過渡季節(jié)太陽能供暖技術(shù)探究

宋濤 楊宗愛

山東省城建設(shè)計(jì)院 山東 濟(jì)南 250000

目前，我國供暖地區(qū)主要由熱電廠、區(qū)域鍋爐及換熱站等提供熱源，此類供暖熱源的特點(diǎn)是每年的供暖周期、供暖時(shí)間相對固定，不便于調(diào)節(jié)，當(dāng)供暖時(shí)間結(jié)束，不論室內(nèi)外溫度高低，一般情況下均不再繼續(xù)供暖。一旦供暖時(shí)間開始前或者結(jié)束后的過渡季節(jié)內(nèi)出現(xiàn)極端天氣，習(xí)慣了相對舒適環(huán)境的人們對供暖的需求就得以顯現(xiàn)，但是如果延長供暖時(shí)間的話又會造成極大的能源浪費(fèi)，因此，在過渡季節(jié)內(nèi)如何靈活的調(diào)節(jié)供暖成為現(xiàn)階段人們對舒適環(huán)境的迫切要求。

鑒于這種情況，我們在過渡季節(jié)設(shè)計(jì)采用太陽能作為供熱熱源。

眾所周知，太陽能是目前利用最普遍，技術(shù)最成熟，最綠色的經(jīng)濟(jì)能源，太陽能具有節(jié)能環(huán)保無污染，是對可再生能源的充分利用。太陽能在我們生活中最為普遍的利用是應(yīng)用于供應(yīng)生活熱水，而在供暖領(lǐng)域并不常見，原因不外乎兩點(diǎn)：一是太陽能的不穩(wěn)定性，二是對供暖效果上相對較差。但是我們采用太陽能供暖的時(shí)間主要集中在太陽能相對充足的過渡季節(jié)，是對常規(guī)熱源供暖的一個(gè)補(bǔ)充，只是在充分利用外界太陽能盡可能的提高室內(nèi)溫度，目的不是為了將室內(nèi)溫度提高到冬季的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度18℃，而是在有限的能源下盡可能的提高人們生活環(huán)境的舒適性。在初冬或末冬的時(shí)候，我們完全可以縮短供暖時(shí)間，從而有效的節(jié)約能源，將縮短的時(shí)間也計(jì)入過渡季節(jié)，過渡季節(jié)內(nèi)采用太陽能供暖即可。本文就濟(jì)南某改造工程對太陽能在過渡季節(jié)供暖及在一年四季中生活熱水的合理利用進(jìn)行可行性分析。

本工程為濟(jì)南某區(qū)一棟辦公樓改造工程，將原有的辦公樓改造為小型公寓。

本工程供暖方式為地板輻射供暖，冬季供暖季節(jié)采用市政熱源，供水溫度為45/35℃。冬季公寓內(nèi)的生活熱水由屋面太陽能集熱器集中供應(yīng)。因本工程的屋面全部為平屋面，太陽能集熱板擺放位置充裕。在過度季節(jié)中市政熱源停止供應(yīng)，由太陽能作為接替熱源，此時(shí)太器提供室內(nèi)生活熱水。現(xiàn)將太陽能與市政熱源切換原理圖示意如下：

陽能作為熱源盡可能提高室內(nèi)溫度，太陽能集熱器不再提供室內(nèi)生活熱水而是由戶內(nèi)電熱水。

原理說明：

當(dāng)冬季供暖時(shí)，轉(zhuǎn)換閥4關(guān)閉，其他轉(zhuǎn)化閥開啟，市政熱源供熱。當(dāng)冬季供暖期結(jié)束，由于整個(gè)系統(tǒng)無動力源，故增設(shè)一套加壓泵，用于過度季節(jié)地板輻射供暖。此時(shí)轉(zhuǎn)換閥1、2、3關(guān)閉，轉(zhuǎn)換閥4開啟，太陽能過換熱機(jī)房內(nèi)的板式換熱器與室內(nèi)的地板輻射內(nèi)的水進(jìn)行換熱，進(jìn)行室內(nèi)供暖。冬季及夏季，太陽能用于室內(nèi)生活用熱水。

本工程用到的熱水系統(tǒng)有采暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)

生活熱水系統(tǒng) ：

用水量標(biāo)準(zhǔn) 100L/人.天

每房間為2人 按每層65個(gè)房間 一共三層 五層房間為15個(gè)

生活熱水總熱量100L/人.天* 2人*

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根據(jù)太陽能廠家提供的設(shè)備參數(shù)，在日照充足的條件下本工程采用的太陽能集熱器一天內(nèi)能把50噸的水提升40℃

可用于供暖的水量為 50噸

根據(jù) Q= CM△t

Q2=50*40*1000*4.2=8400000KJ

經(jīng)對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷計(jì)算（具體計(jì)算方法見《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊（第二版）》）得：

采暖總負(fù)荷 約為840KW

根據(jù)比例公式：Q1/△t1=Q2/△t2，

由此得出：△t2=Tn-Tw=3.7

其中：Q1為采暖總負(fù)荷

△t1為室內(nèi)外溫度差

Q2為熱水提供采暖總負(fù)荷

△t2為室內(nèi)溫升

結(jié)論：如果采用太陽能采暖，在3 4 10 11 月份時(shí)，能將室內(nèi)溫度提高3.7度（理論值）。

通過計(jì)算可以看出，太陽能在過度季節(jié)供暖，受氣候的影響比較大，同時(shí)室內(nèi)供暖效果還取決于室外溫度及太陽輻射情況，過度季節(jié)供暖并不是如同冬季供暖要求一樣，需要設(shè)定室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度等等，供暖的需求也不會同冬季供暖般苛刻，過度季節(jié)利用太陽能進(jìn)行供暖，提供人們的生活品質(zhì)著實(shí)有效。另外，上述計(jì)算過程采用的是常規(guī)建筑物的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)，若將建筑物的外墻屋面等與太陽能集熱板結(jié)合做裝飾面，表面合理充分利用，太陽能集熱板面積會進(jìn)一步加大，供暖效果會更為顯著。針對太陽能在過渡季節(jié)供暖的利用，還需進(jìn)一步思考探究，在現(xiàn)有我國能源的情況下，充分利用可再生能源是響應(yīng)節(jié)能號召的真實(shí)有力的行動。