主动式太阳能采暖系统利用太阳能集热器与载热介质经蓄存及设备传送向室内供热,是太阳能采暖的一种类型,其命名与被动式太阳能采暖系统相对应。此系统由太阳能集热器、储热装置、传递设备、控制部件与备用系统组成。集热器吸收太阳辐射使集热器内的载热介质如水或空气的温度升高,由水泵或风机传送至储热装置内,根据控制温度经过热交换器或直接送至散热装置向室内供热,并有备用系统为阴天及供热不足时使用。
主动式太阳能采暖系统需要动力系统而被动式太阳能采暖系统则需要被动式太阳房完全依靠太阳能采暖,不用其他辅助能源。主动式太阳房用水泵或风机把经太阳能加热过的水或空气送入室内,达到采暖的目的。 太阳能光热...
太阳能蓄能采暖分为当天蓄能采暖、周蓄能采暖、跨季蓄能采暖 当天蓄能采暖 当天蓄能采暖指利用太阳能集热器将当天的热能收集到水箱内储存起来,满足建筑末端的供热需求。 周蓄能采暖 周蓄能采暖指利用太阳能...
辅助能源的介绍:燃油锅炉、燃气炉、生物质锅炉、燃煤锅炉、电加热、(水箱内置电加热或外置电加热器)、热泵。燃煤锅炉启停时间长,出力调整较困难,较难实现自控或无人职守,有环境污染问题;燃油、燃气锅炉控制方...
太阳能采暖系统应用现状和发展 一. 前言 随着国民经济的发展, 能源需求量日益增加, 能源利用情况紧张, 而常规能源的大量使 用必将对环境造成不利影响。太阳能作为可再生能源的一种, 取之不尽,用之不竭,同时又 不会增加环境负荷, 将成为未来能源 结构 中的重要组成部分。 我国属太阳能资源丰富的国家 之一,年辐射总量大约在 3300-8300MJ/ (m2.a),全国 2/3 以上面积地区年日照小时数大 于 2000h,每年陆地接收的太阳辐射能相当于 2.4 万亿吨标准煤,具有太阳能利用的良好条 件。在建筑能耗中,生活热水、供暖能耗占了相当的比例,利用太阳能来满足生活热水、供 暖这些低品位能耗的要求具有巨大的 节能效益,因此,太阳能采暖技术越来越受到人们的重 视。 二. 太阳能采暖系统概况 1.太阳能采暖系统原理 太阳能采暖系统是指以太阳能作为采暖系统的热源, 利用太阳能集热器将太阳能转换成
对于用于太阳能供热的主动式太阳能系统,通常有以下几方面组成
太阳能集热器是太阳能供暖系统的核心部件。在太阳能供暖系统中采用的集热器主要是经过改进的平板集热器、真空管集热器和复合抛物面(CPC)集热器。综合考虑集热器保温性能和安全可靠性,集热器和供暖末端的组合形式各不相同。我国太阳能供暖中利用最多的是平板集热器和真空管集热器。
目前对主动式太阳能供暖系统中集热器的研究主要集中在: 集热器与建筑一体化设计,以实现建筑供暖的同时保证建筑美观; 集热器改进,以提高效率和集热温度; 系统集热器面积的优化; 集热器最佳安放倾角等。
由于太阳辐射具有间歇、不稳定性,一定时期内的供暖需求又具有连续性和稳定性的特点,为了保证太阳能供暖系统的稳定和可靠性,满足供暖舒适性的要求,必须设置辅助热源。当前太阳能供暖系统的辅助热源形式主要有电加热器、燃油锅炉、天然气锅炉、燃煤锅炉、生物质锅炉、城市热网、工业余热、热泵等。
太阳辐射的周期性和不稳定性使得太阳能与供暖需求出现了时间上的不匹配性,为了解决此问题,充分发掘太阳能资源潜力,太阳能供暖系统中常常需要配置蓄热装置。按照蓄热时间长短,蓄热装置有短期蓄热和长期蓄热之分;按照蓄热机理,蓄热装置有显热蓄热、潜热蓄热和化学蓄热之分。对于短期蓄热,主要的蓄热方式有蓄热水箱和相变蓄热; 对于长期蓄热尤其是跨季节蓄热,较为常用的是显热蓄热装置,主要是热水蓄热、地埋管蓄热、含水层蓄热以及砾石 - 水蓄热。
现代社会,随着对居住办公环境质量要求的提升,以及对环境控制更加精确性的要求,被动式太阳能利用己经越来越不能满足要求,因此需要更多的太阳能能源利用、更复杂的设备组合和更精确的控制,包括光热和光电的综合利用,于是主动太阳能技术以及其对应的建筑由此产生。主动式太阳能指的是利用外部技术手段对太阳能进行收集、存储、利用,为建筑本身提供能源的利用形式。主动式太阳能目前主要应用在建筑上,为建筑本身提供热量,包括太阳能热水、太阳能空调、太阳能通风、光伏发电等。目前国际上主要使用的有太阳能热利用系统以及太阳能光伏发电系统。按系统使用类型划分,主动太阳能有以下几种类型
在朝南或西屋面上布置太阳空气集热器,集热器里面的空气被加热后通过碎石贮热层后由风机送入房间以采暖,同时设置辅助热源和控制调节装置以保证能源的稳定供给,是一种以利用太阳能光热为主的建筑形式。
