热直接利用设备的装机容量已经占到

29、了世界产量的首位1。河北省地热资源利用在新建建筑的应用逐年增加,目前我省累计完成的地源热泵应用建筑面积约为920万m2,自2000年起至2008年,9年间采用地源热泵系统供暖制冷的建筑物面积共计433万m22。从河北省近几年的水源热泵应用情况(qngkung)来看,河北省的应用主要以地源热泵应用为主,据统计,河北省已经完成的地源热泵应用72%为水源热泵项目2,8%为地埋管热泵项目,河北省张家口市区的水源热泵应用项目从无到有不断的发展。本文在对本市发展水. (本文共3页) HYPERLINK /DownloadArticle.aspx?filename=JZSX201204089&dbtype=

30、CJFD t /_blank 阅读全文窗体底端窗体顶端 HYPERLINK /CJFD-NCKJ200005028.html o 农村太阳能采暖房实用节能技术 t /_blank 农村太阳能采暖房实用节能技术一、太阳能采暖房的基本要求 第一太阳能采暖房以获取太阳能为房屋冬季采暖的热源,所以必须采用具有“温室效应”材料的集热部件,尽可能多的获取太阳热能;其次是将获取的热能有效地储存,以备需要时使用,不至于使房间温度波动过大,达到人体舒适的目的;第三是房间应有良好的保温措施,包括房层外围护结构的保温和门窗等构件的保温。集热、蓄热和保温是建太阳能采暖房的三个基本要求,缺一不可。 二、太阳能采暖房的形

31、式与分类 1.主动式采暖房是安装有太阳能集热装置、贮热装置、散热器、辅助热源、风机或泵,通过管道将其连接起来,组成强制循环太阳能采暖系统。其优点是系统控制、调节灵活,人处于主动地位。系统与房屋各成体系,拆除系统不影响房屋原貌.缺点是系统造价高,维护管理工作量大,且仍需耗费一定量的常规能源.与常规采暖相比不经济。 2.被动式采暖房里通过建筑物朝向和周围环境的合理布局,以自然热交换的方式收集、贮存、分布太阳热能,达到房屋冬季采暖.夏季降温的目的。其. (本文共2页) HYPERLINK /DownloadArticle.aspx?filename=NCKJ200005028&dbtype=CJFD

32、 t /_blank 阅读全文窗体底端青藏高原北部地区相变轻质哨所太阳能采暖研究 HYPERLINK /Search.aspx?q=author:%E5%BA%84%E6%98%A5%E9%BE%99 t /Article/_blank 庄春龙 【摘要(zhiyo)】：我国青藏高原北部地区驻扎着大量的分散式哨所、兵站及连以下分队住用营房。由于该地区冬季漫长,且十分(shfn)寒冷,冬季供暖对设备、物质及燃料消耗的压力很大。许多分散式营房由于不适合采用节能效率较高的集中供暖方式,而主要采取燃油锅炉等独立供暖设施。一些哨所甚至没有采暖措施,严重时将危及部队官兵的生命安全。太阳辐射是对建筑室内环境影

33、响最重要的因素之一,而青藏高原地区是我国太阳能资源最为丰富的地区。对于分散式哨所、兵站及分队住用营房的冬季采暖而言,提高建筑对太阳能的利用是十分重要的节能途径。 地处该区域营房的交通条件较为艰险,太阳能供暖可行性方案(fng n)(2009-07-12 23:16:56)转载标签： 平板集热器太阳能集热器阿塔斯美国财经 一、行业市场情况1 我国冬季采暖基本情况我国政府规定，秦岭、淮河以北地区居住和工作房间冬季必需配备采暖设施，一般自南至北采暖周期在2-6个月，东北高纬度地区及青藏高原高海拔地区（ 3000M以上）采暖周期甚至长达8个月以上。近年来，随着经济上的日益富裕，人们生活水平的提高，事实

34、上除岭南地区及福建沿海地区外，大部分地区都产生了冬季采暖的大量需求。（地域大幅度扩展，时间相应延长）。我国2007年全年总能耗约30亿吨标准煤,其中建筑物能耗占三分之一(约10亿吨标准煤)在建筑物能耗中采暖应占三分之一,既我国采暖能耗在3亿吨标准煤以上,而且呈逐年迅速上升趋势。传统上，采暖主要以燃煤锅炉供热。近年来，内于环保要求的提高，在一些城市，燃气、电加热锅炉也在快速发展；然而，从经济角度衡量，燃煤锅炉供热仍是成本最低的。在广大的农村地区，冬季采暖还主要是用农作物桔杆等薪柴作燃料（产煤地区以燃煤为主），根据我们调查，内蒙西部地区农牧民居民平均每户冬季采暖能耗在每年3吨标准煤以上。而广大农村

