【太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的探究8700字（論文）】

太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的研究摘要全年運(yùn)行的集中式太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)需要補(bǔ)充熱源，目前補(bǔ)充熱源主要是以燃油爐或燃?xì)鉅t為主，也有用電進(jìn)行加熱的。這幾種補(bǔ)充熱源，具有系統(tǒng)初投資大，設(shè)備閑置時間長等缺點(diǎn)。我國大部分地區(qū)冬季需要采暖，將采暖系統(tǒng)的回水作為太陽能系統(tǒng)的補(bǔ)充熱源，接至太陽能系統(tǒng)的儲熱水箱中，這樣兩個系統(tǒng)可以聯(lián)合運(yùn)行。熱水供應(yīng)所需集熱器面積在采暖期比在非采暖期大，為滿足全年的熱水供應(yīng)要求，同時減少補(bǔ)充能量，在利用采暖系統(tǒng)作為補(bǔ)充熱源時，集熱器面積宜按采暖期平均負(fù)荷確定，這樣在整個采暖期內(nèi)，采暖系統(tǒng)與太陽能系統(tǒng)可以形成能源互補(bǔ)，理論上在采暖期內(nèi)不需要補(bǔ)充熱量即可實(shí)現(xiàn)熱水的穩(wěn)定供應(yīng)。聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)不需補(bǔ)充熱量，因而不會向環(huán)境排放任何污染物，達(dá)到了最佳的環(huán)保效果。分析表明聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)在技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)上是合理的，尤其是具有較好的環(huán)保效益。關(guān)鍵詞：太陽能空氣集熱器；干燥系統(tǒng)；采暖系統(tǒng)目錄TOC\o"1-3"\h\u275301.緒論 164701.1課題研究背景 195611.2國內(nèi)外太陽能技術(shù)研究進(jìn)展 1215601.2.1國外研究綜述 1218911.2.2國內(nèi)研究綜述 2210851.3研究意義 367412.太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的技術(shù)分析 412242.1集中式太陽能熱水系統(tǒng) 4175492.1.1集中式太陽能熱水系統(tǒng)的形式 4300402.1.2太陽能熱水系統(tǒng)供應(yīng)特點(diǎn) 426482.2采暖系統(tǒng) 5118112.2.1采暖系統(tǒng)形式 5203682.2.2采暖系統(tǒng)的特點(diǎn) 5259362.3太陽能熱水系統(tǒng)與采暖系統(tǒng)的結(jié)合 752872.4聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)在非采暖期運(yùn)行分析 8227303太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的環(huán)境效果分析 9271643.1每月熱水供應(yīng)負(fù)荷 9246793.2按不同月份太陽輻射量計(jì)算的集熱器面積 9298103.3污染物排放量的確定 10129264太陽能空氣集熱器的設(shè)計(jì) 10115184.1太陽能空氣集熱器的朝向、傾角 11302144.2太陽能空氣集熱器的集熱面積 11117834.2.1太陽能保證率 11221824.2.2集熱器面積Ａ 1133455結(jié)束語 1212905參考文獻(xiàn)： 141.緒論1.1課題研究背景能源和環(huán)境是人類生存的永恒話題，人類的一切物質(zhì)活動都離不開能源和環(huán)境的支持。