典型采暖地區(qū)農(nóng)村住宅太陽(yáng)能采暖的可行性分析

1、第2O卷第4期2008年l2月寧波工程學(xué)院學(xué)報(bào)JOURNALOFNINGBOUNIVERSITYOFTECHNOLOGYV0l_2ONO4Dec2008典型采暖地區(qū)農(nóng)村住宅太陽(yáng)能采暖的可行性分析蔡偉，張麗娜，鞏學(xué)梅，解國(guó)珍(1寧波工程學(xué)院，浙江寧波315016；2北京建筑工程學(xué)院，北京100044)摘要：在新農(nóng)村建設(shè)中太陽(yáng)能采暖技術(shù)是可再生能源利用的重要應(yīng)用領(lǐng)域。闡述了北方地區(qū)農(nóng)村住宅采暖現(xiàn)狀。分析了太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)的可行性。結(jié)合北京新農(nóng)

2、村建設(shè)實(shí)際工程，詳述了太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、特點(diǎn)及運(yùn)行狀況，探討了北方農(nóng)村地區(qū)太陽(yáng)能采暖的潛在優(yōu)勢(shì)和推廣前景，為太陽(yáng)能采暖技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)；農(nóng)村住宅；潛在優(yōu)勢(shì)中圖分類號(hào)：TU241文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008—7109(2008)04—0034—04能源與環(huán)境是當(dāng)今社會(huì)面臨的兩個(gè)重要課題。我國(guó)既有建筑中約有95％屬于高能耗建筑，建筑能耗占全社會(huì)總能耗的30％，其中采暖和空調(diào)占了相當(dāng)大的比重，建

3、筑領(lǐng)域節(jié)能減排任務(wù)非常艱巨。改革開放以來(lái)，北方地區(qū)農(nóng)村居民對(duì)居住環(huán)境的要求也相對(duì)提高，特別是對(duì)改善室內(nèi)小氣候的愿望更為迫切，傳統(tǒng)的采暖手段嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，同時(shí)也加劇了我國(guó)能源的緊張程度。黨的十六屆五中全會(huì)提出“生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、鄉(xiāng)風(fēng)文明、村容整潔、管理民主”社會(huì)主義新農(nóng)村的美好前景。合理開發(fā)利用農(nóng)村可再生能源，加強(qiáng)農(nóng)村能源建設(shè)，不僅能有效緩解農(nóng)村能源短缺。增加農(nóng)民收入，提高生活質(zhì)量，而且有利于治理農(nóng)村污染，優(yōu)化農(nóng)村環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)

4、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。如何在社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)中，有效地節(jié)約能源，解決農(nóng)村冬季取暖問(wèn)題，提高農(nóng)村居所的舒適度是我們關(guān)注的焦點(diǎn)。以社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)為契機(jī)，本文擬結(jié)合北方地區(qū)農(nóng)村住宅采暖現(xiàn)狀，對(duì)典型采暖地區(qū)太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。1北方地區(qū)農(nóng)村住宅采暖現(xiàn)狀近年來(lái)，我國(guó)北方地區(qū)農(nóng)村住宅建設(shè)得到了迅速發(fā)展，居住條件也有了很大的改善，但農(nóng)村的冬季采暖問(wèn)題是一個(gè)普遍的尚未解決的問(wèn)題。我國(guó)有近9億農(nóng)民，廣大農(nóng)村地區(qū)能源消耗對(duì)于我國(guó)能源供求總量和能源結(jié)構(gòu)

