王彥敏 牛埃軍

廊坊軒轅建筑設(shè)計(jì)有限公司 北京東方國興建筑設(shè)計(jì)院有限公司

暖通空調(diào)領(lǐng)域太陽能應(yīng)用及發(fā)展態(tài)勢研究

王彥敏 牛埃軍

廊坊軒轅建筑設(shè)計(jì)有限公司 北京東方國興建筑設(shè)計(jì)院有限公司

在建筑工程項(xiàng)目中，暖通空調(diào)是必不可少的重要組成部分，其與居住環(huán)境的舒適程度密切關(guān)聯(lián)。相關(guān)資料顯示，暖通空調(diào)在建筑中的能耗較大，這也是導(dǎo)致建筑能耗居高不下的主要原因之一。太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔型能源，業(yè)內(nèi)專家學(xué)者加大了對太陽能應(yīng)用的研究力度，現(xiàn)如今太陽能已經(jīng)在很多領(lǐng)域中獲得應(yīng)用，并取得顯著成果。為有效解決建筑工程中暖通空調(diào)的能耗問題，可將太陽能技術(shù)應(yīng)用到暖通空調(diào)當(dāng)中。借此，本文就暖通空調(diào)領(lǐng)域太陽能應(yīng)用及發(fā)展態(tài)勢展開研究。

暖通空調(diào)；太陽能應(yīng)用；發(fā)展態(tài)勢

隨著一些國家相繼出現(xiàn)能源危機(jī)，開發(fā)新能源越來越受到世界各國的重視。而太陽能作為一種新型的節(jié)能環(huán)保型能源，更是深受青睞。許多國家在太陽能的開發(fā)利用方面投入了巨大的人力和物力，并取得了一些杰出的成果。倘若我們能夠充分地利用這部分能量，這無疑將成為對當(dāng)今節(jié)能界的一大貢獻(xiàn)?，F(xiàn)代建筑中暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗量占整個(gè)建筑能耗的 60%左右，如果能將太陽能有效地利用到暖通空調(diào)領(lǐng)域，則建筑能耗將會(huì)有明顯降低，有利于建筑節(jié)能。目前，太陽能在暖通空調(diào)中的應(yīng)用主要有采暖、通風(fēng)、空調(diào)制冷等。

1 太陽能資源及其利用價(jià)值

太陽能是一種由太陽內(nèi)部連續(xù)核聚變而產(chǎn)生的能量，在地球軌道上平均太陽輻射強(qiáng)度約為1.369W/m2，根據(jù)赤道周長可計(jì)算出地球獲得的太陽能為173000TW，地球表面上某一個(gè)點(diǎn)24h的年平均太陽輻射強(qiáng)度約為0.20kW/m2，相當(dāng)于有102000TW的能量。在地球上，有很多能源都來源于太陽，如風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、波浪能等。從本質(zhì)上講，太陽能是非常特殊的能源，這種特殊性主要體現(xiàn)在它既是一次能源，又是可再生能源，其資源總量極為豐富，相關(guān)研究結(jié)果表明，在地球生命周期內(nèi)，太陽能是不可能枯竭的，也就是說太陽能可供地球長期使用。太陽能除了資源豐富之外，還具有很多優(yōu)點(diǎn)，如安全、清潔、環(huán)保、不需要開采等，但也存在一定的不足之處，即過于分散且不穩(wěn)定。所以想要對太陽能進(jìn)行充分、有效的利用，就必須解決其分散和不穩(wěn)定的問題，這一直以來都是太陽能應(yīng)用技術(shù)研究的重點(diǎn)。

2 應(yīng)用發(fā)展

2.1 太陽能熱水系統(tǒng)與建筑相結(jié)合的技術(shù)

目前我國的太陽能熱水器行業(yè)已經(jīng)日趨成熟，但是太陽能熱水器如何與建筑的使用功能及建筑美觀相結(jié)合，仍是目前我們要研究的重點(diǎn)。具體應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：首先建筑的使用功能應(yīng)與太陽能熱水器的利用有機(jī)的結(jié)合在一起，形成多功能的建筑構(gòu)件，巧妙高效的利用空間，使建筑可利用太陽能的部分—向陽面或屋頂?shù)靡猿浞掷?；其次要同步?guī)劃設(shè)計(jì)，同步施工安裝，節(jié)省太陽熱水系統(tǒng)的安裝成本和建筑成本，一次安裝到位，避免后期施工對用戶生活造成的不便以及對建筑以有結(jié)構(gòu)的損害；三是綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)和太陽能設(shè)備協(xié)調(diào)和諧，構(gòu)造合理，使太陽熱水系統(tǒng)和建筑融合為一體，不影響建筑的外觀；最后應(yīng)優(yōu)先采用集中式系統(tǒng)，有利于平衡負(fù)荷和提高設(shè)備的利用效率。

