储热式太阳能取暖技术分析研究

2019-11-18郭灵灵

中国应急管理科学 2019年10期

郭灵灵

摘要能源日益紧张的今天，建筑能耗约占社会能耗的三分之一，而建筑能耗的绝大部分消耗是冬季取暖消耗。太阳能作为一项清洁能源逐步推广到建筑取暖，节省了大量能源，同时对环境保护有很大的帮助。但是，太阳能取暖受气候影响很大，阴雨天气无法保障取暖质量，大量非取暖季太阳能热量被浪费，如何能把非取暖季热量保存用于取暖季显得尤为重要，本文通过研究滨州市地区太阳能分布、太阳能储存技术、太阳能取暖措施三方面进行分析，为解决跨季度蓄热式太阳能取暖技术推广尽绵薄之力。

关键词：滨州市太阳能太阳能储存太阳能取暖

随着国家新旧能转换战略的提出，新能源开发研究日益深入。据统计，建筑能耗占我国总能好的三分之一左右，且有持续增长势头。而建筑能耗中，建筑取暖能耗占绝大部分。原始取暖方式排放量搞，严重污染环境，给人民的生活造成严重的影响。组织和推动北方采暖地区既有居住建筑综合节能改造，成为从中央到地方各级政府的一项重要工作任务。

滨州市太阳能分布情况

滨州地区在国家太阳能资源分区评估中属于第Ⅲ类地区，是太阳能资源中等类型地区，气候为温带季风气候，气候温和、雨量集中、四季分明，滨州年平均气温在12.7℃左右;平均日照时数在2632h左右，春季日照时间最长，夏季次之;春秋两季日照率最高，滨州地区一般年平均日照率为57 ，虽然近几年有所下降，但依然有良好的资源。

通过对滨州市太阳总辐射强度综合分析可知，本地区单位辐射强度从0～1000W/m2进行分布：分布频率在300—750 W/m2区间占全年的40 %以上，其他区间时间过短，忽略不计。总的来说，滨州市的太阳能资源较为充足，可利用空间较大，所以从太阳能资源分布层面分析，跨季节蓄热太阳能采暖系统在滨州市推广研究可行，市场较大。

储热太阳能采暖系统技术分析

储热太阳能采暖系统是在某区域采用先进的储热技术将非采暖季多余的热量储存，到采暖季再把储存热量用于取暖，同时提高太阳能取暖系统对太阳能的利用率，综合利用全年的太阳能资源，以非采暖季丰富的资源弥补采暖季资源匮乏，保障采暖质量，提高太阳能资源的利用率。

储热式太阳能供暖系统是由太阳能集热系统、储热系统、供暖系统、热力交换站等组成。该采暖系统基本工作原理为：在非采暖季，以冷水为媒介与太阳能进行交换，实现能量的储存，一部分用于日常生活，一部分通货专门的储热介质把能量储存。在采暖季，太陽能资源相对较少，晚上与阴雨天太阳能资源不能满足供暖需求，此时通过热力交换站把储存的热能传递给供暖系统，实现可靠供暖。

储热式太阳能取暖系统的关键点是如何将非采暖季富裕的能量储存，储热装置就成了该系统的核心装置，储热装置最重要的是储热材料的选择。储热材料按储热方式主要可分为：显热储热材料，潜热储热（相变）材料和化学反应热储热材料。

显热储热材料有固态和液态两种。液态材料最常用的为水，热容量大，易储存，无污染; 固态材料最常用的为土壤及碎石等。但储存非取暖季太阳能量大时间长，需要大量的水或土壤碎石等，占地面积大，不科学。除此之外，熔融盐、液态金属和有机物等也可以作为显热储热材料。由于熔融盐具有储热量大，粘度低，易储存等优势，较为科学，可以用作储热式太阳能采暖系统储热介质。

此类材料虽然经济性较高，简单易得，但单纯依靠此类介质储热，储热量不大，恒温性差，占地面积大，经济性不强，无法保障取暖系统的正常运行，不适合储热式太阳能取暖系统。

另一种储热方式为潜热储热。潜热储热的原理是：两相处于平衡共存状态，当一相变成另一相时，会吸收或释放热量，从而达到热量储存和释放的目的.其中相变过程中，单位质量材料吸收或释放的热量称为潜热，潜热主要包括汽化热、升华热以及溶解热等几类。因此，潜热储热又称相变储热. 相变材料则是利用这一原理实现热能的储存和释放的功能材料。相变材料具有较高的储能密度，另外利用相变储热，其所用的装置简单、体积较小、使用方便.同时由于储存和释放热量的温度是由相变温度所决定的，温度范围比较确定，在相变储能过程中，材料近似恒温。因此相变储热是当前最为适合储热式太阳能取暖系统的储热方式。化学反应热储热材料对材料要求较高，且有一定的环境污染，故不考虑。

从储热技术方面看储热技术较为成熟，储热式太阳能取暖系统推广可行。

储热式太阳能采暖系统与传统取暖系统对环境的影响分析对比

传统的采暖系统对环境有严重的污染，主要体现在 CO2、 SO2、 NO2等污染物质的排放，每逢采暖季北方雾霾天气显著增多，治理难度大，时间长。

储热式太阳能取暖系统采用清洁能源太阳能发热，对环境影响较小，根据《中国可再生能源行业报告》数据：

1）每平米太阳能集热器可节约标准煤150～180kg;

2）每平米太阳能集热器可减排CO2300kg以上、SO2 2kg、NO2 2kg、粉尘3kg;

3）每平米太阳能集热器年环境效益约为75元。

所以，储热式太阳能取暖系统每年可节约标准煤约数十吨，减排CO2 上百吨。以此为依据，储热式太阳能采暖系统即保护了环境，又节约了资源，产生不错的经济效益。在环境保护方面是可行的。

从资源/技术/环境三个方面储热式太阳能取暖系统子在滨州具有较强的可行性，市场前景广阔，值得应用推广。

参考文献：

【1】、范立群、周利、刘泳、马杰、纪其燕、张晓：储热材料研究进展【J】《枣庄学院学报》2018（2）

【2】王勇：《建筑设备工程管理》重庆大学出版社 2008-07-01