太陽能采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
我國是太陽能資源十分豐富的國家，為太陽能的利用提供了很好的條件。目前，太陽能在建筑中的利用主要有太陽能的低溫?zé)崂煤吞柲芄怆娂夹g(shù)，從我國的實(shí)際情況和居民的承受能力看，光電技術(shù)成本過高，暫時(shí)還不適合在建筑節(jié)能中應(yīng)用，太陽能在建筑中的熱利用，尤其是利用太陽能進(jìn)行采暖是利用太陽能進(jìn)行建筑節(jié)能的現(xiàn)實(shí)手段和有效方法。
利用太陽能進(jìn)行采暖，可以將太陽能被動式應(yīng)用與主動式應(yīng)用結(jié)合起來使用，使系統(tǒng)達(dá)到較好的節(jié)能和使用效果。
1、被動式應(yīng)用——太陽房技術(shù)所謂被動式應(yīng)用就是利用房屋結(jié)構(gòu)本身來完成太陽能的集熱、蓄熱和放熱功能。主要是利用南或者屋頂?shù)拇皯羰龟柟膺M(jìn)入室內(nèi)，靠室內(nèi)的蓄熱結(jié)構(gòu)來蓄積太陽能，或者直接利用蓄熱外墻來完成對太陽能的蓄積。目前，常用的被動式用法主要有以下三種：直接收益式系統(tǒng)、集熱——蓄熱墻式系統(tǒng)、附屬溫室式系統(tǒng)(陽光間)。具體使用中，可以將三者結(jié)合使用，皇明公司宿舍樓采用直接收益式和附屬溫室式系統(tǒng)相結(jié)合的方式，使用效果良好。
1.1直接收益式系統(tǒng)該宿舍樓的客廳位于陽面，陽光可照射到的地面和墻體采用混凝土做成蓄熱結(jié)構(gòu)，白天利用其蓄積太陽能，晚間這些表面又成為散熱表面，南向開設(shè)了較大的采光面積(落地窗)，為防止夜間散熱過多，采用雙重窗簾進(jìn)行保溫，同時(shí)，又是夏天的遮陽措施。
1.2附屬溫室式系統(tǒng)(陽光間)
該宿舍樓的臥室采用附屬溫室式系統(tǒng)(陽光間)，這種系統(tǒng)是直接受益和集熱墻技術(shù)的混合產(chǎn)物。其本體結(jié)構(gòu)是將陽光間(陽臺)附建在房子南側(cè)，中間用一堵墻把房子與陽光間隔開。實(shí)際上在一天的所有時(shí)間里，附加陽光間內(nèi)的溫度都比室外溫度高，因此，陽光間既可以供給房間太陽能，又可以作為一個緩沖區(qū)，減少房間的熱損失，使建筑物與陽光間相鄰的部分獲得一個溫和的環(huán)境。由于陽光間直接得到太陽的照射和加熱，所以它本身就起著直接受益系統(tǒng)的作用，白天當(dāng)陽光間內(nèi)空氣溫度大于相鄰的房間溫度時(shí)，通過開門(窗或墻上的換熱扇)，將陽光間的熱量通過對流傳入相鄰的房間，其余時(shí)間關(guān)閉。
2、主動式應(yīng)用——太陽能低溫?zé)崴匕遢椛涔┡Ｒ?guī)的散熱器供暖系統(tǒng)(常暖系統(tǒng))以對流熱為主將散熱器沿外墻設(shè)置在窗下，雖然有利于短捷加熱因保溫和氣密性能比外墻較差的外窗所導(dǎo)致的下降冷空氣，形成上升熱氣流，維持外窗合理溫度，防止其過冷輻射和冷空氣直接作用于人體的不利影響;但散熱器后的外墻往往被過度加熱，相應(yīng)增加其熱損失，而且室內(nèi)熱空氣上浮，形成常暖房間上熱下冷，頂棚下存在熱空氣停滯層，其有益熱效果差而往往導(dǎo)致樓板傳導(dǎo)熱損失太大。常暖系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)所采用的熱水為高溫水(80℃~90℃)，若要求太陽能熱水系統(tǒng)提供高溫時(shí)，則該系統(tǒng)的熱效率將大大下降。
地板輻射采暖是配合太陽能采暖的最好的一種形式，地板輻射采暖是把金屬或者系統(tǒng)管道埋于地下，靠整個地面和室內(nèi)的熱交換來使采暖房間達(dá)到設(shè)計(jì)溫度。由于地板輻射采暖其散熱面積大，而且主要的熱交換方式為輻射換熱，增加了人員的舒適性，所以，地板輻射采暖要求的供水溫度比較低，一般低于65℃，而且目前地板輻射采暖，其做法通常是利用3~5cm的豆石沙漿做填充層，使地面本身就是一種蓄熱結(jié)構(gòu)，增加了系統(tǒng)的熱惰性，所以，不論從地板輻射采暖的使用條件，還是其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，都特別適合與太陽能結(jié)合使用。
