太陽能供暖技術發(fā)展簡析-科技論文

利用太陽能供暖的方式可以分為直接利用和間接利用兩種。直接利用又分為主動式太陽能供暖(activesolarheating)和被動式太陽能供暖(passivesolarheating)，而間接利用是通過熱泵(heatpump)將低位熱能進行有效的利用。
（一）主動式太陽能供暖
1．主動式太陽能采暖系統(tǒng)
主動式太陽能供暖系統(tǒng)如圖2-1所示。系統(tǒng)由太陽能集熱器、供暖管道、散熱設備、貯熱設備和輔助熱源等組成。
通過太陽能集熱器1收集太陽輻射能，使其中的熱媒被加熱，熱水沿供熱管道送往熱用戶的散熱設備4，散熱設備將熱量散給房間。太陽能集熱器相當于常規(guī)采暖的熱源，當集熱器的集熱量不足時，則由輔助熱源3進行補充;當集熱器的集熱量超過用戶的需熱量時，則將多余的熱量儲存在貯熱器2中。
由圖3-1可知，主動式太陽能供暖系統(tǒng)中實際上包括了兩套熱源系統(tǒng)，一套是太陽能集熱系統(tǒng)，另一套是輔助熱源系統(tǒng)。因此，根據(jù)實踐及經(jīng)濟評價表明，如果利用龐大的太陽能集熱器只進行太陽能供暖，由于采暖期較短(一般為3－5個月)，所以每年設備的利用率低，因而投資的回收年限較長。按目前我國燃料價格便宜、設各價格昂貴的情況，主動式太陽能供暖尚難以和常規(guī)的供暖方式相競爭。但是，如能進行綜合利用，采取一定的措施，是會取得良好的效果的。
2．被動式太陽能供暖
被動式太陽能供暖的特點是不需要專門的太陽能集熱器、熱交換器、水泵(風機)等主動式太陽能供暖系統(tǒng)所必需的部件，而是通過建筑的朝向和周圍環(huán)境的合理布置、內部空間和外部形體的巧妙處理，以及建筑材料和結構構造的恰當選擇，使建筑物在冬季能充分地收集、存儲和分配太陽輻射能，因而建筑物室內可以維持一定的溫度，達到取暖的效果。將這種與建筑物相結合、利用太陽輻射能供暖的建筑稱為被動式太陽能采暖房(passivesolarhouse，簡稱太陽房)。由于它可以較一般節(jié)能建筑獲得更多的太陽輻射熱，所以，它能夠進一步節(jié)約建筑對常規(guī)能源的消耗。
（二）太陽能熱泵
將太陽能作為蒸發(fā)器熱源的熱泵系統(tǒng)稱為太陽能熱泵系統(tǒng)，其工作原理如圖3－2所示：
在蒸發(fā)器吸熱后其工質的高溫低壓過熱氣體在壓縮機中經(jīng)過絕熱壓縮變?yōu)楦邷馗邏旱臍怏w，經(jīng)冷凝器定壓冷凝為低溫高壓的液體，放出工質的氣化熱，與冷凝水進行熱交換，使冷凝水被加熱為熱水，供用戶使用，同時液態(tài)工質再經(jīng)過降壓閥絕熱節(jié)流后變?yōu)榈蜏氐蛪阂后w，并回到蒸發(fā)器定壓吸收熱源熱量，蒸發(fā)變?yōu)檫^熱蒸汽，完成一個循環(huán)過程。
（三）太陽能供暖應用實例
拉薩火車站太陽能供暖系統(tǒng)實例：由中國建筑設計研究院承擔主體設計，總建筑面積19504m2,2006年7月正式使用。室內以地板輻射采暖為主的方式，熱源采用太陽能，集熱器布置在建筑的屋面上，大部分集熱器按照18度角度布置。按照典型設計日全天熱平衡的思路,在白天，利用太陽能直接供熱，同時將白天多余的集熱量以熱水形式蓄存，用于不同時刻（如夜間）的供暖需要。本工程采用部分負荷水蓄熱方案。經(jīng)計算：典型設計日白天供熱量：14763kWh，蓄熱量為：4560kWh，在考慮蓄熱水溫差為5℃和15%的蓄熱損失的條件下，計算要求的蓄熱水箱體積約為：1000m3。集熱系統(tǒng)的水溫要求是：供水溫度：40℃，出水溫度50℃。
四、結束語
就太陽能熱利用設備和技術本身而言，已經(jīng)趨于成熟并在不斷提高和改進。由于太陽能熱利用設備和技術應用存在無日照甚至是陰冷天氣時無法使用等弊端，不能滿足建筑連續(xù)供熱的需求，往往需要配備儲熱裝置和輔助熱源，增加了成本和系統(tǒng)的復雜程度，而且與建筑配合起來有一定的困難。
現(xiàn)在有人提出太陽能與風力發(fā)電聯(lián)合供熱系統(tǒng)，在冬季，我國嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)以及沿海地區(qū)的風力資源相當豐富。如果在這些地區(qū)的建筑屋頂和外墻以及附近設置一定數(shù)量的風力發(fā)電設備，就近直接連接電熱設備，或與太陽能集熱設備有機結合組成聯(lián)合供熱系統(tǒng)，滿足建筑物供暖及熱水供應的需求，不僅有利于建筑節(jié)能，而且有利于環(huán)境保護。