太阳能供热系统在建筑中的应用

王丽静　韩恒梅

(平顶山工业职业技术学院，河南平顶山　467001)

太阳能供热系统在建筑中的应用

王丽静韩恒梅

(平顶山工业职业技术学院，河南平顶山467001)

摘要:以天石公寓楼工程为例，介绍了太阳能供热系统的组成部分，阐述了太阳能供热系统的施工方案，并总结了方案实施过程中的关键技术及创新点，指出太阳能供热系统结构简单、使用方便、高效清洁，符合绿色环保的要求。

关键词:太阳能，供热系统，集热器，管道

0　引言

我国城市建筑每年消耗大量的能源，到2020年建筑面积有望增加到690亿m2，可能消耗约11亿t标准煤。城镇建筑每年仅采暖一项的耗能占全国总能耗的11.5%。为倡导国家提出的绿色建筑目标，在建筑行业大力开发新能源，着力降低城镇建筑的能源消耗率就成为一项紧迫的任务。太阳能是一种自然洁净的能源，在建筑物中安装使用节能高效的太阳能供热系统，可实现绿色节能的建筑目标。据估算，到2020年，这一节能规模可达约2.4亿t标准煤。

1　工程概况

平顶山土建处施工的天石公寓楼工程已采用太阳能供热系统，该建筑高度36.2 m，建筑4层局部5层，面积为3 000 m2，砖混结构。平顶山地区属于太阳能辐射三类地区，辐射所发出的热量相当于标准煤燃烧170 kg～200 kg。使用太阳能供热系统时，夏季可提供生活所需的全部热量，冬季可提供所需热量的70%，辅助使用其他热源提供剩余30%的热量，即可满足冬季生活用的采暖及热水供应。

2　供热系统组成

太阳能供热系统由太阳能集热器、水箱、热水供应系统、自动控制系统、连接管道等组成。

2.1太阳能集热器

通过水作为太阳能集热器收集太阳能转化为热能的载体，经过一系列循环管路，最终储存在储热水箱中，提供给居民住户随时进行使用。设置有两个储热水箱，一个是用来储存热水的水箱，供应给居民生活方面使用;还有一个是主要用来进行采暖和制冷方面使用的膨胀水箱。在安装方面，集热器安装于较高位置，水箱安装在低于集热器的较低位置，从而保证水的自然循环，停用系统时集热器内随即排空，无水存在，有利于太阳能的顺利采集，避免出现冻结时期系统内存水冻胀引起集热系统的破裂，提高了用户使用太阳能的安全方便性，增强了太阳能的使用效率。

2.2自动控制系统

在安装的太阳能供热系统中设置相应参数，通过智能自动控制识别光线的强、弱、有、无，当参数达到一定界限时，系统会自动持续监测水箱内的水温，若水温过低，会自动开启辅助热源进行加热;通过循环保温，使供热系统达到供水的恒温、恒压;水位的高低也可进行自动控制;控制系统的显示屏会显示即时的状态和功能;此系统还设置有漏电时的自动断电保护、过载时的短路切断保护、无水时的防干烧保护、高低压保护、频繁多次启动保护等多种保护措施，以此来保障该系统的可靠运行以及使用者的生命安全。如果供热系统在运行过程中出现故障，监控系统的显示界面会自动显示故障参数代号，通过查询相应的设备运行情况，可以有效地进行维修。

2.3热水供应系统

本系统使用恒温恒压和自动循环水的装置，在使用终端始终维持有恒定的水温和足够的压力，保证使用热水能够达到随时打开就有足够的温度，即便长时间使用也能保证水温，避免出现供水时水温不达标或水压不够断水的现象，影响到住户的正常使用。

3　供热系统的实施方案

天石公寓楼工程的作业方法采取流水施工，供热系统的施工方案如下。

3.1全玻璃真空管集热单元安装

1)由工厂预制集热器单元使用的合适支架，在现场进行施工放线，确定集热器单元支架的安置位置。2)将预制的集热器及配套使用的支架在现场首先进行质量检验，经检验确保质量满足要求后再进行施工安装。

