王婧璇,戰(zhàn)洪仁

(沈陽化工大學(xué)，能源與動力工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110142)

冬季采暖是中國北方居民的生活需要。暖氣是一種社會服務(wù)，解決了中國北方冬季取暖的基本需要。然而，由于冬季取暖季節(jié)市場對煤炭的大量需求，導(dǎo)致了不可再生資源的大量短缺。又由于供暖時煤燃燒產(chǎn)生的大量有害氣體對環(huán)境造成的極大污染是產(chǎn)生霧霾的原因之一，同時影響了人類的健康。如今中國各個城市正嚴(yán)重受到霧霾污染，在這些城市中尤其以“東北”“華北”“西北”各城市尤為嚴(yán)重。而產(chǎn)生的霧霾污染最大的原因就是由在這些省份冬季供暖所產(chǎn)生。每當(dāng)進入冬季這些省份就進入了漫長的采暖期，在這一百多天的供暖期里各大供熱企業(yè)及各種小鍋爐每天都在像空氣中排放著燃煤產(chǎn)生的濃煙，讓百姓苦不堪言，生活在霧霾之中。針對這些問題，本裝置利用熱管的高效導(dǎo)熱技術(shù)以及太陽能這種可再生能源，打造一種新型的綠色環(huán)保供暖裝置，實現(xiàn)了能源的合理利用，降低煤炭燃燒排放。保護和改善環(huán)境，保障人民健康，促進生態(tài)文明建設(shè)。熱管的運用范圍相當(dāng)廣泛是一種新型散熱裝置中的高效導(dǎo)熱元件應(yīng)用于航天、各式熱交換器、冷卻器、天然地?zé)岬刃袠I(yè)。

熱管是一種高效傳熱的元件且太陽能是一種可再生能源，因此如何合理利用高效能源和可再生能源，成為了研究領(lǐng)域的重要課題。我們把太陽能和熱管技術(shù)應(yīng)用在地暖中，可以節(jié)省大量煤炭資源，為國家環(huán)保事業(yè)做貢獻，符合節(jié)約資源保護環(huán)境的基本國策。

1 裝置原理以及先進性、科學(xué)性

1.1 裝置原理

綠色環(huán)保供暖裝置工作原理如圖1所示：

①太陽能集熱器；②熱開關(guān)；③熱管；④導(dǎo)線；

本課題的系統(tǒng)主要利用太陽能發(fā)電原理和熱力學(xué)定律，通過太陽能集熱器將光能轉(zhuǎn)換成熱管熱能加熱的過程。本產(chǎn)品增加了②熱開關(guān)可以控制室內(nèi)所需要的溫度。在白天主要由①太陽能集熱器吸收太陽能并通過導(dǎo)線將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，既能給③熱管加熱又能使⑤蓄電池儲電；到了晚上無光的時候我們可以利用⑤蓄電池給③熱管加熱也能達到同樣的效果。余下的電能還可以給家里的⑦燈或者其他家電供電實現(xiàn)了資源的合理利用，而且更加干凈、安全。創(chuàng)造綠色能源、實現(xiàn)美好生活。

1.2 科學(xué)性

本產(chǎn)品作為一種新型熱管式地暖，利用太陽能技術(shù)來營造一個綠色，清潔環(huán)保裝置。太陽能是一種可再生能源，在當(dāng)今世界有著無限的發(fā)展前景。熱管是一種新型的高效傳熱元件，利用傳熱原理，熱管內(nèi)的液體經(jīng)過蒸發(fā)冷凝的方式散發(fā)熱量[1]。熱管在這一熱量轉(zhuǎn)移的過程中散發(fā)熱量使整個室內(nèi)充滿溫暖。

1.3 先進性

綠色環(huán)保供暖裝置在普通供暖的基礎(chǔ)上進行了創(chuàng)新，規(guī)避了對煤的使用，大大節(jié)約了不可再生資源的。在生活使用過程中更加的安全環(huán)保不必像傳統(tǒng)供暖一樣定期清洗消耗人力物力，增加了使用壽命，更加快捷方便。而且相比于傳統(tǒng)地暖成本較低，另外本系統(tǒng)增加了蓄電池和熱開關(guān)，蓄電池可以使太陽能轉(zhuǎn)化的電能也可以儲存起來；熱開關(guān)可以調(diào)節(jié)溫度，合理利用資源，無論是在生產(chǎn)還是生活中都可以安心使用。當(dāng)今市場太陽能與熱管技術(shù)尚未應(yīng)用到供暖當(dāng)中，此項目對我國供暖方面的研究，有著重要的參考意義和使用價值。