35、地区采暖能耗还不在国家有关部门统计口径之内。2 关于太阳能供热众所周知，所谓采暖，就是一个消耗热能的过程。通常的作法是，在采暖空间内设置一定数量的散热器，其中通以一定温度的热水循环，经过空气自然对流达到提高（维持）该空间气温的目的。3 太阳能热利用的历史、现状太阳能是除核能以外的所有能源（化石能、水能、风能、生物能）之母，人类利用太阳能的历史几乎与其本身的历史一样悠久。1904年，美国人制造出了世界上第一台太阳能热水器，从此、人类进入了太阳能利用的机器化时代。二战后，随着经济的发展、财富的增加，人民的生活品质不断提高；从而，对生活热水的需求迅速增加。上世纪七十年代，第二次石油危机发生，西方发达

36、国家的经济受到重创，然而，无意中却为太阳能热水器的发展创造了良好的机遇。从此，在西方发达国家，太阳能热水器进入了大规模生产和使用时代。在我国，利用太阳能集热生产热水供洗浴使用，已有二十多年的历史；我国现有太阳能热水器生产企业4000多家，年产、销太阳能热水器2000万以上，2007年太阳能热水器完成销售收入320亿元，出口创汇6500万美元。可以说，技术上已很成熟，经济上也具有很强的实用性，因此已呈普及之势。4 国内、外太阳能热源(ryun)采暖情况5 国外情况(qngkung)现代化社会中，人们(rn men)对舒适的建筑热环境的追求越来越高，导致建筑采暖和空调的能耗日益增长。在发达国家，建

37、筑用能已占全国总能耗的30一40，对经济发展形成了一定的制约作用。美国是世界上能量消耗最大的国家，国会先后通过了“太阳能供暖降温房屋的建筑条例”和“节约能源房屋建筑法规”等鼓励新能源利用的法律文件；在经济上也采取有效措施，不仅在太阳能利用研究方面投入大量经费，而且由国会通过一项对太阳能系统买主减税的优惠办法。因此，美国太阳能建筑的发展极为迅速，无论是对太阳能建筑的研究、设计优化，还是材料、房屋部件结构的产品开发、应用，以及真正形成商业运作的房地产开发，美国均处于世界领先地位，并在国内形成了完整的太阳能建筑产业化体系。在被动式太阳房研究领域，美国于80年代初就由新墨西哥洲的洛斯阿拉莫斯科学实验室

38、编制出版了被动式太阳房设计手册。此外，美国还出版了许多实用的被动太阳房建筑图集，既介绍成功的设计实例，也有对太阳房原理、构造的详细说明。这些工具书的发行和一些样板示范房屋的建立：对美国公众接受太阳房起到了很好的促进作用。比较著名的示范建筑有：位于新泽西州普林斯顿的凯尔布住宅（采用窗、附加阳光间和集热蓄热墙的组合式太阳房），位于新墨西哥州科拉尔斯的贝尔住宅（主要采用水墙集取太阳能），位于新墨西哥州圣塔菲的圣塔菲太阳房（由附加阳光间和岩石仓储热的组合系统供热），位于加利福尼亚州阿塔斯卡德洛的阿塔斯卡德洛住宅（屋顶池系统，冬季供暖，夏季降温），以及位于新墨西哥州科拉尔斯的戴维斯住宅（空气集热器和岩石

39、仓储热的自然对流环路系统）。这些建筑采用壁炉或电散热器作辅助热源，但太阳能供暖率均在75以上，有的已达到100（阿塔斯卡德洛住宅）。1 早在本世纪40年代，美国麻省理工学院就开始进行了利用太阳能集热器作为热源的供暖、空调系统研究，先后建成了：到w号实验太阳房。这些实验太阳房，即是最早的主动式太阳房。到70年代以后；又有华盛顿近郊的托马森太阳房和科罗拉多州丹佛市的洛夫太阳房等主动式太阳房的示范建筑建成。这些太阳房的成功运行，说明太阳能供热、空调系统在技术上是完全可行的，但由于投资较大，推广普及程度不及被动式太阳房。直到进入90年代，由于开发出更加高效的太阳集热器和吸收式制冷机、热泵机组，应用范围

