農(nóng)村居室太陽能采暖技術(shù)

王艷霞

摘 要：結(jié)合江蘇農(nóng)村住宅的能耗現(xiàn)狀， 介紹了一種適合江蘇農(nóng)村居室冬季的節(jié)能采暖技術(shù)太陽能地板輻射采暖技術(shù)， 并系統(tǒng)地介紹了其工作原理和運行方式。同時結(jié)合具體施工案例以及對實測數(shù)據(jù)的分析得出了使用該技術(shù)能夠大幅度降低農(nóng)居能耗的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村居室； 太陽能地板熱輻射； 采暖系統(tǒng)

近年來，隨著江蘇省特別是蘇南地區(qū)經(jīng)濟的高速增長[1]，農(nóng)村居民開始采取措施來改善住房夏季和冬季的居住條件。實地調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，江蘇省農(nóng)村居室的溫度冬天普遍低于15 ℃，室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量比較差。而農(nóng)村居室的取暖方式仍停留在原有的火爐、電爐以及各種電熱設(shè)備上。根據(jù)現(xiàn)狀分析，農(nóng)村居室每15 m2 的房間耗電水平為45 ～150 W/ m2，比東北地區(qū)采暖能耗大了6 ～21 倍，但是依據(jù)《冬冷夏熱地

區(qū)居民建筑節(jié)能設(shè)計標準》，江蘇地區(qū)住房耗熱量指標是21W/ m2 。近年來，蘇南農(nóng)村人均能源支出大幅度增長，且其幅度遠大于其他支出。因此選取一種低能耗居室采暖技術(shù)，是節(jié)能降耗的有效措施。太陽能地板采暖技術(shù)[2 - 8] 是一種較為理想的房間采暖技術(shù)，是將散熱管埋于混凝土層中，使40 ～50 ℃的低溫熱水在管內(nèi)循環(huán)流動，從而加熱整個地面，使室內(nèi)表面溫度上升至16 ～24 ℃，然后，通過輻射和對流方式向采暖單元散熱的采暖方式。由于系統(tǒng)的供水溫度不需很高，僅有65 ℃，所以，太陽能作為一種清潔、環(huán)保和取之不盡的能源形式，成為該系統(tǒng)的熱源。

1 太陽能采暖系統(tǒng)工作原理

主要由能源收集和熱量輸送2 個流程組成。能源收集流程中，當太陽能集熱系統(tǒng)中的水溫升至設(shè)定溫度時，溫控器輸出信號，控制集熱循環(huán)泵工作，把集熱器中的高溫水和蓄能水箱中的低溫水相互循環(huán)，從而逐漸帶動水箱的溫度升高。太陽能輻射強度不足時，控制系統(tǒng)開啟輔助電加熱系統(tǒng)補充能量，實現(xiàn)全天候熱源的供給。蓄能水箱在逐漸積累熱量之后，若達到設(shè)定溫度，則通過供熱循環(huán)泵，使蓄能水箱中的熱水在整個建筑埋管中循環(huán)流動，向供熱單元輸送熱量。當室內(nèi)溫度達到設(shè)定值，通過溫度傳感器控制采暖循環(huán)泵的關(guān)閉，實現(xiàn)操作的智能化與經(jīng)濟化。

2 太陽能地板采暖系統(tǒng)組成和工作方式

太陽能地板采暖系統(tǒng)主要包括太陽能采暖系統(tǒng)、地板散熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)3 部分。太陽能熱水系統(tǒng)主要由太陽能集熱方陣、儲熱水箱、輔助電加熱等部分組成。在應(yīng)用與設(shè)計時，考慮到建筑的實際采暖方式多為電熱采暖，因此，輔助熱源系統(tǒng)也可以改為電能輔助?？刂葡到y(tǒng)主要由溫控系統(tǒng)、水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、定時控制系統(tǒng)和中央處理運行等部分組成，太陽能地板采暖系統(tǒng)采用太陽能+ 電輔助的聯(lián)合供熱方式。系統(tǒng)優(yōu)先使用太陽能，太陽能供熱不足的情況下由輔助電加熱系統(tǒng)補充，這樣可以保證全天候的熱供應(yīng)。散熱埋管在熱源保證前提下向房間輻射散熱。