2.2 太陽能吸收式制冷

吸收式制冷最有代表性的就是溴化鋰吸收式制冷，它利用沸點(diǎn)較低的水作為制冷劑，沸點(diǎn)較高的溴化鋰作為吸收劑，太陽能作為吸收式制冷中加熱溶液產(chǎn)生高壓蒸汽的熱源。在溴化鋰吸收式制冷循環(huán)中，從太陽能集熱器出來的熱水，在發(fā)生器中加熱溴化鋰溶液；溶液被加熱后，沸點(diǎn)較低的水被蒸發(fā)，蒸發(fā)后的水蒸氣進(jìn)入冷凝器冷凝成水，冷凝水經(jīng)膨脹閥降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中低溫低壓的水吸收冷水的熱量蒸發(fā)，從而達(dá)到降低冷水溫度的目的。此時(shí)，由于發(fā)生器中溴化鋰溶液中的水分不斷析出而使溶液濃度升高，后經(jīng)調(diào)節(jié)閥降壓后流入吸收器，吸收來自蒸發(fā)器中的水蒸氣，使溶液濃度降低，并再次送入發(fā)生器循環(huán)使用。

2.3 太陽能空氣供暖系統(tǒng)

太陽能空氣供暖系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)熱介質(zhì)的不同，可細(xì)分為熱水集熱、熱風(fēng)采暖方式。其中前者主要是采用熱水集熱器進(jìn)行集熱后，用熱水對空氣進(jìn)行加熱，為室內(nèi)供暖；后者則是直接用空氣集熱器對空氣進(jìn)行加熱為室內(nèi)供暖，這種方式的應(yīng)用相對較多，其工作原理如下：由系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣，使空氣在集熱器與儲(chǔ)熱器間不斷循環(huán)，然后將集熱器吸收到的太陽能熱量經(jīng)由空氣傳給儲(chǔ)熱器存儲(chǔ)下來，或直接供給室內(nèi)取暖。在這一過程中，風(fēng)機(jī)主要起驅(qū)動(dòng)空氣的作用，建筑內(nèi)的冷空氣通過風(fēng)機(jī)輸送給儲(chǔ)熱器與其中的儲(chǔ)熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，空氣被加熱之后，送給室內(nèi)供暖。在該系統(tǒng)中，集熱器是重要組成部分之一，當(dāng)采用空氣作為集熱介質(zhì)時(shí)，要求集熱器的體積和傳熱面積要足夠大，這樣才能提供足夠的熱量；儲(chǔ)熱器一般都是采用礫石固定床作為儲(chǔ)熱材料。

2.4 太陽能熱水供暖系統(tǒng)

a) 常規(guī)供暖系統(tǒng)。即在普通太陽能熱水器系統(tǒng)上增設(shè)一個(gè)容量足夠大的儲(chǔ)熱水箱，將系統(tǒng)終端改為低溫輻射地板采暖盤管或頂棚毛細(xì)管輻射散熱系統(tǒng)，同時(shí)還需加裝水泵等附件，使整個(gè)系統(tǒng)中的水流形成環(huán)路，還要配備一套大功率輔助加熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)的構(gòu)成相對比較簡單，使用方便。常規(guī)系統(tǒng)供熱效率較低，對于供熱要求較高的寒冷地區(qū)不太適用；b) 熱泵供暖系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是將太陽能及熱設(shè)備與熱泵系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，通過二者結(jié)合之后，有效克服了常規(guī)供暖系統(tǒng)的不足，并使全天候供熱問題得到了解決。熱泵技術(shù)屬于典型的節(jié)能型供熱技術(shù)，它將高品位的電能作為驅(qū)動(dòng)能源，并從低溫?zé)嵩串?dāng)中吸取低品位的熱能，然后再將這些熱能傳輸給高溫?zé)嵩?，進(jìn)而達(dá)到泵熱的目的。按照熱源類型的不同，可將熱泵分為水源熱泵、氣源熱泵及地源熱泵等形式，按照工作原理又可分為吸收吸附式熱泵、蒸汽噴射式熱泵等。太陽能熱泵采暖系統(tǒng)最為顯著的特點(diǎn)是耗費(fèi)極少量的電能便可獲得幾倍于電能的熱量，而且還能有效利用低溫?zé)嵩?，有利于減少集熱面積。

太陽能作為一種健康、環(huán)保、可再生能源在空調(diào)業(yè)有著廣闊的應(yīng)用空間，因此我們應(yīng)該大力發(fā)展太陽能技術(shù)，使它更好地利用于我們生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面。

[1] 王侃宏，畢文峰. 太陽能輔助加熱土壤源熱泵系統(tǒng)理論分析[J]. 河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2012(5)：110-114.

[2] 周水洪. 太陽能在制冷空調(diào)中的應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù)[J]. 能源研究與利用，2014(5)：88-90.