40、才得以扩大。日本在主动式太阳房的研究应用领域也处于世界前列。1974年日本通产省制定了“阳光计划”，并按此计划建造了数幢典型太阳能采暖空调试验建筑，如矢崎实验太阳房：号草加太阳房等。而且多年来日本的太阳能采暖、空调建筑一直稳步发展，并已应用于大型建筑物上。此外，法国、德国、澳大利亚、英国等发达国家也拥有相当先进的太阳能建筑应用技术。著名的集热蓄热墙采暖方式即是法国人菲利克斯特朗勃（FelixTrombe）的专利，法国的奥代洛太阳房是该采暖理论转化为实际应用的第一个样板房。英国利物浦附近的沃拉西的圣乔治郡中学，则是直接受益式太阳房最大和最早的样板之一。尽管英国的太阳能资源并不丰富，该所中学安装的

41、常规采暖系统却从未使用过。最后值得一提的是近几年来在发达国家已有相当发展水平的“零能房屋”，即完全由太阳能光电转换装置提供建筑物所需要的全部能源消耗，真正做到清洁、无污染，它代表了21世纪太阳能建筑的发展趋势。由于许多国家的政府（如美国、德国）都制定了下世纪初太阳能在国家总能源消耗中的所占比例应超过20的计划，相信这种“零能房屋”将会有十分良好的发展前景。2 我国情况(qngkung)本世纪初，在国家有关部委的支持下，国内主要太阳能热水器企业在上海、山东、北京等地兴建了一批主要以采暖为目的的大型太阳能热水工程，目的是进行工程试验，并起到前期示范作用。几年来的实践证明，太阳能热源采暖技术上是可行

42、的，但是(dnsh)，与国外相比，还存在一些设计上的缺陷。近年来，我国经济迅速发展，人民日益富裕，生活品质提高的要求不断增长，对生活热水、采暖、空调的需求越来越多；然而，满足这些需求的最主要条件-能源价格却在暴涨。在此背景下，国内一批有实力的太阳能热水器企业，纷纷投入大量资本开拓大型太阳能集热工程市场，著名的“力诺瑞特”公司则旗帜鲜明地公告了太阳能集热工程是其战略主攻方向。其他有关太阳能采暖、空调的研究、示范项目的新闻(xnwn)近来网上明显多了起来。3 太阳能热源采暖的市场机会如前所述，太阳能供热技术上已经成熟，市场推广的主要障碍在于其经济性。通常我们分析经济性，主要采用两个参数，其一是建设

43、费用，其二是运行费用。根据我们测算，太阳能热源与燃煤锅炉热源比较，单位采暖面积建设费用多23倍，而运行费用则只有后者的八分之一左右。（注：煤价按400元/吨计算，随着化石能源价格进一步上涨，太阳能热源的经济性将进一步突显出来），还由于太阳能热源节能、减排效果明显，在当下国内、外高度重视下，定可争取到一定数额的政策补偿资金。因此，太阳能集热供暖项目具有很好的市场前景。二、太阳能热源采暖技术方案简介1 太阳能热源采暖的技术条件2 气象太阳能集热，主要的气象条件是要有足够的太阳辐照量。若以德国汉堡为参照，则我国几乎所有的地区都可满足。我国主要采暖区全年日照时数在2200小时以上，年太阳能辐照量为50

44、008370MJ/。气象条件十分优越。3 工程条件由于太阳能能源密度小、辐照不稳定（阴、晴、昼、夜），因此，需要建设较大规模的采光集热场地及地下蓄热水池。以北京市的气象条件测算, 若全部依靠太阳能供热，无遮阳采光集热场地应不小于采暖面积的1/4，地下蓄热水池有效容积配备应不小于200L/采暖面积（可保证10天连续阴天供暖后，地下蓄热水池水温50）。如果配备燃气或电加热辅助锅炉，则采光集热场地及地下蓄热水池可视施工条件任意配置。4 国内现有太阳能热源采暖技术方案我国最大的太阳能采暖示范工程建设于平谷区将军关新村，为平谷区政府主导的绿色、旅游新农村建设示范项目；由中国建筑科学院和北京市政设计院联合