3 工程實例

3.1 工程概況

工程位于蘇南地區(qū)常州市新閘鎮(zhèn)，建筑類型為農(nóng)村2 層居室。冬季總的采暖面積約為40 m2，室外溫度為4 ℃，室內(nèi)采暖溫度標準為18 ～20 ℃。參考相關(guān)文獻，華東地區(qū)采暖負荷約為85 ～110 W/ m2，采用100 W/ m2。于是該案例采暖負荷約為Q= 100 ×40 = 4 kW。根據(jù)國家的實測標準，常州地區(qū)秋冬季太陽能輻射強度約23 .1 MJ/ m2；工程中太陽能光熱系統(tǒng)完全轉(zhuǎn)換效率約為47.1%，因此，選擇Gomon（ 光芒） 系列太陽能集熱器，日平均集熱功率約為3.26kW/ 臺。在該案例中取用該型號集熱器2 臺，蓄能水箱按照集熱面積的0.050 ～0 .074 系數(shù)確定，單臺集熱器集熱面積約1 .5 m2，總集熱面積為3 m2。因此，水箱容積定為0.15 m3。在太陽能輻射強度不足的情況下，為了保證熱能的及時供給，電加熱輔助系統(tǒng)功率為2.5 kW。對于室內(nèi)地板散熱采暖系統(tǒng)，地板表面平均溫度宜采用下列數(shù)值：經(jīng)常有人停留的地面20 ～23 ℃；短期有人停留的地面26 ～28 ℃；設(shè)計施工均按照相應(yīng)國家標準進行?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計的要求符合2 個條件：智能化控制太陽能集熱系統(tǒng)的標態(tài)運行；人性化設(shè)計，方便簡單地實現(xiàn)溫控與操作。此外，環(huán)保無污染還是該案的一大優(yōu)點。工程完工后，調(diào)試結(jié)果正常：在冬季開啟約180 min 后，房間溫度可上升至20 ℃ 左右，各項指標均屬正常。其運行調(diào)試數(shù)據(jù)見表1 。

3.2 經(jīng)濟性分析

建筑每天總的負荷Q 為：

Q= p ×t =4 ×1 000 ×7 ×3 600 =100.8 MJ。按照采暖費

用公式[9] 計算：

M= Q·K/ （ y·a）

式中，M為每天總的采暖費用；K 為燃料的單價；y 為燃料的熱效率；a 為燃料的燃燒熱值。

由表2 可知，安裝太陽能采暖系統(tǒng)，可以節(jié)省大量的取暖費用，若是采用太陽能系統(tǒng)4 ～5 年可以收回高于其他采暖系統(tǒng)的初投資費用。同時，由于采用了太陽能這一高效清潔的能源，每年至少可以減少二氧化碳以及一氧化碳的排放量達0.35 t 。如果推而廣之，按江蘇農(nóng)村住戶1 200 萬戶計算，若可再生能源技術(shù)普及率達到75%，則節(jié)能潛力為：0.206 ×1 200 ×0.75 =185.4 萬t 標準煤

556.55 ×1 200 ×0.75 = 27.9 億kW·h 電能

4 結(jié)論

太陽能地板輻射采暖技術(shù)非常適合農(nóng)村居室冬季采暖。而且在工程運行上安全可靠、經(jīng)濟可行。新能源的利用特別是太陽能的利用，可以大大改善農(nóng)村能源的使用現(xiàn)狀，有利于節(jié)約社會生活經(jīng)濟成本以及改善環(huán)境和節(jié)能減排。

參考文獻

[1] 江蘇省統(tǒng)計局. 江蘇省統(tǒng)計年鑒[M]. 北京： 中國統(tǒng)計出版社，2007.

[2] 王榮光. 低溫地板輻射采暖[J]. 煤氣與熱力，1999（4） ：53 - 55 .

