郑　磊

随着我国经济的持续发展，能源短缺问题日益显现。作为耗能大户的建筑能耗，更成为当前节能工作的重点关注对象。能源节约问题在广大农村也十分突出。

为了解决农村能源问题、保护生态环境，促进农村经济发展，调整农村能源结构形式，国家提出了建设社会主义新农村的方针，新民居建设工作逐步展开。而在新民居的建设过程中，技术成熟、应用广泛的太阳能热利用技术得到了广泛推广。本文主要介绍太阳能采暖/热水系统在新农村的应用。

一、 太阳能低温热水地板辐射采暖/热水系统简介

1.1 太阳能低温热水地板辐射采暖/热水系统是以太阳能为系统集热热源，同时辅以常规能源系统，采用低温地板辐射方式供应建筑物能量的新型节能供暖方式。

1.2 系统组成

太阳能供暖系统由太阳能集热系统、辅助能源保障系统、低温热水地板辐射采暖系统及生活热水供应系统几部分组成。

1.2.1太阳能集热系统由集热器、循环水泵及储热水箱等组成，其作用是通过集热器最大限度地收集热量，并通过储水箱进行热量的储备及缓冲。

1.2.2辅助能源保障系统可由各种类型的常规能源组成，作为太阳能集热系统的补充，在连续阴雨天气或其他特殊供暖需求时启动，以满足系统供热需求。

1.2.3太阳能集热器属中低温热源设备，因而应针对其效率特性曲线进行散热端的选择，以达到系统的整体高效性。一般太阳能供暖系统均采用低温地板辐射散热系统，其设计热媒温度为40℃～50℃的低温热水，这使太阳能集热系统始终工作在高效率区域。

二、工程实例介绍

1 工程概况

太平庄村是北京市平谷区2006年新民居建设整体改造的示范村镇之一，该村首期改造工程为71户，建筑物为单层，建筑面积110m2，内外墙体为200mm厚砼空心砖砌块结构，中间采用30mm厚聚苯保温，屋面采用60mm厚聚苯保温。该项目的供暖及生活热水由太阳能系统提供。

2系统设计方案

2.1建筑物负荷分析

2.1.1北京地区太阳辐射及气候状况；

北京地区北纬39°57′，东经116°19′；

T——月平均室外温度（℃）；

H——等纬度角太阳月平均日辐射量（MJ/㎡d）；

（数据来源：民用建筑太阳能热水系统工程技术手册）

2.2、建筑物采暖期热负荷值计算：

2.3、生活热水热负荷分析

根据建筑物的面积情况，每天平均用水人数按4人考虑，每人每天50℃生活热水用量按60L计，则每天用水量为240L，非采暖期245天生活热水总量58800L，按10℃冷水计算温度考虑：

58800L×（50-10）℃×1KCAL/KG. ℃=2352000KCAL

即总热负荷为9847.35MJ。

3、太阳能得热量及贡献率分析

3.1采暖期太阳热水系统有效太阳得热量及贡献率分析

3.2非采暖期太阳热水系统得热量及贡献率分析

非采暖季的太阳总得热量为22624.62MJ，远大于实际热负荷值（9847.35MJ）。

4 系统整体设计方案

太阳能采暖热水系统的设计综合考虑了建筑物的功能需求、实际使用特点、系统的投资及保证率等多种因

素。

4.1工程项目中采用14.4 m2的集热器作为集热设备，同时配套200L采暖/热水水箱、辅助锅炉（14Kw）共同组成复合能量供应系统。

4.2集热器采用“构件型平板集热器”，一方面，集热器具有安全、可靠、承压性能高、故障率低等特点，同时集热器易与建筑物相结合，达到建筑物的美观性。另一方面，相对于生活热水来讲，集热器面积过大，平板集热器能有效地防止夏季出现集热器过热问题。

4.3系统中采用双层套筒式水箱技术，水箱结构为外套开式，内套承压，将采暖功能与热水供应集中于同一个设备；外套为太阳能系统及采暖系统循环水，内套为生活热水，这样采用一个水箱就能同时解决了太阳能系统的排空防冻和承压方式供应生活热水问题，节省了设备的投资及占地。

4.4系统末端为低温地板辐射供暖方式，敷设管材为PEX管。

4.5太阳能集热系统运行方式为温差循环、系统排空防冻方式，达到了充分利用太阳能的目的；

系统控制方式:

（1）太阳能系统采用温差循环，太阳能泵的启停条件为：集热器温度≥参考温度T2+设定温差上限时，循环泵P1启动;当集热器温度≤参考温度T2+设定温差下限时，P1泵停止。当水箱温度T3≥75℃时太阳能泵停止，当水箱温度T3≤60℃时系统重新投入运行。

（2）采暖泵:采暖季节时将控制器设定为采暖模式，采暖泵将根据室内温度（室内温度可以设定）启动和停止，同时也可以通过面板上的按键手动控制采暖泵的启停。当水箱温度T3≥75℃时采暖泵停止，当水箱温度T3≤60℃时系统重新投入运行。

（3）电加热: 系统运行时按动控制器面板"电加热"控制按钮，电加热将按设定水箱温度上、下限启动和停止，在此按动"电加热"控制按钮时，电加热停止工作。（4)洗浴室打开淋浴喷头即可；

（5）采暖季节时采暖水箱温度低于要求时，通过辅助锅炉循环进行补热（也可以通过电加热加热）。

（6）本系统采用电子液位自动补水，补水电磁阀受液位和时间双重控制，在液面相对静止时进行。

4.6工程测试分析

由于太阳能供暖在应用上存在着季节性及昼夜性的供应与消耗反差，因而存在着冬季热量不足、贡献率不高但夏季系统过热的问题，该项目技术在实际应用上还处于起步阶段，缺乏实际的数据，为了取得第一手的资料，我们对多个采暖系统进行了跟踪测试。现以平谷区太平庄村为例，将部分测试数据汇总制表，供用户及技术部门参考。

4.7 系统设计技术条件

通过对设计及实际测试的分析，对于太阳能采暖热水系统技术推广，关键需要解决几大模块的问题：

4.7.1、建筑物的节能性：相对于建筑物的能耗，太阳能的采集热量是有限的，因而需要建筑物有较好的节能性，太阳能采暖系统才具备实际的工程应用及经济可行性。

4.7.2、系统的全天候运行设计及控制思路：包括系统的集热面积设计、辅助能源设计及系统整体设计、控制思路的合理性；

4.7.3、集热系统与建筑的融合：包括集热器与建筑结构的结合型式、附属设备及管路布置，在保证系统安全性、可靠性（集热器类型的选择、系统的防冻）的同时，满足与建筑的整体协调性。

4.7.4、系统散热模块选择：采暖系统散热端应选择与太阳能集热系统相适应的型式。

三、结 论

太阳能采暖/热水系统对于解决农村冬季采暖和热水问题，切实可行，是农村节能减排的有效方式。

九阳公司太阳能采暖/热水系统技术作为推广项目，已广泛应用到众多村镇的改造模式中去，在北京市新农村及大连市成功推广应用。

以新能源、新材料技术为主的新民居建设工程，通过重新规划及改造，对于改变农村现状、保护当地自然环境、改变农民居住生活条件，具有积极的促进作用。