45、设计。全村120户全部采用太阳能集热与建筑一体化设计，洗浴、供暖同时解决，按户分设独立系统。方式：太阳能集热器电辅助加热煤、柴保障锅炉。2003年建成投用。经北京市政府有关部门验收，户均能耗下降65%，节能、减排效果显著。基本上达到了居民采暖主要依靠太阳能的目的。西欧（德国）方案1在德国大约有38的能源消耗在建筑采暖上，1994年开始实施两个太阳能供暖的建设项目，其中位于汉堡伯拉姆费尔德的生态村是当时欧洲最大的项目，这个项目对于发展新型供暖能源具有积极意义，它以太阳能替代传统的天然气作为采暖的能源。这套体系对以往的太阳能采暖体系做了多方面改进，实现太阳能供暖的先决技术条件是新建住宅有很好保温特

46、性，由于当地的平均太阳辐射状况不是很好，屋顶太阳辐射随季节而变化，因此，太阳能采暖的关键在于蓄热，生态村朝南屋顶的集热器总面积大约是 3000m2，它收集到的热量通过收集器网输送到供暖中心，在供暖中心用一个热泵传递到一个大蓄水池中，循环系统和集热器安装在125个住户单元的屋顶上，并与采暖中心联系，每一排住宅通过传热站传递和分配热量，暖气设施直接通过热网进入户内，而热水供应则通过一个约30kW的热交换器来完成。每个房间的供暖设施可根据需要自主控制，同时还能供应热水。热网通过温度自动控制系统进行综合调节。集热器设备采用平板式，根据建筑形式选择不同尺寸。供热中心是供热系统的核心部分，这里有热量收集分

47、配中心和控制系统，虽然空间不大，但是整个管网的热交换都是在此实现。在太阳辐射提供的热量不足时，启动电热交换。2. 国内、外太阳能热源采暖(cinun)技术方案的对比、分析3 共同点出发点都是为了节能、环保（减排），强调与建筑一体化设计，采暖与热水供给(gngj)一并考虑。4 不同点国外太阳能热源采暖技术方案，全部设有较大(jio d)的蓄热水池，我国方案却多有忽视。我们认为，由于太阳能能源密度较低，还随四季、昼夜、阴晴变化无常，配置大型蓄热水池乃是太阳能采暖系统的必需构件。强调与建筑一体化设计的出发点是好的，有利于节约土地并顾及建筑景观；但是，拘泥于此却是大可不必的。在居民小区还有交通道路、绿

48、化区、停车场等空间，在考虑遮阳因素的前提下，架空布置太阳能集热器，则可大幅度提高太阳能利用率；更何况在西北地区，中、小城市周边经常可见大量的裸石山及沙漠化土地完全可以用来布置大型太阳能集热场及建筑大型地下蓄热水池。至于广大的农牧区，由于北方地区民居多为三层以下建筑并有院落，则不存在空间制约。三、现有太阳能集热器特征及技术经济简介1 全玻璃真空管太阳能集热器全玻璃真空集热管就象一个拉长了的暖水瓶，它由内外两根直径不同、单端开口的同心圆玻璃管组成，开口端内外管烧熔成环行密封；不开口的一端，内外管之间用金属卡子固定；内管外壁镀上选择性吸收涂层，外管为透明玻璃。内外管之间抽成真空。由于真空保温和选择性

49、吸收涂层，在空晒情况下，真空管内温度可达200度以上。这种产品结构简单，生产技术可靠，成本较低，热效率高，有一定的抗冻能力，适合在冬天气温为0至-20的地区适用。不承压，使用时不能缺水空晒，否则易爆裂玻璃管；还由于集热时冷热水循环流程需要，其盲端必然处于集热器最低位，导致水垢等沉淀物无法在运行时排出，这样就对工质水的清澈度、硬度等理化指标提出了很高要求。符合国家标准的全玻璃真空集热管集热器单位造价1500元/。2 热管真空管太阳能集热器热管是一种高效导热元件，安装在全玻璃真空管中。热管和玻璃真空管之间有与二者紧密接触的金属翅片，将玻璃管转换的太阳能热量传导给热管蒸发段，热管再利用内部真空状态下

