03.02 什么是太阳能地暖?

幸福的方向


随着科技的进步,采暖方式也在不断更新,近几年太阳能被广泛用于采暖领域,那么什么是太阳能地暖呢?

太阳能地暖是通过光电、光热和光化学的方式把太阳能进行转化,然后再加以利用,以太阳能为热源,以超导的地暖为散热体的一种地暖。

它的工作原理是利用太阳能集热装置对超导介质进行加热,并将收集的热量传送到是室内的地暖管道,通过管道的超导介质循环对地面进行升温加热,从而达到室内温度的上升,创造温暖舒适的室内生活环境。


太阳能地暖优势有哪些优势?


1、节能高效,利用免费的光能制热,运行费用低。

2、太阳能地暖是利用超导介质循环加热,管道没有水,所以传热速度更快。

3、免维修、免噪音。太阳能的超导地热采暖技术非常成熟,安全、可靠,而且非常使用方便,价格也便宜。


4、维护方便,不用跟地暖一样担心漏水。


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这种叫法不太严瑾,但现实中有两种实现方式,一是类似太阳能热水器,太阳直接晒热水,再通过地面盘管加热屋内温度,但冬天温度低,太阳照射时间短,还有阴雨雪天等影响,实际使用不可行,这时就得用上辅助系统,综合算下来不划算。

第二种方法就是利用光伏发电,再做一套电地暖系统。这么效果很好,但造价比较高。


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太阳能地暖包括了两个概念,太阳能是热源,地暖是采暖方式。从采暖方式而言,与传统模式没有区别,它的主要特点是将太阳能作为热源。

太阳能是绿色能源,不会对环境造成破坏,因此随着科技的进步,太阳能的应用领域越来越广泛。但太阳能存在自身的不足,能量密度较低,转换效率也不是很高。

将太阳能应用到采暖领域,是最近几年的事情,从能量角度而言,是否够用呢?我们大概算算吧:

先设定几个常数(为方便计算,部分常数做了取舍取整):

取暖面积:100㎡;

屋面利用率:120%;

可搭建吸热板面积:120㎡

太阳光能量密度:1kw/㎡;

综合热转换效率:30%(水媒)

房间采暖负荷(北京):50w/㎡(昼夜计算取值30w/㎡)

冬季日照时长(北京11~2月平均):5.8h/d

冬季取暖时间:120天,2880小时

冬季耗热总需求:100×30×2.88=8640kwh

冬季总光照时间:700h;


冬季总太阳能(平米):1kw/㎡×700h=700kwh/㎡

冬季太阳能可供热:700×30%=210kwh/㎡

需求换热面积:8640kwh÷210kwh/㎡=41㎡

冬季每日能量:5.8h×1kw/㎡×120×30%=208.8kwh折合179576.352Kcal

冬季总能量(太阳能):210×120=25200kwh;

可见,理论状态下,太阳能完全可以满足供暖需求。即便考虑保温等因素,太阳能也基本可以满足需求。

当然,气候条件有很多不可控因素,因此,为了确保持续供暖,能常会附加电辅助加热元件。

能量够了,下一步就是储热装置。通常我们采用绝热(保温)水箱进行储热,按20度温差,蓄热应满足24小时需求计算:

需要热量:30w/㎡×100㎡×24h=72kwh;

折合:61922.88Kcal

水的热容:1kcal/kg.℃

蓄热水量:61922.88Kcal÷20℃÷1kcal/kg.℃=3,096.144kg,大概相当于3吨的水箱。

如果考虑热损失,水箱还得加大,可以选择更大的水箱(选4吨举例)。大概相当于4立方米水箱(约为直径1.6米高2米的圆柱形水箱)。

如果选用高分子蓄热材料代替水,则蓄热器体积能大大减小(有些高分子材料比热比水高3倍,相应体积也就可以缩小到1/3)。

这是换热及蓄热部分,至于散热系统,循环系统,无论是采用地暖还是散热器,均已成熟,这里就不说了。

所谓太阳能地暖系统,主要是由吸热组件、换热组件、蓄热组件、辅助加热组件与循环组件组成,与传统取暖的区别在于吸热组件与蓄热组件,其它部分与传统取暖系统没有多少区别。

顺便说一句,对太阳能强度而言,漠河与三亚的差别不大,因为对于1.5亿公里外的太阳来说,傻傻分不出来。只是由于照射角度不同,会导致穿透大气层时损耗存在些许差异,计算时可忽略。

下面是几个典型的太阳能地暖系统示意图:




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太阳能地暖就是把太阳能和低温热水辐射地板相结合。

这种供暖模式的优点在于清洁安全。由于太阳能资源的可再生性和清洁性,不会在供暖的时候对环境和人体产生危害,而且太阳能热水技术和低温热水辐射地板已经是非常成熟的技术,这二者结合可以说几乎没有什么技术障碍,完全可以轻松实现。

但这里面最主要的问题在于太阳能资源的间歇性和密度较低。供暖最需要的季节是在冬季,而此时太阳辐照却是最少最弱的时候,一旦遇到连阴整个系统不能工作非但不能供暖,还得考虑防冻,成本激增,由于以上特点太阳能只能做为供暖的辅助了,不能扛起稳定供暖的大旗!

