羅玉連，趙前程，戰(zhàn)洪仁，朱京京，薛 鵬，崔樂欣

(沈陽化工大學(xué)，遼寧 沈陽 110000)

1 概述

當(dāng)今世界，全球正處在一個(gè)高速發(fā)展的階段，世界各地對(duì)能源的開發(fā)利用也逐漸頻繁，造成能源消耗日趨增加，同時(shí)也給環(huán)境造成了極大的破壞。然而地球上可直接利用的能源卻供不應(yīng)求，尤其是不可再生的能源即將面臨枯竭，人們急需更長(zhǎng)久、更耐用、更環(huán)保的能源出現(xiàn)來解決這一難題。因此，近些年來人們對(duì)新能源的關(guān)注度越來越高，隨之對(duì)新能源的開發(fā)利用也慢慢步入一個(gè)新的階段。而在新能源的開發(fā)利用中，太陽能作為最廣泛最實(shí)用的一種能源逐漸步入人們的視野里。

太陽能通俗的來講就是太陽光的輻射能量，而對(duì)于太陽光的利用，人們多注重于它所帶給我們的“熱”，早在公元前九世紀(jì)我們中國(guó)人就開始用“陽燧(凹面鏡)”聚光取火，到了1767年瑞士的科學(xué)家賀瑞斯發(fā)明了第一臺(tái)太陽能集熱器，21世紀(jì)到來后，中國(guó)光熱市場(chǎng)居全球首位，人們對(duì)于太陽能蓄熱技術(shù)的掌握越來越熟練也越來越高效。

太陽能作為首位的新能源，其產(chǎn)生的能量是巨大的，太陽釋放的能量只有20億分之一到達(dá)了地球，在經(jīng)過大氣層的反射吸收后，其每秒所能達(dá)到的能量卻相當(dāng)于燃燒50萬噸煤所產(chǎn)生的能量，而對(duì)于對(duì)現(xiàn)階段煤等不可再生能源的過度利用，許多地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)供暖不足等情況，人們利用電能的同時(shí)卻也發(fā)現(xiàn)其對(duì)經(jīng)濟(jì)的巨大消耗，所以我們需要更好的利用其他能源所代替。作為當(dāng)今最有潛力的太陽能與用途最廣泛的清潔能源電能，它們二者的結(jié)合將會(huì)大大改變現(xiàn)有的供暖局勢(shì)。

2 供暖現(xiàn)狀

現(xiàn)階段供熱主要分為兩種形式，集中供熱和分散供熱。常見的集中供熱方式有：二熱、聯(lián)片供熱、區(qū)域燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t、工業(yè)余熱利用和生物質(zhì)供熱等;分散供熱方式有:小鍋爐,熱泵等。在眾多供熱方式里，鍋爐是最主要的一種供暖方式，然而采用鍋爐進(jìn)行供熱卻有很多的弊端，鍋爐房不僅占地，更主要的是在使用的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳和二氧化硫，而這兩者是造成溫室效應(yīng)和酸雨的罪魁禍?zhǔn)?，給環(huán)境帶來極大的污染，部分鍋爐房會(huì)建立脫硫塔以此來減少對(duì)環(huán)境的污染，但仍然有部分二氧化硫進(jìn)入大氣。實(shí)際上不僅提高了供暖成本，而且也并沒有達(dá)到百分百的脫硫，這是給環(huán)境帶來的影響；在用戶方面也存在很多問題，一是部分地區(qū)暖氣管道、暖氣片老化堵塞，供暖溫度無法達(dá)標(biāo)；二是暖氣費(fèi)收繳困難，欠費(fèi)造成供熱單位強(qiáng)制性停止供暖；三是整個(gè)供暖運(yùn)行成本過高，供暖公司無法支付有關(guān)費(fèi)用，停止供暖；四是用戶無法直接獨(dú)立控制暖氣的情況；這些都是導(dǎo)致用戶的供暖體驗(yàn)不是很好的因素。早在2013年【國(guó)發(fā)﹝2013﹞37號(hào)】《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》文件里就頒布了加強(qiáng)工業(yè)大氣污染綜合治理。全面整治燃煤小鍋爐，加快推進(jìn)集中供熱“煤改氣”、“煤改電”工程建設(shè)，到2017年，除必要保留的以外，地級(jí)及以上城市建成區(qū)基本淘汰每小時(shí)10噸蒸汽及以下的燃煤鍋爐，禁止新建每小時(shí)20噸蒸汽以下的燃煤鍋爐；其他地區(qū)在原則上不再新建每小時(shí)10噸蒸汽以下的燃煤鍋爐。當(dāng)前供暖行業(yè)也正面臨著三大挑戰(zhàn)，一是全球變暖加劇，對(duì)產(chǎn)品的環(huán)保性要求越來越高，供暖企業(yè)需謀求新發(fā)展；二是能源緊張，化石燃料成本居高不下，供暖企業(yè)需要尋找新的能源；三是勞動(dòng)力促使供熱人工成本劇增，增加企業(yè)負(fù)擔(dān)，供熱企業(yè)需改變新的管理方式。結(jié)合供暖現(xiàn)狀、相關(guān)政策、民生情況以及供暖行業(yè)的三大挑戰(zhàn)，太陽能蓄熱式電暖器應(yīng)運(yùn)而生。

