李恩云LI En-yun

（山東華元建設集團有限公司，諸城 262200）

（Shandong Huayuan Construction Group Co.，Ltd.，Zhucheng 262200，China）

1 研究背景

隨著能源政策的進一步落實和實施，在實際工程中，公司始終堅持科技創(chuàng)新，在建筑節(jié)能技術產(chǎn)品的研究推廣領域不斷加大投入，不斷地開發(fā)新產(chǎn)品，保證了產(chǎn)品的不斷升級和技術更新。集團以墻材革新、建筑節(jié)能、可再生能源利用等為創(chuàng)新點，以建筑工業(yè)化和住宅產(chǎn)業(yè)化為方向，不斷加大科技投入，努力提高自主創(chuàng)新能力，建成了國家重點高新技術企業(yè)和省級工程技術研究中心，逐步建立起較為完善的企業(yè)科技創(chuàng)新體系。新型墻體材料、建筑節(jié)能、太陽能綜合利用的研究開發(fā)和推廣應用工作走在全國前列。實現(xiàn)太陽能與節(jié)能建筑有機結(jié)合、利用可再生能源智能化采暖供熱的“太陽能智能化采暖與節(jié)能建筑一體化技術”，被列入國家科技攻關計劃；“寒冷地區(qū)太陽能采暖與生活熱水供應系統(tǒng)”獲得山東省科技進步一等獎。

2 技術工藝原理

太陽能采暖和生活熱水系統(tǒng)由集熱器、蓄熱水箱、輔助熱源和自動化控制系統(tǒng)組成。主要系統(tǒng)包括：①集熱系統(tǒng)，住宅樓屋頂面南側(cè)全部設置太陽能集熱模塊，將循環(huán)水用太陽能光熱加熱至設定溫度，自動化溫差控制流入儲熱水箱；②采暖系統(tǒng)，按常規(guī)設計低溫地板輻射采暖系統(tǒng)，用于冬季采暖；③輔熱系統(tǒng)，遇陰雨等特別天氣時利用城市蒸汽管網(wǎng)輔助加熱至設定溫度；④熱水系統(tǒng)，按常規(guī)設計安裝熱水管道，全年四季供應生活熱水；⑤自動化控制系統(tǒng)，根據(jù)設計要求設計軟件自動控制，補水、循環(huán)、輔熱、防凍、水溫和室內(nèi)溫度；⑥計量收費系統(tǒng)，采暖費收取，每戶在室內(nèi)樓梯間入口處設計熱水流量表和控制閥門，按照系統(tǒng)范圍測算數(shù)據(jù)和流量表的數(shù)字計算各業(yè)主每冬季的采暖收費金額。各業(yè)主安裝熱水流量表，每月按照流量表數(shù)字收取熱水費。

該系統(tǒng)在建筑物朝陽屋面統(tǒng)一設置太陽能集熱模塊，在機房內(nèi)設置保溫儲熱水箱。當集熱器上水溫大于儲熱水箱水溫一定溫差時，二者之間連接循環(huán)管道上的循環(huán)泵自動啟動進行系統(tǒng)內(nèi)溫差循環(huán)，直到將溫差控制在額定值自動停止循環(huán)。遇到雨雪天氣或處于氣溫過低的冬期，儲熱水箱水溫達不到設定溫度，與水箱相連的輔助熱源管道上的電磁閥會自動開啟，對水池加熱至設定溫度后停止。建筑物室內(nèi)采暖用熱媒即為儲熱水箱中的熱水，當置于室內(nèi)的溫度探頭監(jiān)測室內(nèi)溫度低于設定溫度一定數(shù)值時，自動控制柜控制循環(huán)泵及電磁閥開啟，系統(tǒng)開始對室內(nèi)進行循環(huán)加熱，至室內(nèi)達到設定溫度時停止。室內(nèi)由溫控器控制管道上的電動閥門，自動控制使室內(nèi)達到設定溫度。建筑物內(nèi)生活熱水水源亦取自儲熱水箱中的熱水，由壓力罐控制熱水泵啟閉，向室內(nèi)輸送生活熱水。實施該系統(tǒng)后，可充分利用太陽能為人們實現(xiàn)冬季采暖與一年四季供應生活熱水。系統(tǒng)運行可靠，全部實現(xiàn)智能化控制，美觀且經(jīng)濟實用，環(huán)保節(jié)能，利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，實現(xiàn)了太陽能采暖、熱水與建筑一體化有機結(jié)合。

在建筑結(jié)構中，太陽能采暖系統(tǒng)是一重要的系統(tǒng)架構。它應該作為建筑結(jié)構的子系統(tǒng)廣泛應用到人們的日常生活中，實現(xiàn)建筑節(jié)能一體化，提高建筑節(jié)能效果。同時由于太陽能采暖工程集熱器的面積遠大于太陽能熱水系統(tǒng)，目前安裝的太陽能采暖系統(tǒng)，太陽能集熱器與建筑面積按照1m2∶6～8m2的來布設，即1m2太陽能集熱器適用于6～8m2的建筑面積。但若照此配置，冬期太陽能供暖效率不會太高，而且在夏季，太陽能系統(tǒng)產(chǎn)生的生活熱水比實際消耗量要高，于是太陽能集熱系統(tǒng)必須通過遮擋、悶曬的方式來減少太陽得熱，無疑降低了非采暖季太陽能利用率，而且系統(tǒng)過熱還可能引發(fā)各種安全隱患。鑒于此，要提高太陽能采暖系統(tǒng)的應用效率，冬夏熱量平衡是首要解決的問題。