世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展得益于化石能源，如石油、天然氣、煤炭等，但它同時又給我們帶來了大氣污染、土壤污染及水體污染問題。能源危機(jī)也變得越來越受到各個地區(qū)和國家的關(guān)注，化石能源是一把雙刃劍，需要人類合理的利用；能源短缺和過渡使用化石能源造成的環(huán)境污染等問題正威脅著人類的生存與發(fā)展，諸如廢氣、廢水、廢渣的任意排放，這是我們?nèi)祟愃鶡o法避免的問題，處理好能源利用和生態(tài)環(huán)境的關(guān)系是擺在我們發(fā)展中國家面前的重大困難。可再生能源的開發(fā)和利用解決了我們能源利用中所遇到的一部分問題，李克強(qiáng)總理也在2015年兩會期間談到“能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，關(guān)乎發(fā)展與民生。要大力發(fā)展風(fēng)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)能、積極發(fā)展水電、安全發(fā)展核電……”。太陽能等可再生能源的發(fā)展與應(yīng)用為解決世界能源危機(jī)提供了一條通道。減少溫室氣體排放、能源供應(yīng)多元化、減少化石燃料引起的環(huán)境污染等已成為發(fā)展太陽能的那個可再生能源的巨大動力。2014年全球一次能源消費(fèi)增長0.9%，石油在能源消耗中的比重依然很大，占世界能源消費(fèi)的32.6%。世界石油消費(fèi)增長0.8%，略低于近期的歷史平均值；世界石油產(chǎn)量增長速度為2.3%，世界原油加工量增長1.4%。2014年全球天然氣消費(fèi)增長僅為0.4%，遠(yuǎn)低于歷史水平，歐洲的天然氣消費(fèi)呈現(xiàn)負(fù)增長；全球天然氣生產(chǎn)增長1.6%。綜上所述，由于世界性的能源和環(huán)境問題備受關(guān)注，尤其是一次能源的匱乏引發(fā)的能源安全問題越來越受到人們的重視，近年來經(jīng)過人們的研究與實(shí)踐，普遍認(rèn)為建筑節(jié)能是各種節(jié)能途徑中潛力最大、最為直接有效的方式，是緩解能源緊張的最有效措施之一，而在建筑中應(yīng)用太陽能技術(shù)是建筑節(jié)能的最有效途徑。在大力推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)的過程中，開發(fā)利用太陽能，用可再生清潔能源解決全部或部分供熱，對于節(jié)約常規(guī)能源，保護(hù)環(huán)境意義重大。1.2國內(nèi)外太陽能技術(shù)研究進(jìn)展1.2.1國外研究綜述在過去的十年里，發(fā)達(dá)國家在以太陽能為主的可再生清潔能源應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，太陽能熱利用是新能源和可再生能源中商業(yè)化程度最高，應(yīng)用最普遍的技術(shù)之一。在太陽能技術(shù)研究領(lǐng)域取得了令人矚目的成就。其中代表性的研究成果主要有：英國的MuhammadWaseemAhmad等人探討了通過使用一種創(chuàng)新的太陽能集熱器和熱泵系統(tǒng)相結(jié)合來減少房屋能耗的方法，小房子的動態(tài)集中參數(shù)由供暖模型推導(dǎo)，主要目的是保持室內(nèi)熱舒適和減少電量消耗，主要措施是優(yōu)化熱泵的操作系統(tǒng)、整合可利用的太陽能和電力消費(fèi)轉(zhuǎn)向更便宜的夜間用電。采用了多變量模型預(yù)測控制器（MPC），MPC是一種利用流程模型來預(yù)測未來行為的計(jì)算機(jī)算法?？偟膩碚f該系統(tǒng)是最適合住宅市場，突出了先進(jìn)控制系統(tǒng)的重要性。隨著能源價格預(yù)計(jì)將顯著增加，需要更好的舒適性和能源的低消耗量，MPC控制器顯示了其保持更好的熱舒適和更少的溫度波動以及節(jié)約能源9%以上的優(yōu)勢。