50、工质的蒸发吸热和放热冷凝，将这一热量传导到被加热流体中。这样既实现了玻璃管不直接接触被加热流体，解决了全玻璃真空管集热器的一系列缺点，又保留了全玻璃真空管在低温环境中散热少，加热工质温度高的优点。尤其是热管工质一般凝固点低，可保证在气温低的环境中不冻坏，在不能进行排空防冻的自然循环系统中，热管-真空管式集热器更具明显优势。真空热管太阳能集热器有很强的抗冻能力，适合在冬天(dngtin)气温为0至-40的地区适用。可承压，耐空晒，不易爆管。热容量小，启动快，可用于产高温热水、开水。热管式效率高，系统较成熟(chngsh)，少安全隐患，其缺点是热量转换带来一定的热效率降低，同时有双真空结构所带来的

51、结构复杂及造价高问题。当然结构复杂本身也极易导致装置的可靠性和寿命(shumng)问题。目前无论国外还是国内太阳能行业所用热管，都还有很大改进空间。热管真空集热管单位造价通常比全玻璃真空集热管高一倍左右。而其与水箱连接方式完全等同全玻璃真空集热管，仍然保留了接口多（每管一口），一管破碎系统瓦解的缺陷。平板型太阳能集热器平板型太阳能热水器由平板集热器、储热水箱和支架三个独立的部件组成，其中平板集热器由涂黑的平板集热板、透光玻璃板、保温、外框和进出水管组成。平板太阳能热水器需将平板集热板和储热水箱通过三角支架和管路连接成一个系统，储热水箱必须高于平板集热板。当太阳光透过玻璃照在平板集热板上时，平板

52、集热板内的水被加热升温，由于热水密度小而冷水的密度大，就使得平板集热板内的热水自动上升到处于高位的储水箱内，而储水箱内的冷水也会自动流入处于低位的平板集热器内。如此在太阳光照射下，平板集热器内的水和储水箱内的水不断循环，而将储水箱内的水加热。由此可见，平板太阳能热水器是通过水自然循环的方式加热储水箱内水的。当然，也可以将多个平板集热器与一个大水箱组成一个平板太阳能热水系统，如大水箱高于平板集热器，仍可组成一个较大型的自然循环平板太阳能热水系统；也可以将大水箱放置在低处，通过水泵与平板集热器强制循环，组成强制循环平板太阳能热水系统。平板集热器是在17世纪后期发明的，但直至1960年以后才真正进行

53、深入研究和规模化应用。目前市场上的平板集热器按集热板的材料可分为：铝板芯平板集热器、铜铝复合板芯平板集热器和全铜板芯平板集热器。平板集热器整体性好，寿命长，故障少，无安全隐患，由于采用排空防冻技术，从而很好的解决了平板集热器系统冬季不能使用的缺憾。平板集热器的缺点是在低温环境中，透过盖板玻璃的散热损失较大，导致整个集热器效率降低。但由于其在金属流道集热器中，单平米成本最低，而寿命最长，且在世界大部分地区，平板集热器全年总得热量高于其他形式集热器，所以不仅在非上冻地区普遍应用，就是在上冻地区，只要是强制循环系统，可以很方便地解决防冻问题，平板集热器仍被普遍采用。随着太阳能与建筑一体化的发展趋势，

54、平板集热器以其显著的优势逐步成为人们的最佳选择：1平板集热器无真空度要求，寿命较长，尤其是优质的自熔焊全铜集热器，其寿命甚至比建筑物本体还长；2、平板集热器中，水或工质在金属管道中流动，不接触玻璃，不会因冷炸、热炸引起水或工质大量泄漏，导致系统瘫痪；3、平板集热器中，集热元件与走水部件之间为焊接或全金属密封，不使用不会随时间老化，长期运行可靠性更好；4、平板集热器可实现无间隙安装，在生产热水的同时，兼具保温、隔热、遮光、挡风雨等传统屋面的全部功能，从而部分或全部取代屋顶材料，减少建筑造价；5、平板集热器形状结构灵活随意，尺寸可遵从建筑模数或跨度，颜色除黑色外还有天蓝、金色等，这使得建筑师设计时

