我國太陽能供暖的研究與分析

摘 要:我國的《十二五規劃》中已經明確的將供暖能耗納入重點關注的產業之一。太陽能供暖將很大程度上緩解傳統供暖方式對大量熱能的需求。在借鑒了國外太陽能供暖的成功經驗的基礎上，如何發展和完善我國的太陽能供暖體系，成為太陽能開發與利用領域關注的焦點之一。

關鍵詞:太陽能供暖 太陽能集熱器

中圖分類號:N93文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)01(a)-0001-01

1 前言

太陽能作為一種可再生的清潔能源已經受到了人們的廣泛關注，隨著環境的持續惡化，低碳、綠色的人居環境已經成為了全球可持續發展的遠景目標。根據人們居住的自然環境的需要，建筑供暖是許多高寒地區必須面對的高能耗行業，大量的熱能需求使能源使用逐年上升，由最初的煤炭供暖，到近年來的燃氣供暖，無一不是在大量消耗著基礎能源的前提下完成的。因此，尋求一種新的供暖方式，以節約能源、保護環境為中心，以清潔型可再生能源替代傳統能源，成為現代建筑供暖的新趨勢。

2 國內外太陽能供暖的發展對比

2.1 國外太陽能供暖現狀

太陽能供暖最早出現在歐洲，在北歐的一些太陽能資源較為豐富的國家，經歷了能源危機之后，開始將目光投向新能源市場，并成功的試行了太陽能供暖。德國的Paradigma公司，作為世界太陽能供暖領域的先驅，一直是采暖系統設計和制造方面的佼佼者，市場份額達到全歐洲的30%。此外，奧地利、丹麥、瑞士等國家的太陽能供暖系統也比較完善，在技術領域內各有千秋，預計在歐盟范圍內現有的太陽能供暖系統將超過1900萬m2。

2.2 國內太陽能供暖現狀

盡管我國在太陽能利用與開發領域還不能夠躋身世界前列，但我國幅員遼闊，擁有豐富的太陽能資源，新能源戰略的啟動，為我國的太陽能產業注入了一針強心劑。哥本哈根會議的召開，我國做出了未來幾年將大幅降低能耗，減少二氧化碳排放的承諾，這無疑成為我國的太陽能事業的又一推動力量。我國冬季供暖地區所消耗的能源量不容忽視，因此，在北方地區先后建立了若干個太陽能供暖試點，選擇相對成熟的集熱器技術，進行建筑的設計或改造，使冬季的整個供暖系統可以在太陽能的持續作用下完成，并達到室內的溫度指標。由于我國自主研發的太陽能供暖技術尚屬于空白階段，技術方面以借鑒和直接引進國外的先進技術為主，因此，國內的大范圍太陽能供暖工程進度緩慢。成熟的供暖設計方法與模擬軟件的研發，是我國目前太陽能供暖的主要技術攻堅方向。以我國的太陽能資源水平來講，太陽能供暖將成為最為有效的新能源供暖方式。

3 太陽能供暖技術的應用形式

太陽能供暖系統是在太陽能熱水系統的基礎上發展起來的，在一些環境保護意識較強的國家，已經將太陽能供暖、供電與熱水系統作為建筑的基礎體系來發展，形成了太陽能能源使用的復合系統。我國近年來常見的太陽能采暖方式，主要是將太陽能熱水系統鋪設在地板下，利用熱水的溫度和地面的散熱來為整個建筑供暖。地板采暖系統，在熱空氣由地面上升時，通過與室內空氣的交換以及對周圍建筑結構的反射進行輻射換熱，從而使整個空間內的溫度升高，提升人們的舒適感。這種采暖方式，能夠使熱源分布較為均勻，降低了傳統散熱器點式散熱的空間溫差感，特別是在能耗方面，由于采用的是太陽能熱水系統，因此，也符合清潔能源的環保要求。按照我國總體能耗量來計算，冬季供暖的能耗已經占據了全年全國總能耗的10%，因此，從能源的角度來看，太陽能取代常規能源已經成為能源產業的大勢所趨。采用地板式的太陽能集熱供暖方式，可能比傳統的散熱器溫度低2～3℃，但節能方面特別突出。采用太陽能進行加熱的熱水轉化為地板供暖，其熱水溫度一般不超過60℃，基本能夠滿足冬季室內的溫度需求，因此，這將使我國太陽能熱水的應用，向著太陽能供暖進一步推進，從而拓寬了太陽能轉化為熱能的應用范圍。

