陈 战 强

(平煤神马建工集团有限公司土建处，河南 平顶山 467000)

太阳能供热的优势及应用前景展望

陈 战 强

(平煤神马建工集团有限公司土建处，河南 平顶山 467000)

针对全球煤、电、石油、天然气等能源日益短缺，环境污染等问题日渐凸显的现状，详细介绍了太阳能供热系统的原理和特点，并对其经济效益和社会效益进行了论述，指出太阳能等新能源技术具有广泛的应用前景。

太阳能，可再生能源，供热，优势

近年来，人类社会发展迅猛，煤、电、石油、天然气等能源日益短缺，能源危机、环境污染等问题日渐凸显。根据有关资料显示，人类已探明的石油储量仅能用40多年，天然气60余年，煤大约200年。另外，传统能源的过度利用对人类赖以生存的环境破坏十分严重，目前全球已经开始出现冰雪消融，冰川退缩等严重气候问题。因此，开发利用新能源对推动21世纪人类社会持续发展意义重大。

随着人们生活水平的不断提高，对居住、生活环境的要求也越来越高。要创造舒适的环境，就不可避免的要消耗能源。社会在发展的同时，造成了不可再生资源的枯竭和生态环境的破坏，使全球社会发展与环境保护之间的矛盾越来越突出。在这种背景下，以节约能源、保护环境和可持续发展为理念的新能源革命正在全球兴起。

太阳能作为一种可再生清洁能源，在寻求人类社会持续发展的进程中，日益受到世界各国的普遍重视。我国拥有的太阳能资源十分丰富，据统计，每年中国陆地接收的太阳辐射总量，相当于2.4×1012t标煤，绝大部分地区年平均日辐射量在4 kWh/(m2·d)以上，全国2/3以上地区年辐射量大于5.02×106kJ/m2，年日照时数在2 000 h以上，西北一些地区甚至超过3 000 h。因此，在我国开发利用太阳能必将创造出良好的社会效益、环境效益和经济效益。

1 太阳能供热系统原理

河南属于三类地区，全年日照时数为2 200 h～3 000 h，辐射量在502×104kJ/(cm2·年)～586×104kJ/(cm2·年)，太阳能资源十分丰富。太阳能集热器与采暖面积比例小于1∶4，供水温度不高于45 ℃，配套电锅炉辅助加热系统，末端采用地板辐射系统，冬季供暖供水温度：≥35 ℃，回水温度：≤30 ℃。太阳能冬季采暖贡献率为60%，剩余40%由辅助热源提供。

太阳能供热系统主要由太阳能集热器、集热器支架、循环管路、循环泵、阀门、过滤器、储热水箱等组成。集热器由太阳能采暖专用热管和特制的采暖联箱组成，集热器承压运行，具有超低温差传导、防垢、防冻、防漏、抗风功能，热管经过特殊加工处理，即使玻璃管发生损坏也不会漏水，不影响系统正常运行。集热器采集的热量以水为载体，通过循环管路储存于储热水箱中。采用高位集热器、低位水箱的方式安装，强制循环，停机排空的方式运行，可以实现太阳能的采集和系统防冻，大大提高太阳能的采集效率和系统的安全性。热水供应系统采用恒温恒压装置保证用水终端水的温度和压力，不会出现供水不足或断水现象，采用自动循环保温装置保证供水管路和用水终端时刻有舒适温度的热水。自动控制系统采用微电脑自动控制，能自动识别阳光有无及强弱，监测水箱水温和室内温度，实现太阳能集热系统和采暖系统温差循环。控制系统界面可以显示各参数及系统设备运行情况，自动检测系统故障并显示代码，便于检修和维护。

2 太阳能供热系统的特点

1)太阳能集热器可以承压运行，热管经过特殊处理，玻璃管发生损坏时也不影响系统正常运行。集热器及支架设计合理，并可起到屋顶隔热层的作用。2)采用恒温恒压装置保证用水终端水的温度和压力，自动循环保温装置实现热水即开即热。3)与辅助热源低温热泵配套使用，使供热系统不受季节、昼夜及天气的影响。阴雨天和夜间系统不能满足用户需要的热能时，不足部分由辅助能源提供，保证无太阳辐射时供热系统照常运行。4)节能降耗。建筑能耗占我国社会终端能源总消耗量的比例接近1/3，太阳能供热系统与建筑的完美结合可大大减少常规能源消耗，助推社会向着“低投入、低能耗、低污染、高产出”的方向发展。5)绿色环保。太阳能作为一种洁净的可再生能源，无环境污染。

3 解决的关键问题

1)实现供暖和四季洗浴。太阳能作为一种可再生能源，取之不尽，用之不竭。太阳能供热系统利用太阳能集热器将太阳能转换成热能，采用自动循环保温装置保证用水终端时刻有舒适温度的热水，实现了冬季采暖和全年热水供应。2)提升生活质量。太阳能供热系统，具有高度清洁环保、一次投资长期受益的特点，能够彻底解决人们冬季取暖和热水供应问题，增加环保可再生能源的利用率，优化能源结构，改变人们的生活环境和生存状态，提升老百姓生活舒适度和幸福指数。3)实现节能减排和环境保护。人类社会的迅猛发展，消耗了大量的煤、电、石油、天然气等传统能源，同时造成了大气污染等严重的环境问题。太阳能作为一种取之不尽的清洁能源，对逐渐替代传统能源、实现节能减排、环境保护、促进人与自然和谐发展的作用越来越大。