[3] 張永銓. 中國蓄冷技術(shù)應(yīng)用的新進展[J]. 制冷與空調(diào)，2000（1） ：57- 62.endprint

摘 要：結(jié)合江蘇農(nóng)村住宅的能耗現(xiàn)狀， 介紹了一種適合江蘇農(nóng)村居室冬季的節(jié)能采暖技術(shù)太陽能地板輻射采暖技術(shù)， 并系統(tǒng)地介紹了其工作原理和運行方式。同時結(jié)合具體施工案例以及對實測數(shù)據(jù)的分析得出了使用該技術(shù)能夠大幅度降低農(nóng)居能耗的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村居室； 太陽能地板熱輻射； 采暖系統(tǒng)

近年來，隨著江蘇省特別是蘇南地區(qū)經(jīng)濟的高速增長[1]，農(nóng)村居民開始采取措施來改善住房夏季和冬季的居住條件。實地調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，江蘇省農(nóng)村居室的溫度冬天普遍低于15 ℃，室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量比較差。而農(nóng)村居室的取暖方式仍停留在原有的火爐、電爐以及各種電熱設(shè)備上。根據(jù)現(xiàn)狀分析，農(nóng)村居室每15 m2 的房間耗電水平為45 ～150 W/ m2，比東北地區(qū)采暖能耗大了6 ～21 倍，但是依據(jù)《冬冷夏熱地

區(qū)居民建筑節(jié)能設(shè)計標準》，江蘇地區(qū)住房耗熱量指標是21W/ m2 。近年來，蘇南農(nóng)村人均能源支出大幅度增長，且其幅度遠大于其他支出。因此選取一種低能耗居室采暖技術(shù)，是節(jié)能降耗的有效措施。太陽能地板采暖技術(shù)[2 - 8] 是一種較為理想的房間采暖技術(shù)，是將散熱管埋于混凝土層中，使40 ～50 ℃的低溫熱水在管內(nèi)循環(huán)流動，從而加熱整個地面，使室內(nèi)表面溫度上升至16 ～24 ℃，然后，通過輻射和對流方式向采暖單元散熱的采暖方式。由于系統(tǒng)的供水溫度不需很高，僅有65 ℃，所以，太陽能作為一種清潔、環(huán)保和取之不盡的能源形式，成為該系統(tǒng)的熱源。

1 太陽能采暖系統(tǒng)工作原理

主要由能源收集和熱量輸送2 個流程組成。能源收集流程中，當太陽能集熱系統(tǒng)中的水溫升至設(shè)定溫度時，溫控器輸出信號，控制集熱循環(huán)泵工作，把集熱器中的高溫水和蓄能水箱中的低溫水相互循環(huán)，從而逐漸帶動水箱的溫度升高。太陽能輻射強度不足時，控制系統(tǒng)開啟輔助電加熱系統(tǒng)補充能量，實現(xiàn)全天候熱源的供給。蓄能水箱在逐漸積累熱量之后，若達到設(shè)定溫度，則通過供熱循環(huán)泵，使蓄能水箱中的熱水在整個建筑埋管中循環(huán)流動，向供熱單元輸送熱量。當室內(nèi)溫度達到設(shè)定值，通過溫度傳感器控制采暖循環(huán)泵的關(guān)閉，實現(xiàn)操作的智能化與經(jīng)濟化。

2 太陽能地板采暖系統(tǒng)組成和工作方式

太陽能地板采暖系統(tǒng)主要包括太陽能采暖系統(tǒng)、地板散熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)3 部分。太陽能熱水系統(tǒng)主要由太陽能集熱方陣、儲熱水箱、輔助電加熱等部分組成。在應(yīng)用與設(shè)計時，考慮到建筑的實際采暖方式多為電熱采暖，因此，輔助熱源系統(tǒng)也可以改為電能輔助?？刂葡到y(tǒng)主要由溫控系統(tǒng)、水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、定時控制系統(tǒng)和中央處理運行等部分組成，太陽能地板采暖系統(tǒng)采用太陽能+ 電輔助的聯(lián)合供熱方式。系統(tǒng)優(yōu)先使用太陽能，太陽能供熱不足的情況下由輔助電加熱系統(tǒng)補充，這樣可以保證全天候的熱供應(yīng)。散熱埋管在熱源保證前提下向房間輻射散熱。