2 關(guān)鍵技術(shù)和現(xiàn)實意義

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

(1)利用熱管原理，提高了傳熱效率，使熱能達到了合理的利用。使冬季采暖變得更加清潔環(huán)保。

(2)利用可再生能源太陽能，太陽能和熱管結(jié)合，既降低了資源的消耗又使資源達到合理利用，為我國打造“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”社會做貢獻。

(3)運用了熱管冷凝回流的方式，為室內(nèi)供暖，與普通地暖相比使用壽命更長，更安全。

(4)在熱管的基礎(chǔ)上本產(chǎn)品增加了蓄電池，這樣即使再無太陽能的情況下，仍能保證室內(nèi)的溫暖；加入了熱開關(guān)可以自由地調(diào)節(jié)溫度。

2.2 現(xiàn)實意義

(1)緩解北方采暖季節(jié)對不可再生資源的煤的大量消耗，以及煤燃燒后有害氣體的產(chǎn)生。節(jié)約了資源，保護了環(huán)境。

(2)通過太陽能-電能-熱能的形式，合理利用太陽能這一可再生資源，使供暖變得更加清潔環(huán)保。

(3)利用熱管技術(shù)提高了傳熱效率，提高了能源利用率，與太陽能結(jié)合使工作變得清潔高效， 實現(xiàn)能量多級利用。

3 現(xiàn)今供暖方式和新能源供暖方式分析

當(dāng)今供暖方式絕大部分都使用鍋爐供暖，我國要求供熱的熱水必須干凈，現(xiàn)今我國鍋爐燃燒的主要原料是煤。煤經(jīng)過一系列的燃燒，從空氣預(yù)熱器排除的煙氣已無法再利用，被送入除塵器進行分離，除掉煙氣攜帶的絕大部分飛灰，再由引風(fēng)機引入煙囪，煙氣最終排入大氣。煤炭資源是不可再生資源。近幾年，我國的煤炭儲備量急劇減少，此外，煤炭燃燒產(chǎn)生有害氣體[2]，對于環(huán)境造成污染，酸雨的產(chǎn)生，進而對人體帶來傷害。但是人類生活卻離不開煤炭的燃燒，所以人們正逐漸在尋找新型能源。第二使用天然氣采暖。天然氣是一種清潔能源，尤其是在20世紀(jì)90年代，國家的西氣東輸項目，將西部大量的天然氣資源引入到東部地區(qū)，給東部地區(qū)的生活帶來了方便。不過我們知道，天然氣存在一個重要的問題，那就是儲存及運輸問題，天然氣很容易發(fā)生爆炸，每年因為天然氣爆炸所造成的人員傷亡眾多[3]。第三使用電能采暖。電能的出現(xiàn)，徹底改變了傳統(tǒng)的取暖方式，并給其帶來了新的革命，現(xiàn)在家庭生活已經(jīng)離不開電能，電能屬于清潔能源，并且在家庭使用廣泛。但是電采暖也存在安全隱患，如一旦出現(xiàn)電纜老化或者有破損，容易漏電，造成短路，十分不安全。所以現(xiàn)今我國還是提倡使用清潔且安全的能源，而本裝置利用熱管太陽能技術(shù)與我國提倡的相吻合，符合國家的要求，與當(dāng)今市場的供暖方式相比較綠色環(huán)保供暖裝置更加環(huán)保，安全，節(jié)能。

4 總結(jié)

中國已成為世界重要的能源生產(chǎn)國。2011年以來，中國的一次能源生產(chǎn)總量已達到31.8 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，居世界第一位。其中，原煤產(chǎn)量35.2 億噸[4]，經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染之間的矛盾更加突出。近年來，能源安全問題日益成為國家生活和整個社會關(guān)注的焦點，并日益成為中國的戰(zhàn)略安全和瓶頸制約經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的一個隱患。因此，如何解決能源的大量消耗已經(jīng)成為社會關(guān)注的熱點問題[5]。

我們的裝置采用了太陽能和熱管技術(shù)，杜絕了普通地暖加熱時對煤的大量燃燒。利用太陽能這種可再生的清潔能源，緩解了的環(huán)境問題，節(jié)約了國家的資源;利用熱管技術(shù)增加了傳熱效率，提高能源利用率，節(jié)約資源保護環(huán)境。