农村太阳能自动控温采暖装置

隋 缘

(天津师范大学 电子与通信工程学院，天津 300384)

1 引言

张双奇博士[1]调研得到2014 年北方15 省(直辖市)农村地区采暖散煤消耗量1.1036×108t，燃煤取暖造成大量的SO2、NOx、CO、PM2.5、CO2，其排放量分别为41.43×104t、35.24×104t、787.27×104t、81.20×104t、32318.00×104t，其中：北京、天津、河北、山西等2014年散煤消耗量分别为527.8×104t、87.2×104t、1362.4×104t、2061.6×104t。近年来，每到冬季采暖季节，让人们深恶痛绝的雾霾频发，在绿色环保的市场企盼及国家政策引导下，核能供暖、中深层地热、工业余热、热泵供暖、沼气供暖、生物质热风供暖、矿井水供暖等绿色供暖技术和清洁供暖技术迅速涌入市场[2]，但这些供暖方式在农村地区基本无法实现。在农村地区实行煤改气、煤改电的采暖工程，可以起到降低环境污染的作用。电热瓷砖、电热膜、发热电缆、环流散热器、电锅炉及地源热泵等电采暖方式，投资和运行成本较高[3]；天然气采暖的壁挂炉农村居民对其选型不了解，同时，还存在“气荒”无法取暖的风险[4,5]。张娅玲等[6]提出了太阳能热泵双源复合供暖系统；蔺瑞山等[7]设计了“热管式真空管集热器、相变材料和水”组成的相变储热太阳能采暖装置；牛高云等[8]进行了槽式太阳能与电锅炉互补采暖系统设计；任洪国等[9]提出了严寒地区太阳能光热-光电集成采暖系统设计；李金平等[10]设计了甘南臧区被动式阳光间和太阳能集热器循环加热采暖系统；这些采暖系统在北方地区均发挥了重要作用，但大多数是针对城镇集中供暖，对农村居住比较松散地区适应性存在一定的缺陷。笔者针对农村地区多数家庭房屋密闭性差、分散的居住特点，设计了以家庭为单元的太阳能与管道电磁加热自动控温采暖装置，达到了既满足采暖的需要，又节约采暖费用的目的。

2 太阳能自动控温采暖装置工作原理

采暖时，起动采暖系统中的管道泵，使太阳能热水器中的热水进行循环，当热水温度低于设定的阈值时，通过温度传感器感应开关启动管道电磁加热器对管道热水进行加热，当热水温度高于设定的阈值时，通过温度传感器感应开关关闭管道电磁加热器。

3 太阳能自动控温采暖装置所用材料

外径21.25 mm、内径15 mm的镀锌钢管；CS-19H16疏水阀；德鲁普DS15/6热水循环屏蔽泵；睿控RUIKONG电热产品管道加热器；Q11F-16P/R手动内螺纹浮动直通流量软密封不锈钢(304、316)两片式球阀，温度传感器感应开关；温度传感器；暖气散热器。

4 太阳能自动控温采暖装置构成

太阳能自动控温采暖装置组成分为加热系统、管输系统、温控系统、散热系统，加热系统包括太阳能加热器和管道电磁加热器；管输系统包括管道、疏水器、阀门；温控系统包括温度传感器感应开关、温度传感器、导线、220 V两相交流电源；散热系统为所需的暖器散热器。各组件的安装次序如图1所示。

1-太阳能热水器；2、4、6、8、14、16、18、20-管道；3、17-阀门；5-第一疏水器；7-管道泵；9-管道电磁加热器；10-温度传感器感应开关；11-温度传感器；12-导线；13-220V两相交流电源；15-暖气散热器；19-第二疏水器

图1太阳能自动控温采暖装置示意

使用时先打开第一阀门3、第二阀门17，启动管道泵7，并使电磁加热器9处于工作状态，然后在温度传感器感应开关10设置所需室内温度并启动温度传感器11，当室内温度低于设定温度时，电磁加热器9处于加热状态，当室内温度高于设定温度时电磁加热器9停止加热。

5 应用情况

农村太阳能自动控温采暖装置用太阳能和管道电磁加热装置配合进行农村居民采暖，在农村150余户应用后达到既满足采暖的需要，又节约采暖费用的目的；同时热水器里面的水还可用于洗脸洗脚等其他用途。一个采暖周期的采暖费用仅为800元左右，远远低于燃气采暖(3000元左右)、电热采暖(4000元左右)的费用。

6 结论

农村太阳能自动控温采暖装置原料的购买方便、改造安装简单，采暖、节能效果明显，具有很好的推广应用价值。