绿色环保供暖装置系统分析

王婧璇,战洪仁

(沈阳化工大学，能源与动力工程学院，辽宁 沈阳 110142)

冬季采暖是中国北方居民的生活需要。暖气是一种社会服务，解决了中国北方冬季取暖的基本需要。然而，由于冬季取暖季节市场对煤炭的大量需求，导致了不可再生资源的大量短缺。又由于供暖时煤燃烧产生的大量有害气体对环境造成的极大污染是产生雾霾的原因之一，同时影响了人类的健康。如今中国各个城市正严重受到雾霾污染，在这些城市中尤其以“东北”“华北”“西北”各城市尤为严重。而产生的雾霾污染最大的原因就是由在这些省份冬季供暖所产生。每当进入冬季这些省份就进入了漫长的采暖期，在这一百多天的供暖期里各大供热企业及各种小锅炉每天都在像空气中排放着燃煤产生的浓烟，让百姓苦不堪言，生活在雾霾之中。针对这些问题，本装置利用热管的高效导热技术以及太阳能这种可再生能源，打造一种新型的绿色环保供暖装置，实现了能源的合理利用，降低煤炭燃烧排放。保护和改善环境，保障人民健康，促进生态文明建设。热管的运用范围相当广泛是一种新型散热装置中的高效导热元件应用于航天、各式热交换器、冷却器、天然地热等行业。

热管是一种高效传热的元件且太阳能是一种可再生能源，因此如何合理利用高效能源和可再生能源，成为了研究领域的重要课题。我们把太阳能和热管技术应用在地暖中，可以节省大量煤炭资源，为国家环保事业做贡献，符合节约资源保护环境的基本国策。

1 装置原理以及先进性、科学性

1.1 装置原理

绿色环保供暖装置工作原理如图1所示：

①太阳能集热器；②热开关；③热管；④导线；

本课题的系统主要利用太阳能发电原理和热力学定律，通过太阳能集热器将光能转换成热管热能加热的过程。本产品增加了②热开关可以控制室内所需要的温度。在白天主要由①太阳能集热器吸收太阳能并通过导线将太阳能转化为电能，既能给③热管加热又能使⑤蓄电池储电；到了晚上无光的时候我们可以利用⑤蓄电池给③热管加热也能达到同样的效果。余下的电能还可以给家里的⑦灯或者其他家电供电实现了资源的合理利用，而且更加干净、安全。创造绿色能源、实现美好生活。

1.2 科学性

本产品作为一种新型热管式地暖，利用太阳能技术来营造一个绿色，清洁环保装置。太阳能是一种可再生能源，在当今世界有着无限的发展前景。热管是一种新型的高效传热元件，利用传热原理，热管内的液体经过蒸发冷凝的方式散发热量[1]。热管在这一热量转移的过程中散发热量使整个室内充满温暖。

1.3 先进性

绿色环保供暖装置在普通供暖的基础上进行了创新，规避了对煤的使用，大大节约了不可再生资源的。在生活使用过程中更加的安全环保不必像传统供暖一样定期清洗消耗人力物力，增加了使用寿命，更加快捷方便。而且相比于传统地暖成本较低，另外本系统增加了蓄电池和热开关，蓄电池可以使太阳能转化的电能也可以储存起来；热开关可以调节温度，合理利用资源，无论是在生产还是生活中都可以安心使用。当今市场太阳能与热管技术尚未应用到供暖当中，此项目对我国供暖方面的研究，有着重要的参考意义和使用价值。

2 关键技术和现实意义

2.1 关键技术

(1)利用热管原理，提高了传热效率，使热能达到了合理的利用。使冬季采暖变得更加清洁环保。

(2)利用可再生能源太阳能，太阳能和热管结合，既降低了资源的消耗又使资源达到合理利用，为我国打造“资源节约型，环境友好型”社会做贡献。

(3)运用了热管冷凝回流的方式，为室内供暖，与普通地暖相比使用寿命更长，更安全。

(4)在热管的基础上本产品增加了蓄电池，这样即使再无太阳能的情况下，仍能保证室内的温暖；加入了热开关可以自由地调节温度。

2.2 现实意义

(1)缓解北方采暖季节对不可再生资源的煤的大量消耗，以及煤燃烧后有害气体的产生。节约了资源，保护了环境。

(2)通过太阳能-电能-热能的形式，合理利用太阳能这一可再生资源，使供暖变得更加清洁环保。

(3)利用热管技术提高了传热效率，提高了能源利用率，与太阳能结合使工作变得清洁高效， 实现能量多级利用。

3 现今供暖方式和新能源供暖方式分析

当今供暖方式绝大部分都使用锅炉供暖，我国要求供热的热水必须干净，现今我国锅炉燃烧的主要原料是煤。煤经过一系列的燃烧，从空气预热器排除的烟气已无法再利用，被送入除尘器进行分离，除掉烟气携带的绝大部分飞灰，再由引风机引入烟囱，烟气最终排入大气。煤炭资源是不可再生资源。近几年，我国的煤炭储备量急剧减少，此外，煤炭燃烧产生有害气体[2]，对于环境造成污染，酸雨的产生，进而对人体带来伤害。但是人类生活却离不开煤炭的燃烧，所以人们正逐渐在寻找新型能源。第二使用天然气采暖。天然气是一种清洁能源，尤其是在20世纪90年代，国家的西气东输项目，将西部大量的天然气资源引入到东部地区，给东部地区的生活带来了方便。不过我们知道，天然气存在一个重要的问题，那就是储存及运输问题，天然气很容易发生爆炸，每年因为天然气爆炸所造成的人员伤亡众多[3]。第三使用电能采暖。电能的出现，彻底改变了传统的取暖方式，并给其带来了新的革命，现在家庭生活已经离不开电能，电能属于清洁能源，并且在家庭使用广泛。但是电采暖也存在安全隐患，如一旦出现电缆老化或者有破损，容易漏电，造成短路，十分不安全。所以现今我国还是提倡使用清洁且安全的能源，而本装置利用热管太阳能技术与我国提倡的相吻合，符合国家的要求，与当今市场的供暖方式相比较绿色环保供暖装置更加环保，安全，节能。

4 总结

中国已成为世界重要的能源生产国。2011年以来，中国的一次能源生产总量已达到31.8 亿吨标准煤，居世界第一位。其中，原煤产量35.2 亿吨[4]，经济发展与环境污染之间的矛盾更加突出。近年来，能源安全问题日益成为国家生活和整个社会关注的焦点，并日益成为中国的战略安全和瓶颈制约经济和社会可持续发展的一个隐患。因此，如何解决能源的大量消耗已经成为社会关注的热点问题[5]。

我们的装置采用了太阳能和热管技术，杜绝了普通地暖加热时对煤的大量燃烧。利用太阳能这种可再生的清洁能源，缓解了的环境问题，节约了国家的资源;利用热管技术增加了传热效率，提高能源利用率，节约资源保护环境。