3.2储水箱安装

1)在集热器支架定位安装的同时，进行储水水箱安装的基础施工工作。储水的水箱和支架在工厂进行预制，运抵现场后首先进行质量检验，再进行使用。2)水箱的施工安装、保温、作业过程:工厂按图加工、制作→汽车运输→定位→支架固定→支架防锈处理→基础处理→水箱试水检漏→全面质量检查→厂专业人员现场聚氨酯发泡保温→保温层外保护搭接缝防水处理→清洗→完成配管及附件安装。

3.3管道安装

依施工进度表顺序，分别进行天面循环管、供水管安装。由专业施工组根据相关标准、规范完成管道安装等工作，安装完成后的试压与验收按《采暖与卫生工程施工及验收规范》进行。

3.4具体施工内容安装

1)集热器支架安装见表1。

表1　集热器支架安装表

2)水箱安装见表2。

表2　水箱安装表

3)集热器单元组装见表3。

表3　集热器单元组装表

4)管道安装见表4。

表4　管道安装表

5)管道保温见表5。

表5　管道保温表

4　解决的关键问题和创新点

4.1解决的关键问题

1)提高建筑内的居住质量。在建筑中安装此套系统，通过前期一次性的资金投入，可以达到今后长时期受益的效果，一年四季的采暖和热水供应都能基本得到解决，通过使用这种高效环保的新能源，住户的居住质量得到了改善，生活环境的改善也会随之提高居民的舒适度和满意度。

2)实现全年使用。太阳能作为一种自然存在的能源，高效清洁、使用方便。利用太阳能集热器，方便地实现了太阳能向可使用的热能的转换。由保温装置通过水的自动循环，保证建筑内用户随时能够使用适宜温度的水，达到了满足全年热水使用的目标。

4.2创新点

1)太阳能集热器能超低温差传导，具有防冻抗风、防漏防垢的功能，能够在承压的状态下运行。玻璃热管通过特殊的工艺处理，若在使用过程中发生损坏，并不会影响到系统的正常运行。供热系统的集热器及其支架通过合理的设计，在发挥其功能作用的前提下，与周围的景观尽可能完美融合，同时还可兼作屋顶的隔热层。

2)本系统采用恒温恒压和自动循环装置，确保用户使用终端维持有恒定的水温和足够的压力，保证使用热水达到即开即热，避免出现供水使水温不足或水压不够断水的现象，影响到住户的使用。

3)在冬雨季节或无太阳光照的夜间，仅用太阳能无法满足住户居民的热能使用需要时，此供热系统还可结合辅助热源低温热泵一起使用，由辅助低温热泵提供热源不足的部分，使整套系统仍正常工作，保障居民的生活需要。

4)绿色环保。太阳能作为一种洁净的可再生能源，无环境污染。

5　系统效益分析

天石公寓楼供热工程总造价70万元，建筑面积3 000 m2，采用200 m2集热器，折合单价为3 500元/m2，每天收集太阳能约为300 kWh，相当于50 m3天然气。按天然气单价3.8元/m3算，每天节约190元，如按照电价1元/kWh，则每天节约300元。

6　结语

太阳能作为一种可再生的清洁能源，具有其他能源无可比拟的优势，不需要进行开采，不会污染环境和破坏生态平衡，无论任何地区都可开发使用，符合国家倡导的建筑行业绿色节能环保的要求。此套太阳能供热系统的供热效率高、结构简单、使用方便、高效清洁，是现代节能建筑的能源使用方向。

参考文献:

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Application of solar heating system in building

Wang Lijing Han Hengmei
( Pingdingshan Vocational College of Industry，Pingdingshan 467001，China)

Abstract:Taking Tianshi apartment building engineering as an example，the paper introduces organization solar heating system components，describes construction scheme of solar heating system，summarizes critical implementation techniques and creative points，and finally points out advantages of solar heating system，such as simple structure，simple utilization，high efficiency cleaning，and meeting green and environment protecting demands.

Key words:solar energy，heating system，collector，pipeline

作者简介:王丽静(1982-)，女，讲师

收稿日期:2015-11-24

文章编号:1009-6825( 2016) 04-0209-02

中图分类号:TU201.5

文献标识码:A