太陽能系統(tǒng)清潔爐具的設計與運行分析

李強 高虹 白玉松 牛青團 謝升一

摘 要：太陽能系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)有著十分廣闊的發(fā)展前景，對我國目前太陽能系統(tǒng)的有關(guān)技術(shù)發(fā)展與應用狀況予以深入的總結(jié)，探索出和全球領(lǐng)先水平之間所存在的差距，將更加便于我國持續(xù)推動太陽能系統(tǒng)供熱技術(shù)的發(fā)展和應用，在較大程度上，縮短和發(fā)達國家之間客觀存在的差距。為了做到切實可行地緩解農(nóng)村地區(qū)的冬季供暖能耗問題，行之有效地實現(xiàn)建筑物的節(jié)能效果，文章根據(jù)農(nóng)村地區(qū)的實際狀況，設計出了一套囊括了相變蓄熱池在內(nèi)的太陽能系統(tǒng)清潔爐具。實驗結(jié)果顯示，該太陽能系統(tǒng)清潔爐具在實際的運行過程當中，可以做到有效利用太陽能，就算是在十分惡劣的自然環(huán)境條件基礎上，也能夠與人們供暖需求保持一致。

關(guān)鍵詞：太陽能;清潔爐具;設計;運行

Abstract：The related technologies of solar energy systems have very broad development prospects. An in-depth summary of the current technological development and application status of my countrys solar energy systems will make it easier for my country to continue to promote solar energy systems by exploring the gap with the worlds leading level. The development and application of heating technology has， to a large extent， shortened the objective gap with developed countries. In order to effectively alleviate the problem of heating energy consumption in winter and effectively realize the energy-saving effect of the building， the article designed a set of cleaning stoves with a solar energy system including a phase-change thermal storage tank. Considering the specific research process of the whole experiment， the indoor temperature can be kept above 20℃. Experimental results show that the solar system cleaning stove can effectively use solar energy， even in extremely harsh environmental conditions， it can also be consistent with people's heating needs.

Keywords：Solar energy; Cleaning stove; Design; Operation

1.引言

2020年，從我國建筑供暖能耗方面來看，已經(jīng)超出了4.0億噸標煤/年這樣的數(shù)值。假如在今后的一定時間之內(nèi)，仍然采取傳統(tǒng)類型的能源供應模式，那么從實際角度來看，將會再度增加我國能源供需二者之間所客觀存在的矛盾，人居環(huán)境受到較大的負面影響，使其可持續(xù)發(fā)展面臨極大的阻礙。結(jié)合我國北方眾多的農(nóng)村區(qū)域相對豐富的太陽能資源來考慮，實施建筑清潔供暖技術(shù)，將會成功為我國節(jié)能減排外加低碳化模式的發(fā)展，拓展出前所未有的新型渠道。本文立足于對新時期廣大農(nóng)村地區(qū)的建筑能耗狀況，針對太陽能系統(tǒng)清潔爐具的應用狀況做了一系列的預測?，F(xiàn)階段，國家需要加大力度組織攻克成本低廉、效率較高的太陽能系統(tǒng)清潔爐具等有關(guān)技術(shù)的攻關(guān)，并且從農(nóng)村與小城鎮(zhèn)入手，開展較大范圍的試點工程，及時總結(jié)其中存在的具體問題，制定行之有效的補貼機制以及推廣體系，為接下來技術(shù)的普及和推廣打下堅實的基礎。

2.太陽能系統(tǒng)清潔爐具的設計

2.1集熱方式

太陽能系統(tǒng)清潔爐具當中，集熱器屬于此類爐具的核心部件之一。不同的太陽能系統(tǒng)集熱器工作溫度范圍以及應用見圖1所示。從圖1當中能夠看到，在當前所運用的太陽能系統(tǒng)清潔爐具當中，所設計出的集熱器則是先后經(jīng)過了一系列改進之后，所開發(fā)出的平板類型集熱器、真空管集熱器以及復合拋物面（CPC）集熱器等不同的三類。綜合多方面因素，考慮到集熱器保溫性能以及安全可靠性等諸多方面的因素，集熱器和供暖末端組合形式有著比較顯著的差異。在本太陽能系統(tǒng)清潔爐具當中，設計出槽式太陽能集熱器，使其能夠順利完成整個冬季的供暖工作，并且進行了具體運行方面的研究工作。

現(xiàn)階段，針對太陽能系統(tǒng)清潔爐具的集熱器研究工作，主要集中在以下幾方面：首先是集熱器和建筑一體化方面的設計，進而有效實現(xiàn)建筑供暖的過程當中，確保建筑彰顯美觀的特點。其次是集熱器的優(yōu)化，進而從根本上提高效率與集熱溫度。再則是太陽能系統(tǒng)集熱器面積優(yōu)化工作。

2.2輔助熱源

由于太陽輻射兼具著間歇性以及不穩(wěn)定性等兩方面的特點，從一定時期來看，供暖需求往往帶有著連續(xù)性和穩(wěn)定性等兩個不同方面的典型特征。為了有效確保太陽能系統(tǒng)清潔爐具有著相對來講充足的穩(wěn)定性和可靠性，和供暖舒適性要求二者保持相符的狀況，務必設計出相互配套的輔助熱源?，F(xiàn)階段，太陽能系統(tǒng)清潔爐具的輔助熱源形式往往涵蓋以下不同的類型：即電加熱器、燃油鍋爐、城市熱網(wǎng)、工業(yè)余熱以及熱泵等等。近些年來，太陽能系統(tǒng)清潔爐具輔助熱源廣泛應用的是地源熱泵，從而相關(guān)學者針對太陽能系統(tǒng)清潔爐具的有關(guān)地源熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)研究成果的數(shù)量頗多。輔助熱源在太陽能系統(tǒng)清潔爐具的整個設置過程當中，需要關(guān)注于所在地區(qū)的太陽能資源狀況、常規(guī)能源供應條件外加相應的供暖負荷等等。在經(jīng)濟性、系統(tǒng)性能以及節(jié)能性等各項分析工作的前提之下，努力完成輔助熱源的各項優(yōu)先選擇與設計工作是極為重要的。