4 效益分析

1)经济效益。在住宅小区、学校、办公楼大面积应用太阳能供热，100 m2初始投资约合人民币24 000元～30 000元，后期使用大部分是用太阳能，辅助热源补充一部分，一个采暖季4个月发生电费1 200元～1 500元左右。在同样供热效果下，根据取暖面积和热水用量，对比其他供暖方式，个人用户3年～6年采用太阳能供热可回收其他供暖方式投资及费用，单位用户2年～3年可回收其他供暖方式投资及费用，在之后的10年左右时间，太阳能供热系统自身无需投资，该系统运行费用将远远低于其他供暖方式(锅炉与空调的寿命在5年～8年，太阳能供暖系统寿命在15年以上)。

太阳能供热与其他供暖方式运行费用比较。以北京市为例，2005年供暖收费政策：民用供暖统一价格是24元/(m2·采暖季)；民用燃油、燃气、电锅炉供暖价格是30元/(m2·采暖季)；燃煤锅炉直供民用供暖价格为16.5元/(m2·采暖季)；燃煤锅炉间供民用供暖价格为19元/(m2·采暖季)。太阳能供热系统运行费用主要是辅助热源消耗的电能，折合13元/(m2·采暖季)～14元/(m2·采暖季)。

经济效益可观。采用太阳能供热系统，太阳能利用率高。如果大型太阳能采暖项目能够将碳排放的减少量销售出去，则太阳能供热项目不只保护了环境，而且还创造了可观的经济效益。按照目前国内企业向国外企业出口的“碳排放交易”每吨二氧化碳减排约8欧元～10欧元以上计算，每1 m2太阳能热水器每年节约150 kg标准煤，减少339 kg二氧化碳排放。也就是10万m2的建筑如果采用1万m2太阳能进行供热，则每年可以为用户创造可交易的碳排放减排效益305 100元，按照太阳能热水器的寿命计算，15年累计可创造效益457万元。

2)社会效益。a.适用性强。经过不同区域上千个家庭单位的应用实践，冬天环境温度在10 ℃～-40 ℃之间，平房、楼房、别墅、幼儿园、厂房、办公室、几十万平方米的小区均能使用。且可以根据用户情况进行合理设计、安装，人性化界面，操作简单，可按照用户意见分时分流分室控制，集中了锅炉供暖和空调采暖的优点，使用户的舒适程度大大提高。b.能够根据需要实现太阳能供热和全年洗浴。在同等供热条件下日常运行费用大大低于集中供热、燃油燃煤气电锅炉，可以实现全年的洗浴功能。太阳能供热设备和技术已经趋于成熟并在不断提高和改进。不仅能够满足建筑物供暖及热水供应的需求，而且有利于建筑节能和环境保护。太阳能供暖洗浴系统操作简单，使用方便，在很多地区晴朗天气下，一天24 h全用太阳能供热，如果阴雨天或夜间感觉室内需要更高温度，则用辅助热源低温热泵补充即可。太阳能供热系统中能源利用率可达到60%～95%，每年根据气温想用多少天就用多少天。本系统安全干净无污染，老人孩子都可以方便使用，轻松打造健康环保生活。c.大面积使用太阳能供热的意义。采暖是我国的能耗大户，城镇建筑每年仅采暖一项的耗能占全国总能耗的11.5%。我国还是世界上每年新建建筑量最大的国家，每年20亿m2新建面积，相当于消耗了全世界40%的水泥和钢材。提高现有建筑物的能源效率，为新建筑物设计高效率的供热和制冷系统，将会产生巨大的能源节省空间。

5 推广应用前景

中国从2009年开始在国内所有省份大面积推广太阳能供暖，每个省推广规模在400万m2/年以上，给开发利用太阳能带来了前所未有的发展机遇。采用太阳能供热符合国家节能减排的大政方针，也是人类与自然和谐相处，延缓地球温室效应、气候暖化的最优选择。太阳能供热系统特别适用于家庭、厂房、住宅办公楼等需要较大面积供暖的单位，从几十平方米到几万平方米的单体建筑都可以方便的使用，在城市、县区、牧区、山区均可进行推广。

太阳能供热系统设计科学、热效率高、功能齐全，是太阳能利用技术的重大突破，代表新能源开发利用方向，高效节能，环保清洁，取之不尽，用之不竭，市场潜力巨大。

Advantages of solar energy heating and its application prospect

CHEN Zhan-qiang

(DepartmentofCivilConstruction,PingCoalShenmaConstructionIndustryGroupCo.,Ltd,Pingdingshan467000,China)

In light of global shortage of cola, power, petroleum and natural gas and obvious environment pollution status, the paper introduces the principles and features of solar energy heating system, discusses its economic and social benefits, and finally points out its wide application prospect.

solar energy, recycled energy, heat supply, advantage

1009-6825(2014)11-0222-02

2014-01-25

陈战强(1968- )，男，工程师

TU201.5

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