3 本系統(tǒng)安裝運行特點

本節(jié)能成果廣泛應用在城市多層建筑和新農(nóng)村建設中的集中供暖和一年四季生活熱水供應。其特點如下：

①儲熱密度大，溫度恒定，儲熱容器體積小，熱效率高。與傳統(tǒng)儲能材料水相比，儲能密度最高可達水的4 倍，空間減少三分之一，比水的熱流失低80%；②廣泛的適應性，針對不同的應用場所，可提供不同融點的儲能產(chǎn)品，不會產(chǎn)生如水所導致的細菌污染；③該技術無性能降級，無揮發(fā)，無磨損，無污染，無腐蝕，安全高效。④結(jié)構安全可靠，功能多樣。太陽能采暖與生活熱水系統(tǒng)不僅能供暖，還能提供熱水；⑤健康、舒適、暖和。冬天采暖，不僅要考慮成本，更要考慮供暖的健康、舒適、暖和性，能舒舒服服過個暖冬，這才人們采暖的根本目的。供暖的暖和舒適度，在于供暖設備如何輻射熱能。太陽能采暖與生活熱水系統(tǒng)符合中醫(yī)的“暖從腳起，腳暖全身暖”理論，供暖更健康、舒適。

4 技術及經(jīng)濟效益分析

太陽能地板低溫輻射采暖與其他方式采暖經(jīng)濟比較如表1 所示。

表1

經(jīng)濟效益及社會效益分析：①太陽能負擔了大約60%的熱負荷，結(jié)合分戶熱計量，使建筑的實際能耗進一步降低。經(jīng)運行記錄統(tǒng)計，在采暖季中，蒸汽輔助熱源的耗氣（電）量僅為常規(guī)建筑的1/3 左右。

②經(jīng)過示范項目經(jīng)驗，自動化控制程度高，具備綠色環(huán)保、設備投資降低、維護費用和運行費用降低等優(yōu)點，此技術完全可靠，使用壽命達到15年以上。

③太陽能地面輻射供暖具備舒適衛(wèi)生，改善家居環(huán)境，提高居住層次；沒有散熱器片及支管，增加了2%-3%的使用面積，便于室內(nèi)裝修和家具布置；各房間可按照住房所需獨立調(diào)節(jié)；地板供暖為供回水雙管系統(tǒng)，在每戶的分水器前安裝熱量表，可實現(xiàn)按戶單獨計量收費；供暖期內(nèi)，運行費用低于傳統(tǒng)的暖氣片供暖方式，而且室內(nèi)溫度基本恒溫，無忽冷忽熱現(xiàn)象。

④本技術先后在數(shù)十項建筑工程中得到了實踐，為太陽能采暖技術的推廣起到了良好的示范作用。通過示范工程的實際運行，多項新技術的先進性和可靠性得到了充分驗證，受到了社會廣泛關注，反響很好。取得了非常好的社會效益。本項目的實踐與推廣，符合國家環(huán)保、能源政策要求和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方向，推廣應用前景廣闊，在環(huán)保、節(jié)能方面社會效益顯著，可為國家制定能源與產(chǎn)業(yè)政策提供參考。項目從著手科研到成品推廣，都在國內(nèi)建筑業(yè)畫上了濃重墨彩的一筆?？梢哉f，該系統(tǒng)的研發(fā)和應用是建筑行業(yè)的一次節(jié)能降耗的“技術革命”。系統(tǒng)的節(jié)能降耗功效在現(xiàn)實生活中必將發(fā)揮更大的優(yōu)勢。

⑤現(xiàn)階段，國內(nèi)每年新增16 億m2的建筑面積，而使用太陽能采暖與生活熱水系統(tǒng)的建筑非常少，大多數(shù)建筑仍沿用傳統(tǒng)的采暖技術，這恰恰證明了該系統(tǒng)有非常廣闊的市場前景。

⑥該系統(tǒng)的推廣和應用必將在建筑行業(yè)掀起一場技術革命，一方面可推動太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時會催生建筑領域的多個新興行業(yè)。

[1]北京九陽實業(yè)公司.不同類型輔助能源的太陽能采暖系統(tǒng)方案對比[J].農(nóng)業(yè)工程技術（新能源產(chǎn)業(yè)），2009（11）.

[2]焦治平.淺談青海省太陽能應用現(xiàn)狀與發(fā)展前景展望[J].價值工程，2011（22）.

[3]齊益群.淺談太陽能在建筑中的應用與發(fā)展[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2012（03）.