4太陽能供暖系統分類

太陽能供暖方式可以按照太陽能的利用方式，分為直接利用與間接利用兩種，其中常見的是直接利用，直接利用就是我們經常提到的主動式太陽能供暖與被動式太陽能供暖;而間接利用相對復雜，在利用過程中還需要添加熱泵，從而使熱能的利用更加有效。

以直接利用為例，對主動式太陽能供暖與被動式進行對比可以看出:

4.1 主動式太陽能供暖

主動式太陽能供暖，最核心的部分是集熱器，太陽能集熱器的主要功能是收集太陽的輻射能，通過對輻射能量的吸收，來對供暖管道中的水進行加熱，在這里，我們仍然沿用了傳統鍋爐供暖所選擇的導熱媒介—水。供熱管道將加熱后的水送往供暖用戶的散熱終端，通過終端散熱器將熱量釋放，傳送給各個房間，實現熱量采集、傳送、釋放、熱傳遞的一系列過程。在這種供暖系統中，集熱器相當于供暖的熱源，同時在集熱器的基礎上還應當設計輔助熱源，以備集熱器熱量不足時，自動切換，保持供暖用戶的需求，此外，集熱器采集熱量過多時，還應當設計有儲熱裝置，以便可以貯存多余的熱能，留作后用。由此可見，主動是太陽能供暖系統中，實際上包含了兩套熱源，這樣既可以延長太陽能供暖的時間，同時也可以提高能源的使用率，太陽能集熱熱源與輔助熱源的綜合運用，將是冬季供暖質量的可靠保障。

4.2 被動式太陽能供暖

被動式供暖與主動式的熱源采集不同，主要通過建筑布局、朝向的合理布置與建筑空間的內、外結構特點來實現采光上的滿足，并通過巧妙的結構布局來防止熱量的過多散發，使室內的采光成為熱供應的主要來源，這對于建筑設計的要求非常高。除了結構設計，還有建筑材料的選擇等，這種通過自然采光來吸收太陽輻射供暖的房間，稱之為太陽房，通常具備比一般建筑能夠獲得更多太陽輻射熱量的特點，屬于一種自然采暖方式，但應用范圍的局限較大，尚不能夠大范圍的實施推廣。

5結論

由此看來，太陽能作為一種新型能源，已經受到我國政府的高度關注，從發達國家的能源利用經驗可以看出，將太陽能轉化為熱能的方式已經在西方國家得到了廣泛的應用。我國中西部地區也大范圍的普及了太陽能熱水，在這種技術的基礎上，為我國的冬季供暖系統提供了新的發展方向。因此，太陽能供暖成為了我國降低能耗的又一重要手段，正在積極的進行試點和技術攻堅。盡管，目前我國的技術掌握還相對落后，但隨著國家新能源戰略的實施與《十二五規劃》的重點扶持，供熱系統即將迎來一次大型的變革，走上一條綠色、環保的可持續發展之路，為我國的能源降耗做出巨大的貢獻。

參考文獻

[1]李元哲，單明，何端練.太陽能主動式[J].太陽能學報，2009(11).

[2]武劍.淺談太陽能供暖/熱水系統[J].科學之友，2008(33).

[3]何濤，鄭瑞澄，路賓.我國太陽能供暖的研究與分析[J].2006全國暖通空調制冷學術年會.

[4]張峰平.淺析太陽能在建筑領域的應用發展[J].2010(24).