3 太陽能蓄熱式電暖器的原理和性能特點(diǎn)

3.1 原理

太陽能蓄熱式電暖器在白天直接利用太陽能進(jìn)行加熱；夜間時(shí)蓄熱體利用白天儲(chǔ)存的熱量進(jìn)行續(xù)放熱，使能量利用率達(dá)到最大化，熱量不足夠時(shí)采用電能持續(xù)加熱，保證24小時(shí)持續(xù)放熱，保障良好的供暖效果。

本文介紹的太陽能蓄熱式電暖器以太陽能板轉(zhuǎn)化的電能為電源，以熱管為加熱元件，以蓄熱體為蓄熱介質(zhì)。蓄熱體采用蜂窩狀最大限度增加蓄熱表面積，蓄熱和放熱同時(shí)進(jìn)行，無有害氣體放出。

3.2 性能特點(diǎn)

(1)以太陽能轉(zhuǎn)換的電能為電源，且白天幾乎不用電，夜間使用電能也是低谷用電，大大降低了對(duì)電的使用，減少電費(fèi)，并且整個(gè)供暖運(yùn)行過程無污染產(chǎn)生，非常環(huán)保。

(2)熱管與蓄熱體鑲嵌式貼合的設(shè)計(jì)(見圖1)，確保了傳熱和蓄熱的最高效率，熱管工作時(shí)，熱管表面最高溫度可達(dá)250℃，蓄熱體能夠儲(chǔ)存足夠的熱量，嚴(yán)格的控溫確保24小時(shí)室內(nèi)處于恒溫狀態(tài)16～25℃，體驗(yàn)舒適的溫度。

圖1 鑲嵌式熱管與蓄熱體

(3)自動(dòng)開關(guān)和控溫閥相配合，安全自主在太陽能供電與電源間轉(zhuǎn)換(見圖2)，更好的節(jié)約電能，控溫閥更會(huì)在箱體外殼溫度到達(dá)40 ℃時(shí)自動(dòng)斷掉整個(gè)太陽能蓄熱式電暖器的電源，確保住戶的人身安全，當(dāng)住戶有事外出幾個(gè)小時(shí)時(shí)不用擔(dān)心暖器發(fā)上意外。

圖2 太陽能供電與電源間的轉(zhuǎn)換

(4)外觀整潔大方，外形呈長(zhǎng)方體狀且整個(gè)暖器占地面積小，便于安放；箱體自帶把手，移動(dòng)方便，可選擇在日照較多的地方安放，蓄熱體外層有保溫層(見圖3)。

圖3 蓄熱體外層的保溫材料

3.4 同類型電暖器比較

30m2的同類型電暖器比較見表1。

表1 30m2的同類型電暖器比較

現(xiàn)在傳統(tǒng)的家用價(jià)格低的小牌電暖器會(huì)出現(xiàn)功率不足，加熱范圍小，加熱時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)熱不達(dá)標(biāo)，而且還會(huì)有一定的安全隱患等問題；而那些大牌的電暖器往往會(huì)用一些更昂貴的材料去提高成本進(jìn)而賺取更多的利潤(rùn)，有些額外的東西對(duì)于普通老百姓來說是不必要的，而且這對(duì)于我們大部分消費(fèi)者是負(fù)擔(dān)不起的。

相比于現(xiàn)在傳統(tǒng)的家用電暖器，我們的以太陽能為能源的新型電暖器更加的環(huán)保節(jié)能，當(dāng)天氣好時(shí)可以直接采用太陽能來蓄熱，而在陰天時(shí)又可以(利用蓄電池中儲(chǔ)存的電能)采用接通電源的方式來繼續(xù)供熱，大大改善了用戶對(duì)與用電方面的擔(dān)憂。其次太陽能電暖器相較于其他傳統(tǒng)電暖器擁有能高效的發(fā)熱效率還擁有更低的價(jià)格，同時(shí)也避免了箱體過熱等安全隱患。

4 結(jié)論

雖然現(xiàn)在市場(chǎng)中有很多不同類型的電暖器供大眾選擇，但是大多都是以電能為主，供暖本就要求24小時(shí)持續(xù)供暖，尤其在寒冷地區(qū)對(duì)供暖效果的要求更高，如果住戶都選擇以電能為主的電暖器，這將給地區(qū)電網(wǎng)和國(guó)家電網(wǎng)帶來壓力；部分集中供熱(鍋爐房)被淘汰了，但仍有集中供熱存在，不僅供暖效果不理想，更重要的是給環(huán)境帶來極大的污染的同時(shí)也會(huì)消耗更多的化石燃料和不可再生的煤資源。而太陽能蓄熱式電暖器不僅利用電能少，在低谷用電，為地區(qū)和國(guó)家電網(wǎng)減少壓力，而且采用太陽能發(fā)電環(huán)保無污染，太陽能長(zhǎng)久且清潔，減少對(duì)不可資源的使用，由此可見，太陽能蓄熱式電暖器的發(fā)展前景很可觀。