热水集热式地板辐射采暖兼生活热水供应系统是在屋顶或南向墙面设置收集太阳能的集热器,热媒水通过集热循环水泵,辅助蓄热水箱,供热水箱,采暖循环水泵;辅助热源和水循环泵,辅助加热换热器,地板辐射采暖盘管等向房问传热并提供生活热水。
兼有供暖、制冷功能,是一种把太阳能光热和光能转换成其他能源的典型利用。由于空调能源消耗量大,节能效率大,如何把太阳能的光热和光能合理转换成空调制冷热的能源供给是非常有意义的事情。
即将太阳能直接转换为高级能源——电能,地球所接受的太阳能功率,平均每平方米为1353千瓦,也就是说,太阳每秒钟照射到地球上的能量约为500万吨煤当量,比目前全世界人类的能耗量大3。5万倍。随着一体化的推广,在国外已有将太阳能电池与房屋的屋面结合在一起的事例,即建筑的屋面瓦就是太阳能发电设备的光电池,不需要其它任何装置。
它是指建筑物所需的常规能源消耗为零,全部能源供应均来自太阳能。这种100%靠太阳能供给的建筑,可以不需要电、煤气、木材或煤,这样就不需要烟囱和取暖炉,也没有有害的废气排入空气中,利于保护环境,是新一代最理想的太阳能建筑。
暖通节能设计要点之采暖系统的设计:
采暖系统设计得合理,采暖系统才能具备节能运行的功能。无论是住宅还是公建,合理设计节能采暖系统的主要原则有:一是采暖系统应能保证对各个房间(楼梯间除外)的室内温度能进行独立调控;二是便于实现分户或分室(区)热量(费)分摊的功能;三是管路系统简单、管材消耗量少、节省初投资。因此,对所有民用建筑室内热水集中采暖系统的设计都要满足上述三个原则的要求。
(1)新建住宅热水集中采暖系统应采用共用立管、分户独立循环的系统,常用的采暖系统形式如下:
1)下供下回(下分式)水平双管系统。
2)上供上回(上分式)水平双管系统。
3)下供下回(下分式)全带跨越管或装设分配阀(H阀)的水平单管系统。
4)放射双管式(章鱼式)系统。
5)低温热水地面辐射供暖系统。
(2)公共建筑的集中采暖系统管路宜按南、北向分环布置,常用的采暖系统形式如下:
1)上供下回垂直双管系统。一般用于四层及四层以下的建筑。
2)下供下回垂直双管系统。一般用于四层及四层以下的建筑。
3)上供下回全带跨越管(或装置H分配阀)的垂直单管系统。一般用于五层及五层以上建筑。立管所带层数不宜大于十二层。
4)上供下回垂直单双管系统。一般用于十二层以上的建筑,也可应用于四层以上的建筑。组成单双管系统的每一级双管系统不应超过四层。
5)水平双管系统。该系统一般用于低层大空间采暖建筑(如汽车库、大餐厅等)。各环路负荷应尽可能均衡,各环路管径应不大于DN25.
6)水平单管系统。一般用于低层大空间采暖建筑,当需要单独调节散热器散热量时,应采用全带跨越管(或装置H分配阀)的水平单管系统,否则可采用水平串联式系统。
7)低温热水地面辐射供暖系统。公共建筑中的高大空间如大堂、候车(机)厅、展厅等处,宜采用辐射供暖方式,或采用辐射供暖作为补充。当与散热器系统合用时,应注意其对水温和水压的不同要求,必要时应分开设置。
8)高层建筑竖向分区供暖系统。适用于系统静水高度超过50m、或外网供水压力低于系统静水压力、或超过散热器的承压能力的采暖系统。低区系统的高度取决于室外热网的压力和散热器的承压能力,可能情况下应尽可能利用外网压力,降低高区负荷。当热媒为低温热水时,宜采用板式换热器进行换热。
9)高层建筑直连供暖系统。当热网供水压力不能满足系统运行要求、或者热网静水压力低于系统静水高度,并且热网供水温度较低时,宜采用直连供暖技术使建筑采暖系统与外网直接连接。高层直连供暖技术由加压泵组和压力隔断的专利技术构成,第一代的压力隔断产品为断流器和阻旋器,系统为开式运行;第二代的压力隔断产品为阻断器,系统闭式运行,安装高度不受限制。
(3)在选配供热系统的热水循环泵时,应计算循环水泵的耗电输热比(EHR),并应标注在施工图的设计说明中。EHR值应符合下式要求:
EHR = N/Qη
EHR≤A(20.4+αΣL)/Δt
式中:N-水泵在设计工况点的轴功率,kW;
Q-建筑供热负荷,kW;
η-电机和传动部分的效率,按表1选取;
Δt-设计供回水温度差,℃,按照设计要求选取;
A-与热负荷有关的计算系数,按表1选取;
ΣL-室外主干线(包括供回水管)总长度,m;
a-与ΣL有关的计算系数,按如下选取或计算:
当ΣL≤400m时,a = 0.0115;
当400<ΣL<1000m时,a = 0.003833 + 3.067/ΣL;
当ΣL≥1000m时,a = 0.0069.
表1电机和传动效率及EHR计算系数