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編者按：太陽能供暖系統(tǒng)主要由熱量提供部分（集熱器和輔助熱源）、儲熱蓄熱部分、熱量使用部分（采暖末端設(shè)備）與控制部分這四個部分組成 。本文詳細講述光熱+熱源+儲熱系統(tǒng)高效太陽能供暖案例。

日前印發(fā)的《河北省2018年冬季清潔取暖工作方案》稱，在全省試“光伏+”、“光熱+”0.85萬戶，預(yù)計投資3.4億元。

去年十部委印發(fā)的《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017-2021）》要求，配合其他清潔供暖方式，到2021年，實現(xiàn)太陽能供暖面積目標(biāo)5000萬平方米。

常見太陽能供暖系統(tǒng)主要由熱量提供部分（集熱器和輔助熱源）、儲熱蓄熱部分、熱量使用部分（采暖末端設(shè)備）與控制部分這四個部分組成。為提高集熱效率，降低系統(tǒng)成本，更加高效可靠的太陽能采暖系統(tǒng)往往重視集熱器和輔助熱源的選擇，并輔以蓄熱系統(tǒng)進行優(yōu)化。

1 多樣化的集熱器適應(yīng)不同的光資源環(huán)境條件

目前對太陽能供暖系統(tǒng)中集熱器的研究主要集中在集熱器的面積優(yōu)化、在不同地區(qū)的最佳傾角和最佳安裝角度、供暖溫度對集熱器效率的影響等。

根據(jù)實際情況，不同項目對集熱器選擇不同。集熱器按照是否聚光分為兩大類，即非聚光集熱器與聚光集熱器。

★ 太陽能平板集熱器/真空管集熱器采暖
平板集熱器與真空管集熱器常見于太陽能熱水+采暖系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單可靠，但容易結(jié)垢，嚴寒環(huán)境下易結(jié)冰。北方地區(qū)眾多辦公與住宅太陽能采暖項目均使用這兩種集熱器，例如北京就有諸多案例。


★ 太陽能聚光型集熱器采暖系統(tǒng)聚光集熱器能將陽光會聚在面積較小的吸熱面上，可獲得較高溫度，但只能利用直射輻射，且需要跟蹤太陽。

一個典型案例是，內(nèi)蒙古旭宸新能源有限公司在包頭建成了10萬平方米的太陽能槽式光熱鏡場，可以滿足50萬平方米的供熱面積。該項目采用太陽能槽式聚光，通過導(dǎo)熱油輸送到地下的熱交換系統(tǒng)，經(jīng)過油水換熱設(shè)備，把太陽能儲存在保溫水箱，加熱后的熱水直接輸送到用戶家中，實現(xiàn)全程零排放、零污染，經(jīng)濟成本只有燃煤的四分之一，而且后期維護費用很少。


今年8月1日，成都博昱新能源有限公司（簡稱“博昱新能”）3400余平米高原型槽式集熱器開始裝車發(fā)往西藏，計劃在西藏阿里地區(qū)建設(shè)當(dāng)?shù)刈畲笠?guī)模的槽式太陽能中溫?zé)崂庙椖浚诮衲晔峦哆\。而在此前，博昱新能已在寧夏、陜西、西藏等多地建成槽式太陽能供暖項目。其產(chǎn)品可提供60攝氏度以上熱水到250攝氏度蒸汽的熱源，尤其適合太陽能資源好，電和燃氣供需不平衡或者傳統(tǒng)供熱成本過高的用戶。


在線性菲涅爾式集熱器利用方面，蘭州大成科技股份有限公司新區(qū)廠房提供了一個案例。經(jīng)測算，其屋頂菲涅爾式系統(tǒng)在2017年共承擔(dān)2萬平米廠房供暖和7000㎡辦公、生活設(shè)施供暖需求，采用太陽能作為主要供熱能源，低谷電作為輔助能源，在一個供暖季整體運營費用低于60萬元，運營費用比燃煤供暖降低75%，較天然氣供暖降低80%以上，極大節(jié)省了公司供暖成本。


