太陽能熱水系統(tǒng)與建筑節(jié)能的論述

張 莉

目前，國內(nèi)能源需求量巨大，中國已經(jīng)從能源凈輸出國變?yōu)閮暨M口國。這不僅對環(huán)境造成了巨大的污染，還對能源的依賴日趨加重，各種能源都存在巨大的需求缺口，其中日常生活中住宅以及建筑的能源消耗量最為巨大。如果能夠適時引進高效的太陽能建筑設(shè)施復(fù)合能源供給系統(tǒng)，不僅能夠滿足住戶對于能源的日常尋求，還能從環(huán)保角度提供更清潔、更環(huán)保、更高效的能源。但是，一直以來太陽能熱水系統(tǒng)與建筑節(jié)能系統(tǒng)的融合方面一直不容樂觀。在建筑節(jié)能方面，太陽能熱水系統(tǒng)的使用率僅僅不到8%，盡管國家層面不斷出臺有關(guān)的支持政策，通過各級部門的大力推廣將太陽能熱水系統(tǒng)的普及率提升到20%左右，但是在繼續(xù)推廣的環(huán)節(jié)卻遇到了較大的瓶頸，例如：技術(shù)瓶頸以及市場上太陽能熱水系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參差不齊等，都給太陽能熱水系統(tǒng)和建筑節(jié)能的融合帶來了不少麻煩。本文僅就太陽能熱水系統(tǒng)與建筑節(jié)能的相關(guān)問題予以簡單的論述。

一、太陽能熱水系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀

太陽能熱水系統(tǒng)最常見的就是太陽能熱水器，市面上也存在各種品牌的熱水器，其使用方式也基本是為住戶提供熱水以及洗澡用水等等。如果能夠?qū)μ柲軣崴鬟M行大規(guī)模的推廣，對于建筑節(jié)能將有著顯著的效果，例如：某小區(qū)在使用太陽能熱水系統(tǒng)之前，每年能源支出就達(dá)到了50萬元，在安裝了太陽能熱水系統(tǒng)之后，日產(chǎn)出熱水達(dá)到20立方米，一個月就能供給多達(dá)600噸的熱水，一年下來可以節(jié)約熱水費用多達(dá)10余萬元，太陽能熱水系統(tǒng)的安裝費用為40萬，四年就可以收回安裝成本。

二、太陽能熱水系統(tǒng)在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用

1、新型太陽能熱水器

太陽能熱水器的高導(dǎo)熱性以及熱二極管優(yōu)良傳導(dǎo)性的特性決定了太陽能的熱利用效應(yīng)必然能夠在熱水器應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的使用，同時，在太陽能熱水系統(tǒng)中集成了更多的先進技術(shù)，在新一代的平板式太陽能熱水系統(tǒng)中，應(yīng)用最為普遍。采用的方式是普通平鋪式的集熱板，集熱板散發(fā)的熱量也被吸熱器所蒸發(fā)，太陽的輻射通過集熱板將能量傳輸進能量儲存裝置，太陽能熱水器也在冷凝階段將熱水輸送至熱水箱中，太陽能的蒸發(fā)階段需要熱翅片，并最好鍍有過濾性吸收涂層，增加集中散熱的效率，這種熱水器與傳統(tǒng)的相比主要具備如下優(yōu)點：

（1）啟動速度快，能夠快速對收集的熱量進行傳遞。

（2）日常太陽能轉(zhuǎn)化效率高，要高出普通太陽能熱水器30%左右。

(3)集熱器的真空管道與水分離，即使在極端低溫情況下也不會引起管道凍裂等情況。

(4)集熱器因為在真空管內(nèi)沒有水流通過，所以也就不會出現(xiàn)真空管內(nèi)生銹的問題，所以能夠最大限度地減少真空管的損壞，保證熱水器的正常運行。

(5)可以防止在極端天氣下的倒流現(xiàn)象，提高各種環(huán)境下的熱量轉(zhuǎn)化效率。太陽能目前的高溫散熱器件中，通常在高溫集熱方面也有一定的應(yīng)用，特別是在太陽能發(fā)電站的集熱塔以及聚焦器上，能夠利用高溫的太陽輻射對熱水器的能量進行輸送，并且太陽能熱水器在吸收熱量之后能夠遵循熱力循環(huán)的原則，讓熱力循環(huán)來驅(qū)動發(fā)電設(shè)備，實現(xiàn)從太陽能到熱能的高效轉(zhuǎn)換。