其次,在现阶段太阳能系统的成本还是挺高的,建造安装成本不是普通家庭完全能承受的,以后的运行费用也不是一两度电的问题,需要全盘考虑!

还有,如果单纯作为供暖设施,那么夏天不供暖的季节,这一套设备在太阳底下暴晒热量无法散掉该怎么办,寿命会大大折扣的!


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太阳能地暖主要是靠辐射传暖,这样可以将太阳提供的热能传到物体和人体表面,若室外温度相同,要想达到相同的舒适度,它的周围空气温度比对流采暖条件要求低3℃左右。太阳能地暖非常实用,受到了广大消费者的亲睐。太阳能地暖供热原理1 温差控制集热循环:太阳能地暖系统中有集热器温测器和水温感应器,集热系统吸收太阳能辐射后,集热管温度上升,当集热器温度和水箱温度水温差△t设定值时,检测系统发出指令,循环泵将中央热水器中的冷水输入集热器中,水被加热后再回到水箱中,使水箱内的水达到设定的温度。如此反复,就能长时间的得到热源。

太阳能地暖供热原理2 地暖管道循环系统:地暖管道中有热水循环泵,当水的温度达到人为设定的温度时,就会自动启动热水循环泵,使水温通过太阳能地暖在地下的盘管中循环。这样就能达到使室内温度升高的效果。太阳能地暖产水能力 太阳能集热器的产水能力与太阳照射强度有关,比如,夏天的产水能力就比较强,冬天阳光相对较弱,产水能力就很弱,因此夏天的产水量是冬天的4、5倍。
太阳能地暖的特点 太阳能地板辐射采暖既是一种能量消耗系统,也是能量生产系统,它具有节能、清洁与环保、舒适性好、便于热计量等特点,是一种绿色的采暖方式。随着人们对生活质量要求的提高,政府的大力支持,太阳能地暖系统必将会得到越来越广泛的应用。

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太阳能地暖又称太阳能地板辐射采暖,是一种以采集的太阳能作为热源,通过敷设于地板中的盘管加热地面进行供暖的系统,是太阳能作为热源与地暖作这末端的结合体。

  太阳能热水地暖系统采用温差控制循环、地暖管道循环、电辅加热三种结合的运行方式,系统全自动运行。无需专人看管。

  1. 温差控制集热循环

  太阳能热水地暖系统中有集热器温测器和水温感应器,集热系统吸收太阳能辐射后,集热管温度上升,当集热器温度和水箱温度水温差△t设定值时,检测系统发出指令,循环泵将中央热水器中的冷水输入集热器中,水被加热后再回到水箱中,使水箱内的水达到设定的温度。当集热器温度和水箱温度温差接近平衡时,循环泵就停止,如此反复,使得水箱中的水温不断升高。2. 地暖管道循环系统







  增加一台热水循环泵,通过控制器控制地暖管道循环。当水温达到设定温度时,自动启动地暖循环泵,使高温水通过地暖盘管在室内循环,从而使室内温度不断提高。当水箱水温低于某一设定值时,自动停止地暖管道循环泵。

  典型的太阳能地板辐射采暖系统由太阳能集热器,控制器,集热泵,蓄热水箱,辅助热源,供回水管,关断阀若干,三通阀,过滤器,循环泵,温度计,分水器,加热器组成。

  当蓄热水箱的供水水温T1>50℃时,控制器就启动水泵,水进入集热器进行加热,并将集热器的热水压入水箱,水箱上部温度高,下部温度低,下部冷水再进入集热器加热,构成一个循环。当蓄热水箱的供水水温T2<40℃,水泵停止工作,为防止反向循环及由此产生的集热器的夜间热损失,则需要一个止回阀。当蓄热水箱的供水水温T3>45℃时,可开启泵3进行采暖循环。和其它太阳能的利用一样,太阳能集热器的热量输出是随时间变化的,它受气候变化周期的影响,所以,系统中有一个辅助加热器。


太阳能地暖特点

  太阳能地板辐射采暖既是一种能量消耗系统,也是能量生产系统,它具有节能、清洁与环保、舒适性好、便于热计量等特点,是一种绿色的采暖方式。随着人们对生活质量要求的提高,太阳能地板辐射采暖系统必将会得到越来越广泛的应用


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是指用太阳能模块带水系统地暖。小户型不建议采用,先期投资大、系统后期维护太专业…一般庄园式别墅或大型企业、办公场所、中高端企业、会所才使用会采纳,建议太阳能、空气源热泵串用互补才能达到最佳……


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