5、有著重要影響。目前，典型采暖農(nóng)村地區(qū)仍以傳統(tǒng)采暖方式為主。圖1農(nóng)家火炕采暖圖圖2傳統(tǒng)的土燃煤爐圖3我國(guó)太陽(yáng)能資源分布收稿日期：2008—06—15作者簡(jiǎn)介：蔡偉，男，寧波工程學(xué)院建工學(xué)院。36寧波工程學(xué)院學(xué)報(bào)2008年第4期3新農(nóng)村太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)特點(diǎn)北京新農(nóng)村建設(shè)示范點(diǎn)昌平菩薩鹿村、平谷掛甲嶼村和玻璃臺(tái)村等地均采用了太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)，技術(shù)合理，操作簡(jiǎn)單，得到村民好評(píng)。經(jīng)測(cè)試，地板采暖供水溫度為45℃／35℃時(shí)，完全可以保證室內(nèi)溫度l8℃，

6、陰雨天氣時(shí)開啟輔助熱源，亦有良好的舒適度，可滿足居民采暖需求。該太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)包括：太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)熱器、散熱器、補(bǔ)充熱源、控制系統(tǒng)等，詳見圖6。系統(tǒng)中分別設(shè)置集熱循環(huán)系統(tǒng)和供暖循環(huán)系統(tǒng)，減少系統(tǒng)的相互影響。集熱循環(huán)系統(tǒng)以防凍液作熱媒，供暖循環(huán)系統(tǒng)以水作熱媒。兩系統(tǒng)分設(shè)銅管換熱器，與貯熱介質(zhì)進(jìn)行熱量交換，分設(shè)水泵作驅(qū)動(dòng)。該方案具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：31采用低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)低溫?zé)崴匕遢椛洳膳窃诘孛鎸觾?nèi)埋管形成的輻射采暖系統(tǒng)，使用不

7、高于60~C的熱水流經(jīng)埋人地板的盤管，所釋放的熱量使土壤加熱。從地表面輻射熱均勻地將熱量傳到室內(nèi)，溫度均勻，梯度合理，給人以腳暖頭涼的良好感覺，符合生理要求。在保持同樣舒適感的前提下，地板輻射時(shí)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度可比傳統(tǒng)采暖方式降低2~C一3℃，房間熱負(fù)荷相對(duì)減少，節(jié)省供熱能耗。太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)提供的溫度恰好能滿足地板輻射采暖的溫度要求，當(dāng)屬最佳選擇。圖6太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)圖32將水箱設(shè)計(jì)成垂直分層形式利用水在不同溫度下的密度差，實(shí)現(xiàn)同一水箱不同的

8、溫度分區(qū)，水箱底部的水溫低，上部水溫高。太陽(yáng)能集熱器與水箱下部相連；低溫地板輻射采暖的供水溫度較低，一般在3O一40℃，與水箱中部相連；生活熱水系統(tǒng)同水箱上部連通，供水溫度50～60℃，可以滿足日常生活需要。33采用雙循環(huán)太陽(yáng)采暖系統(tǒng)考慮到冬季室外氣溫較低，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)有凍結(jié)的可能，采用了灌注了防凍液的雙回路強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)。利用換熱器進(jìn)行熱量交換，控制器隨時(shí)檢測(cè)水箱與集熱器出口溫度差，達(dá)到指定指標(biāo)便啟動(dòng)循環(huán)泵，將熱量存入水箱，低于設(shè)定指

9、標(biāo)便自動(dòng)停泵。34采用輔助熱源彌補(bǔ)不穩(wěn)定由于太陽(yáng)能自身的特點(diǎn)，太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)應(yīng)配置輔助加熱系統(tǒng)，電加熱或生物質(zhì)IIII熱應(yīng)為新農(nóng)村中較理想的輔助加熱方式。采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制太陽(yáng)能系統(tǒng)和輔助熱源之間的切換和采暖房間溫度的穩(wěn)定，保證了在陰雨天氣和晚上居民的熱需求，最大限度實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能與優(yōu)化。35太陽(yáng)能系統(tǒng)與建筑的一體化建筑結(jié)構(gòu)和太陽(yáng)能設(shè)備要做到整體和諧，構(gòu)造合理，使太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)和建筑融合為一體，要在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上選用合適的隔熱、保溫材料，