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产业报告2019丨技术篇:七、太阳能供热技术

发布者:CHIC | 日期:2020-07-15 | 来源:CHIC | 阅读:768

第三篇 技术篇

七、太阳能供热技术

我国大部分地区具有良好的太阳能利用条件,北方、西部寒冷和严寒地区,年太阳辐射总量可达5000MJ/m2以上,尤以宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地太阳能资源最为丰富,可满足住宅采暖、生活热水、甚至炊事等需求。太阳能建筑供热潜在需求量在10亿m2以上(集热面积),是太阳能热水器保有量的10倍。

太阳能利用方式和设备众多。太阳能由于能量密度低、不连续、不稳定等特点,用于建筑供暖要解决一系列难题,集热、储热、供热系统优化和匹配控制,系统的经济性和成熟度也是技术推广关键。根据有无外加辅助设备,太阳能利用可分为被动式和主动式;根据转化形式,可分为光热系统和光电系统;根据使用目标,可分为太阳能照明、炊事、生活热水和采暖;根据传热介质,可分为热水集热系统和空气集热系统。储热技术可以提高太阳能系统的稳定性和全年利用率。应根据资源条件和功能,选择合适的利用方式和设备。

用好太阳能,应考虑以下原则:①太阳能采集系统的布置空间足够;②太阳能既可以转化为电能,也可以转化为热能,需要根据用户需求进行设计,供需匹配,减少中间转换过程;③设备具有较好的经济性;④技术成熟,应用效果好;⑤设备运行简单,维护方便。

冬季采暖与生活热水供应有本质的不同,热水采暖系统除太阳能集热器和储热水箱之外,还需要较复杂的管路系统、补热系统(一般用电补热,运行成本会急剧升高)和防冻系统。采暖负荷是生活热水负荷的10倍以上,要求较大的集热面积,投资较大。

北方农宅主要用能需求是冬季采暖,太阳能热水器和被动式太阳房是太阳能热利用的成熟形式,也是最为简单的方式。到2013年底,我国农村地区太阳房达2445.6万m2。《被动式太阳房热工设计手册》已出版,可以用于指导实践。测试发现,具有良好围护结构热工性能的被动式太阳房,冬季综合采暖能耗可降低50%以上,节能效果显著。

除西藏等冬季太阳能资源特别丰富地区外,通过加强建筑围护结构保温和被动式太阳能技术尚不足以满足农宅全部采暖需求的,需要主动式太阳能采暖技术作补充。主动式太阳能采暖包括热水集热采暖系统和空气集热采暖系统两种形式(如图3-23、3-24所示)。 

 

图3-23空气—空气太阳能采暖系统

 

图3-24 液体—热水太阳能采暖系统

太阳能的全年利用时间仅20%~50%,影响太阳能热水采暖的经济性。太阳能空气集热采暖系统简单,加工方便,提供同样的热量成本仅为热水系统的1/3~1/4,经济性明显优于热水系统。另一方面,太阳能空气集热系统也存在一些问题,如虽不会冻结,但太阳能利用率低,集热器需要空间大,没有形成规模化的产品生产流程和技术标准,室外风管及安装也将增加整体造价,对施工要求也较高等。


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