3 工程實例

3.1 工程概況

工程位于蘇南地區(qū)常州市新閘鎮(zhèn)，建筑類型為農(nóng)村2 層居室。冬季總的采暖面積約為40 m2，室外溫度為4 ℃，室內(nèi)采暖溫度標準為18 ～20 ℃。參考相關(guān)文獻，華東地區(qū)采暖負荷約為85 ～110 W/ m2，采用100 W/ m2。于是該案例采暖負荷約為Q= 100 ×40 = 4 kW。根據(jù)國家的實測標準，常州地區(qū)秋冬季太陽能輻射強度約23 .1 MJ/ m2；工程中太陽能光熱系統(tǒng)完全轉(zhuǎn)換效率約為47.1%，因此，選擇Gomon（ 光芒） 系列太陽能集熱器，日平均集熱功率約為3.26kW/ 臺。在該案例中取用該型號集熱器2 臺，蓄能水箱按照集熱面積的0.050 ～0 .074 系數(shù)確定，單臺集熱器集熱面積約1 .5 m2，總集熱面積為3 m2。因此，水箱容積定為0.15 m3。在太陽能輻射強度不足的情況下，為了保證熱能的及時供給，電加熱輔助系統(tǒng)功率為2.5 kW。對于室內(nèi)地板散熱采暖系統(tǒng)，地板表面平均溫度宜采用下列數(shù)值：經(jīng)常有人停留的地面20 ～23 ℃；短期有人停留的地面26 ～28 ℃；設(shè)計施工均按照相應(yīng)國家標準進行?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計的要求符合2 個條件：智能化控制太陽能集熱系統(tǒng)的標態(tài)運行；人性化設(shè)計，方便簡單地實現(xiàn)溫控與操作。此外，環(huán)保無污染還是該案的一大優(yōu)點。工程完工后，調(diào)試結(jié)果正常：在冬季開啟約180 min 后，房間溫度可上升至20 ℃ 左右，各項指標均屬正常。其運行調(diào)試數(shù)據(jù)見表1 。

3.2 經(jīng)濟性分析

建筑每天總的負荷Q 為：

Q= p ×t =4 ×1 000 ×7 ×3 600 =100.8 MJ。按照采暖費

用公式[9] 計算：

M= Q·K/ （ y·a）

式中，M為每天總的采暖費用；K 為燃料的單價；y 為燃料的熱效率；a 為燃料的燃燒熱值。

由表2 可知，安裝太陽能采暖系統(tǒng)，可以節(jié)省大量的取暖費用，若是采用太陽能系統(tǒng)4 ～5 年可以收回高于其他采暖系統(tǒng)的初投資費用。同時，由于采用了太陽能這一高效清潔的能源，每年至少可以減少二氧化碳以及一氧化碳的排放量達0.35 t 。如果推而廣之，按江蘇農(nóng)村住戶1 200 萬戶計算，若可再生能源技術(shù)普及率達到75%，則節(jié)能潛力為：0.206 ×1 200 ×0.75 =185.4 萬t 標準煤

556.55 ×1 200 ×0.75 = 27.9 億kW·h 電能

4 結(jié)論

太陽能地板輻射采暖技術(shù)非常適合農(nóng)村居室冬季采暖。而且在工程運行上安全可靠、經(jīng)濟可行。新能源的利用特別是太陽能的利用，可以大大改善農(nóng)村能源的使用現(xiàn)狀，有利于節(jié)約社會生活經(jīng)濟成本以及改善環(huán)境和節(jié)能減排。

參考文獻

[1] 江蘇省統(tǒng)計局. 江蘇省統(tǒng)計年鑒[M]. 北京： 中國統(tǒng)計出版社，2007.

[2] 王榮光. 低溫地板輻射采暖[J]. 煤氣與熱力，1999（4） ：53 - 55 .