2 太陽能+輔助熱源 有效提高系統(tǒng)經(jīng)濟性

太陽能是一種不穩(wěn)定的能源，一個穩(wěn)定的太陽能采暖系統(tǒng)通常有經(jīng)濟可靠的輔助熱源。目前常用的輔助熱源有電加熱器、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、燃煤鍋爐、生物質(zhì)鍋爐、熱泵等。

★ 光熱+電輔供暖系統(tǒng)

光熱+電輔供暖系統(tǒng)晴天時，主要采用室外太陽能集熱器模塊提供熱源采暖，夜間或白天溫度達不到供暖要求的溫度時，電輔系統(tǒng)自動加熱送暖，冬季室內(nèi)溫度設(shè)計溫度時，電輔系統(tǒng)自動停止。

作為中關(guān)村產(chǎn)業(yè)園首批落戶雄安的12家高新技術(shù)企業(yè)之一，北京首航艾啟威節(jié)能技術(shù)股份有限公司在安新縣“太陽能光熱+電輔+儲熱”采暖案例被評選為優(yōu)秀典型案例。

該項目供熱側(cè)為單戶100㎡采暖，2018年3月建成，用熱側(cè)為單戶建筑面積100平方米，非節(jié)能建筑（房齡20年），末端為暖氣片。該項目將收集的熱水儲存在專利分層式結(jié)構(gòu)儲水箱中，有效的將不同溫度的水分層儲存，降低熱損失。在太陽能儲熱量不足的前提下，以谷區(qū)低電價進行電輔助加熱蓄能，從而戶溫不低于18度的采暖需求，系統(tǒng)設(shè)置為全區(qū)和谷區(qū)兩種模式，滿足不同用電補貼政策。

該系統(tǒng)太陽能供暖比例約40%，自動調(diào)節(jié)保證室內(nèi)溫度在18度以上。進水溫度不低于55度，回水溫度不低于45度。建設(shè)費用單位采暖面積260元/㎡（單戶），一個采暖季(120天)理論用電量約4000度，折合標(biāo)準煤12.81kg/㎡。一個采暖季的運行費用不高于1500元。

3 配置蓄熱系統(tǒng) 提高太陽能貢獻率

利用太陽能進行供熱，需要克服太陽能周期性和不穩(wěn)定的缺點，研究解決太陽能蓄熱技術(shù)，努力提高太陽能貢獻率，才能降低運行費用。

太陽能采暖蓄熱方式主要分為短期蓄熱和長期蓄熱。對應(yīng)同一蓄熱系統(tǒng)形式，有兩種以上可選擇的蓄熱方式時，需要根據(jù)工程投資規(guī)模，當(dāng)?shù)氐臍庀?、水文、土壤條件進行選擇。

短期蓄熱以天或周為蓄熱周期，其目的是為了維持一天（或一周）的熱能供需平衡。短期蓄熱主要有蓄熱水箱和相變蓄熱兩種。目前常用蓄熱方式為儲熱水箱和卵石蓄熱。儲熱水箱蓄熱時儲熱水箱的材質(zhì)和構(gòu)造強度應(yīng)滿足要求，能夠滿足所貯存水的容積，并且與系統(tǒng)最高工作壓力相匹配，確保不滲，不漏；水箱應(yīng)選擇耐腐蝕材料制作，并做內(nèi)表面防腐處理；還要做好水箱的保溫?？諝庑顭嵯到y(tǒng)的蓄熱裝置通常采用卵石蓄熱堆，卵石蓄熱堆可水平或垂直放在箱內(nèi)，卵石堆得熱分層可提高蓄熱性能，宜優(yōu)先選用垂直方式。更多內(nèi)容請關(guān)注太陽能產(chǎn)業(yè)資訊雜志官微獲取。

原標(biāo)題：光熱+熱源+儲熱系統(tǒng)高效太陽能供暖案例