2.1低溫?zé)崴匕遢椛涔┡慕Y(jié)構(gòu)
低溫?zé)崴匕遢椛涔┡Y(jié)構(gòu)如圖所示。保溫層的作用是減少熱量向下傳遞，多采用聚苯乙烯泡沫制成，邊角保溫材料選用15kg/m3的聚苯乙烯板，成80mm左右寬，厚度在5~8mm，有良好的彈性，沿墻腳鋪設(shè)一圈，用苯板壓在墻根處，起保溫及補(bǔ)償砼的膨脹作用。加熱管材目前多采用耐高溫、耐高壓、耐老化、耐腐蝕的柔性塑料管(如交聯(lián)聚乙烯管)。
2.2管道的走向地面輻射采暖系統(tǒng)的管路走向，依外墻的散熱量不同而分為回字型、直列型二種。當(dāng)外墻無門或窗戶，或者回路的四周散熱量相等時(shí)，選用回字型走向，采用這種方式產(chǎn)生的熱分布最均勻，施工方便且管道易于輔設(shè);當(dāng)四周外墻一面有門或窗時(shí)，選用直列型走向，這種方式考慮熱水先流經(jīng)這面外墻，這樣鋪設(shè)有利于熱補(bǔ)償，例如有大門或長窗的外墻。
2.3太陽能系統(tǒng)的運(yùn)行方式
(1)集熱器采用聯(lián)集管集熱器串并聯(lián)溫差循環(huán)的運(yùn)行方式，即t1為檢測集熱器出水口水溫(高溫)，t2為檢測水箱下循環(huán)口水溫(低溫)，當(dāng)t1與t2的差值達(dá)到控制系統(tǒng)設(shè)定的溫差時(shí)，循環(huán)泵1啟動，開始循環(huán)，水箱中冷水進(jìn)入集熱器，集熱器中熱水進(jìn)入水箱;當(dāng)t1與t2的差值小于設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)控制循環(huán)泵停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)水箱溫度大于65℃時(shí)，系統(tǒng)停止運(yùn)行。
(2)本系統(tǒng)具有水溫水位顯示及自動加溫功能，水箱中裝有電加熱器，在本系統(tǒng)中，設(shè)定加熱溫度為40℃，停止溫度為50℃，即當(dāng)水溫低于40℃時(shí)，電加熱自動啟動，溫度達(dá)到50℃時(shí)，停止加熱。
2.4地板輻射供暖的原理t3為房間內(nèi)溫度探頭。設(shè)計(jì)房間內(nèi)溫度為15℃，當(dāng)房間內(nèi)實(shí)際溫度小于15℃時(shí)，控制系統(tǒng)2控制循環(huán)泵2啟動;當(dāng)溫度大于18℃時(shí)，循環(huán)泵2停止轉(zhuǎn)動。
2.5地板輻射供暖的特點(diǎn)
(1)舒適：地板低溫輻射供暖以地板為散熱面，通過熱輻射作用加熱室內(nèi)物體及四周墻壁，使室內(nèi)溫度均勻、穩(wěn)定，形成符合人們生活及生理活動溫度條件的最佳室內(nèi)環(huán)境.
(2)節(jié)能:在地板輻射供暖中，主要以輻射方式傳熱，同時(shí)伴有對流傳熱，衡量地板輻射供暖效果通常以實(shí)感溫度作為標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)感溫度標(biāo)志著在輻射供暖的環(huán)境中，人或物體受輻射對流換熱結(jié)合作用時(shí)，以溫度表現(xiàn)出來的實(shí)際感覺。實(shí)測證明，在人體舒適度范圍內(nèi)，實(shí)感溫度可以比室內(nèi)環(huán)境溫度高2~3℃，因此，在保持同樣舒適感的前提下，地板輻射采暖的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度可以比對流采暖降低2~3℃，房間熱負(fù)荷相應(yīng)減少，可節(jié)省供熱能耗20%左右。
(3)衛(wèi)生：采用地板輻射供暖，可消除普通散熱器積塵面灰塵飛揚(yáng)的現(xiàn)象，保持室內(nèi)的清新環(huán)境。
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