2、太陽能熱水系統(tǒng)在建筑暖通空調(diào)中的節(jié)能應(yīng)用

空調(diào)的排風(fēng)系統(tǒng)能夠有效地將太陽能熱水系統(tǒng)中的熱管導(dǎo)熱裝置輸送給空調(diào)排風(fēng)系統(tǒng)中，目前主流的板式以及轉(zhuǎn)輪式能量回收系統(tǒng)的使用轉(zhuǎn)換率雖然較高，但是這種制式的回收系統(tǒng)存在易損壞、不易維修的弊端，而且可能造成對于空氣的交叉污染。如果采用太陽能熱水系統(tǒng)不僅能夠起到應(yīng)有的節(jié)能作用，還能有效地避免回收系統(tǒng)的種種問題，同時，在換風(fēng)、排風(fēng)階段能夠?qū)⑼饨缌鲃涌諝飧行实剌斔徒o室內(nèi)，同時避免太陽能熱水器在冷凝階段對排風(fēng)管道造成堵塞，這樣也減少了空調(diào)的工作量，節(jié)約了更多的電能，從另一個層面節(jié)約了更多的能源。

對于真空導(dǎo)熱管可以通過太陽能熱水系統(tǒng)加以輔助使用。在整個排暖系統(tǒng)中加入一種無色無味的熱水超導(dǎo)液，讓整個暖通系統(tǒng)在真空狀態(tài)下進行日常工作，高效利用散熱器，釋放潛在的液化潛能，使得整個暖通系統(tǒng)的采暖效率能夠達(dá)到90%以上。這樣與普通的熱水供暖系統(tǒng)比較，具有以下優(yōu)勢：

（1）對于同樣的熱量消耗，真空狀態(tài)下，太陽能熱水系統(tǒng)的介質(zhì)流量相比于普通的熱水器要少的多，這樣散熱器中的回溫差才能與室內(nèi)持平，可以最大幅度地減少散熱設(shè)備所占用的室內(nèi)面積。

（2）超導(dǎo)液化氣體的熱惰性通常很小，凝固點也很低，在冬天是很好的防凍液，非常適合對于民用住宅的間歇性供暖。

（3）超導(dǎo)介質(zhì)的多變式內(nèi)外調(diào)節(jié)溫度的特性決定了其非常適用于建筑通暖空調(diào)系統(tǒng)中。

（4）整個系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)系統(tǒng)，運行成本微乎其微，同時不需要補水。

自然風(fēng)的排風(fēng)系統(tǒng)通常繼承在換熱裝置中，但是排風(fēng)系統(tǒng)有著其獨享的豎井通風(fēng)系統(tǒng)，可以加裝常規(guī)的換熱器，這樣也能在壓力損失較小的情況下避免通風(fēng)失敗。但是，畢竟太陽能的熱水系統(tǒng)存在天然的散熱和傳導(dǎo)優(yōu)勢，并且方便拆卸，可以靈活應(yīng)用，在風(fēng)道風(fēng)速相同的情況下，太陽能熱水器的壓強損失僅為1Pa，另外，太陽能熱水器通過自然排風(fēng)所獲得的能源可以進行回收再利用，也是為建筑節(jié)能的一種間接方式。

綜上所述，太陽能的熱水系統(tǒng)在建筑節(jié)能領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，太陽能熱水系統(tǒng)因為具有高效轉(zhuǎn)化率的換熱導(dǎo)熱元器件，同時，結(jié)構(gòu)完整、占用面積小、換熱器在進出口的壓強轉(zhuǎn)換上不消耗多余的能量等種種優(yōu)點的存在，越來越受到行業(yè)內(nèi)研究人員的關(guān)注。通過近些年越來越多的研究成果表明，基于太陽能熱水系統(tǒng)的各種熱利裝置，在額外能量的回收和日常太陽輻射能量的收集方面具有巨大的優(yōu)勢，因此，隨著金屬材質(zhì)的管道與相關(guān)液體技術(shù)難點的突破以及太陽能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率的不斷改善，基于太陽能熱水系統(tǒng)的建筑節(jié)能設(shè)施建設(shè)成本更低，應(yīng)用前景將更加廣泛，太陽能熱水系統(tǒng)在未來的建筑領(lǐng)域必定大放異彩。

[1]張景玲,萬建武.太陽能熱水器式空調(diào)機組在空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能應(yīng)用研究[J].廣州大學(xué)學(xué)報,2006(6):81-85.

[2]朱高濤,劉正華.微型太陽能熱水器技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].制冷與空調(diào),2006(2):12-13.