[3] 張永銓. 中國蓄冷技術(shù)應(yīng)用的新進展[J]. 制冷與空調(diào)，2000（1） ：57- 62.endprint

摘 要：結(jié)合江蘇農(nóng)村住宅的能耗現(xiàn)狀， 介紹了一種適合江蘇農(nóng)村居室冬季的節(jié)能采暖技術(shù)太陽能地板輻射采暖技術(shù)， 并系統(tǒng)地介紹了其工作原理和運行方式。同時結(jié)合具體施工案例以及對實測數(shù)據(jù)的分析得出了使用該技術(shù)能夠大幅度降低農(nóng)居能耗的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村居室； 太陽能地板熱輻射； 采暖系統(tǒng)

近年來，隨著江蘇省特別是蘇南地區(qū)經(jīng)濟的高速增長[1]，農(nóng)村居民開始采取措施來改善住房夏季和冬季的居住條件。實地調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，江蘇省農(nóng)村居室的溫度冬天普遍低于15 ℃，室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量比較差。而農(nóng)村居室的取暖方式仍停留在原有的火爐、電爐以及各種電熱設(shè)備上。根據(jù)現(xiàn)狀分析，農(nóng)村居室每15 m2 的房間耗電水平為45 ～150 W/ m2，比東北地區(qū)采暖能耗大了6 ～21 倍，但是依據(jù)《冬冷夏熱地

區(qū)居民建筑節(jié)能設(shè)計標準》，江蘇地區(qū)住房耗熱量指標是21W/ m2 。近年來，蘇南農(nóng)村人均能源支出大幅度增長，且其幅度遠大于其他支出。因此選取一種低能耗居室采暖技術(shù)，是節(jié)能降耗的有效措施。太陽能地板采暖技術(shù)[2 - 8] 是一種較為理想的房間采暖技術(shù)，是將散熱管埋于混凝土層中，使40 ～50 ℃的低溫熱水在管內(nèi)循環(huán)流動，從而加熱整個地面，使室內(nèi)表面溫度上升至16 ～24 ℃，然后，通過輻射和對流方式向采暖單元散熱的采暖方式。由于系統(tǒng)的供水溫度不需很高，僅有65 ℃，所以，太陽能作為一種清潔、環(huán)保和取之不盡的能源形式，成為該系統(tǒng)的熱源。

1 太陽能采暖系統(tǒng)工作原理

主要由能源收集和熱量輸送2 個流程組成。能源收集流程中，當太陽能集熱系統(tǒng)中的水溫升至設(shè)定溫度時，溫控器輸出信號，控制集熱循環(huán)泵工作，把集熱器中的高溫水和蓄能水箱中的低溫水相互循環(huán)，從而逐漸帶動水箱的溫度升高。太陽能輻射強度不足時，控制系統(tǒng)開啟輔助電加熱系統(tǒng)補充能量，實現(xiàn)全天候熱源的供給。蓄能水箱在逐漸積累熱量之后，若達到設(shè)定溫度，則通過供熱循環(huán)泵，使蓄能水箱中的熱水在整個建筑埋管中循環(huán)流動，向供熱單元輸送熱量。當室內(nèi)溫度達到設(shè)定值，通過溫度傳感器控制采暖循環(huán)泵的關(guān)閉，實現(xiàn)操作的智能化與經(jīng)濟化。

2 太陽能地板采暖系統(tǒng)組成和工作方式

太陽能地板采暖系統(tǒng)主要包括太陽能采暖系統(tǒng)、地板散熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)3 部分。太陽能熱水系統(tǒng)主要由太陽能集熱方陣、儲熱水箱、輔助電加熱等部分組成。在應(yīng)用與設(shè)計時，考慮到建筑的實際采暖方式多為電熱采暖，因此，輔助熱源系統(tǒng)也可以改為電能輔助?？刂葡到y(tǒng)主要由溫控系統(tǒng)、水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、定時控制系統(tǒng)和中央處理運行等部分組成，太陽能地板采暖系統(tǒng)采用太陽能+ 電輔助的聯(lián)合供熱方式。系統(tǒng)優(yōu)先使用太陽能，太陽能供熱不足的情況下由輔助電加熱系統(tǒng)補充，這樣可以保證全天候的熱供應(yīng)。散熱埋管在熱源保證前提下向房間輻射散熱。