55、不受形状或尺寸的约束，在美学效果上很容易使集热器与建筑本体达到有机结合；6、平板集热器自身可承压运行，使采用承压水箱、强制循环等系统技术成为可能，这些系统技术能够极大地方便用户，简化控制器，提高用户使用时的舒适度与满意度；7、平板集热器采用防冻液双回路循环技术，可方便地实现高纬度地区(dq)的四季运行；8、在全国非高寒地区的大部分省份，平板(pngbn)集热器全年总产热量高于真空管，性价比高，节能效益显著；正是由于(yuy)平板集热器具有以上诸多优点，在欧洲、美国、澳大利亚等经济发达地区，平板集热器的产销量占太阳能集热器总产销量的90%以上。由于铜、铝等有色金属价格飞涨，目前，金属平板集热器单

56、位造价已远高于全玻璃真空集热管。另外，由于金属材料易结挂水垢，其对水质的要求很高。塑料平板集热器乌海安泰尔能源发展有限公司利用自有专利（ZL20052018838.5）技术开发成功的塑料平板集热器，集热板采用进口超大分子量HDPE制成；这种塑料机械性能优良，耐温区间-50 125，还由于其采光黑体为混捏成型，而非表面涂敷，因此具有稳定的超长使用寿命。另外，由于HDPE为非极性材料，管内不会结挂水垢，因此对水质要求不高，北方地区的高硬度自来水完全可以使用。除具有一般平板型太阳能集热器的优点外，还由于塑料材料比重小、价格较低，加工成型工艺简单、技术成熟可靠，按目前材料价格，单位造价可控制在600元

57、/以内。四、内蒙中西部地区太阳能热源供暖技术方案设计热平衡计算及参数选择1 热平衡公式Qg=Qj（1-5%）+Qf Qg-供热量MJQj-太阳能集热量MJ5%-蓄热水池日最大热损失率Qf-辅助热源供热量MJ2 参数确定单位面积采暖耗热功率21.3W/(民用建筑节能设计标准呼和浩特地区。一个采暖季单位面积采暖耗热量Q0=21.3/1000241833.6=336.78MJ/内蒙中西部一个采暖季采暖天数183天，1kw.h=3.6MJ塑料平板型太阳能集热器效率（有用得热率）=8.3/17=0.4888.3 MJ/m2d日有用 =得热量17 MJ/m2d 斜面太阳日辐照量数据来源：国太质检（委）字（

58、2008）第G2TR007号倾斜面（同纬度）采暖期太阳能辐照量H=MJ/m2地区 10月（半） 11月 12月 1月 2月 3月 4月（半） 合计北京 280.16 453.36 424.98 467.51 479.95 593.81 280.71 2980.48银川 302.40 541.80 494.17 556.91 551.29 582.34 292.29 3321.20伊金霍洛旗 306.35 542.40 526.72 555.71 531.94 591.11 278.93 3333.15乌拉特中旗 375.68 624.00 558.93 582.49 574.52 673.01

59、 337.35 3727.98数据来源：国家建筑标准设计图集06K503单位采暖面积需匹配的太阳能集热器面积S=S=H(1-5%)Q0 按伊金霍洛旗气象数据计算，则S1=4.52 （按1月份(yufn)计算）S0=4.56 （按采暖(cinun)季计算）单位采暖面积需匹配(ppi)的蓄热水池有效容积V=m3V=nQ0 183(t1- t2)n-连续阴天数，按10天计-水的比热容=4.18MJ/ m3t1-蓄热水池平均最高水温90t2-蓄热水池允许最低水温50V=0.11 m3蓄热水池所蓄热能（可用部分50以上）占一月采暖能耗的比重=V(t1-t2)Q0/18331=32.24%由此可知，若设置

60、一定容积的蓄热水池太阳能集热器面积可以按计算面积的70%设置，既用非采暖期储蓄的热能供给采暖期使用。这样，太阳能集热器与采暖面积比增大为4.5/0.7=6.43，故而可降低太阳能热源投资。考虑到居民生活洗浴还要消耗一些热水（经测算占采暖能耗的8%左右），太阳能集热器与采暖面积比按1：6设置。3 中、小城镇集中供暖4 工艺流程示意图太阳能热源采暖可行性研究之之六辅助热源集热器热水中转罐蓄热水槽用户回水集热循环水泵供热循环水泵如果有足够的场地面积（1/4采暖面积）布置太阳能集热器，同时具备建筑300L/采暖面积地下蓄热水池的工程地质条件，则可以实现完全由太阳能提供采暖热能。否则，建设较小型地下蓄热