3 工程實例

3.1 工程概況

工程位于蘇南地區(qū)常州市新閘鎮(zhèn)，建筑類型為農(nóng)村2 層居室。冬季總的采暖面積約為40 m2，室外溫度為4 ℃，室內(nèi)采暖溫度標準為18 ～20 ℃。參考相關(guān)文獻，華東地區(qū)采暖負荷約為85 ～110 W/ m2，采用100 W/ m2。于是該案例采暖負荷約為Q= 100 ×40 = 4 kW。根據(jù)國家的實測標準，常州地區(qū)秋冬季太陽能輻射強度約23 .1 MJ/ m2；工程中太陽能光熱系統(tǒng)完全轉(zhuǎn)換效率約為47.1%，因此，選擇Gomon（ 光芒） 系列太陽能集熱器，日平均集熱功率約為3.26kW/ 臺。在該案例中取用該型號集熱器2 臺，蓄能水箱按照集熱面積的0.050 ～0 .074 系數(shù)確定，單臺集熱器集熱面積約1 .5 m2，總集熱面積為3 m2。因此，水箱容積定為0.15 m3。在太陽能輻射強度不足的情況下，為了保證熱能的及時供給，電加熱輔助系統(tǒng)功率為2.5 kW。對于室內(nèi)地板散熱采暖系統(tǒng)，地板表面平均溫度宜采用下列數(shù)值：經(jīng)常有人停留的地面20 ～23 ℃；短期有人停留的地面26 ～28 ℃；設(shè)計施工均按照相應(yīng)國家標準進行?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計的要求符合2 個條件：智能化控制太陽能集熱系統(tǒng)的標態(tài)運行；人性化設(shè)計，方便簡單地實現(xiàn)溫控與操作。此外，環(huán)保無污染還是該案的一大優(yōu)點。工程完工后，調(diào)試結(jié)果正常：在冬季開啟約180 min 后，房間溫度可上升至20 ℃ 左右，各項指標均屬正常。其運行調(diào)試數(shù)據(jù)見表1 。

3.2 經(jīng)濟性分析

建筑每天總的負荷Q 為：

Q= p ×t =4 ×1 000 ×7 ×3 600 =100.8 MJ。按照采暖費

用公式[9] 計算：

M= Q·K/ （ y·a）

式中，M為每天總的采暖費用；K 為燃料的單價；y 為燃料的熱效率；a 為燃料的燃燒熱值。

由表2 可知，安裝太陽能采暖系統(tǒng)，可以節(jié)省大量的取暖費用，若是采用太陽能系統(tǒng)4 ～5 年可以收回高于其他采暖系統(tǒng)的初投資費用。同時，由于采用了太陽能這一高效清潔的能源，每年至少可以減少二氧化碳以及一氧化碳的排放量達0.35 t 。如果推而廣之，按江蘇農(nóng)村住戶1 200 萬戶計算，若可再生能源技術(shù)普及率達到75%，則節(jié)能潛力為：0.206 ×1 200 ×0.75 =185.4 萬t 標準煤

556.55 ×1 200 ×0.75 = 27.9 億kW·h 電能

4 結(jié)論

太陽能地板輻射采暖技術(shù)非常適合農(nóng)村居室冬季采暖。而且在工程運行上安全可靠、經(jīng)濟可行。新能源的利用特別是太陽能的利用，可以大大改善農(nóng)村能源的使用現(xiàn)狀，有利于節(jié)約社會生活經(jīng)濟成本以及改善環(huán)境和節(jié)能減排。

參考文獻

[1] 江蘇省統(tǒng)計局. 江蘇省統(tǒng)計年鑒[M]. 北京： 中國統(tǒng)計出版社，2007.

[2] 王榮光. 低溫地板輻射采暖[J]. 煤氣與熱力，1999（4） ：53 - 55 .

[3] 張永銓. 中國蓄冷技術(shù)應(yīng)用的新進展[J]. 制冷與空調(diào)，2000（1） ：57- 62.endprint