瑞典的ArefehHesaraki等人研究了跨季節(jié)熱儲能和低溫儲存技術(shù)在建筑中的應(yīng)用，比較了采用不同跨季節(jié)儲熱方式和熱泵技術(shù)在建筑上的應(yīng)用，主要分析熱泵的COP和系統(tǒng)太陽能保證率變化情況，進(jìn)一步討論集熱面積和存儲體積的比重對整個系統(tǒng)的影響，根據(jù)過去的住宅、辦公室、學(xué)校等建筑項(xiàng)目的研究，在經(jīng)濟(jì)方面，高緯度的國家采用跨季節(jié)儲熱技術(shù)是可以節(jié)約能耗的。加拿大的CarsenJ.Baniser等人研究了一種新型的雙水箱太陽能輔助熱泵供熱系統(tǒng)，由于采用了多模式運(yùn)行，所以開發(fā)一個自定義的智能控制系統(tǒng)，評估出最優(yōu)運(yùn)行模式；實(shí)驗(yàn)研究了滑鐵盧大學(xué)的一棟獨(dú)立住宅，實(shí)驗(yàn)研究了三種不同集熱面積下系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，分別是5m2、7.5m2、10m2，通過TRNSYS仿真模擬，數(shù)據(jù)分析了在有無熱泵系統(tǒng)的情況下系統(tǒng)的電能節(jié)約量，考慮到經(jīng)濟(jì)節(jié)能因素，采用7.5m2集熱器的系統(tǒng)運(yùn)行最佳，其電能的節(jié)約量從60%提升到69%，節(jié)能效果最佳。1.2.2國內(nèi)研究綜述近十幾年來，中國在太陽能技術(shù)領(lǐng)域的研究成果斐然，例如：天津大學(xué)的趙振華等人研究了承德市的太陽能采暖示范工程，供暖末端采用了地板輻射采暖，利用了VisualBasic6.0軟件進(jìn)行編程模擬，其系統(tǒng)的供回水溫度分別為44.5℃和36.6℃。測試結(jié)果，2010年12月份的太陽能保障率為34.8%，3月份的保障率為62.2%，平均保證率為45.5%，并詳細(xì)分析了集熱器的遮擋問題。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的崔明珠等人研究了東北地區(qū)村鎮(zhèn)的太陽能供熱技術(shù)的應(yīng)用，對哈爾濱的一棟住宅進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，根據(jù)東北的建筑特點(diǎn)和習(xí)俗等，提出三種情況分析室內(nèi)設(shè)計(jì)采暖溫度和環(huán)路劃分，具有較強(qiáng)的調(diào)配行；分析了集熱器傾角、連接形式和前后排間距對集熱效率的影響，對村鎮(zhèn)太陽能采暖和熱水供應(yīng)聯(lián)合運(yùn)行的數(shù)據(jù)分析，表明東北地區(qū)完全具備利用太陽能供熱的條件。山東建筑大學(xué)的祖文超等人對復(fù)合式太陽能供熱系統(tǒng)進(jìn)行了研究，通過建立數(shù)學(xué)模型對集熱器進(jìn)行了優(yōu)化，對系統(tǒng)的主要部件進(jìn)行了熱力學(xué)分析，研究其對系統(tǒng)性能和節(jié)能效果影響；實(shí)驗(yàn)研究了山東一棟典型辦公樓，通過DeST軟件模擬整個采暖期動態(tài)負(fù)荷，得出辦公樓的每個月熱負(fù)荷差異較大，應(yīng)采取合適運(yùn)行策略避免能源的浪費(fèi)。沈陽建筑大學(xué)的黃凱良等人研究了寒冷地區(qū)相變儲能太陽能采暖技術(shù)的設(shè)計(jì)方法，選取癸酸作為相變材料，設(shè)計(jì)了一種雙層毛細(xì)管網(wǎng)加熱的新型相變儲能系統(tǒng)，結(jié)合地板輻射采暖；使用ANSYS軟件分析了相變儲能的蓄放熱特性，通過實(shí)驗(yàn)研究主動式太陽房的蓄放熱數(shù)據(jù)，得出在蓄熱8個小時后可穩(wěn)定供暖16個小時，室內(nèi)溫度達(dá)到16℃以上。西安建筑科技大學(xué)的石金鳳等人研究了村鎮(zhèn)住宅建筑太陽能供熱系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，重點(diǎn)分析了太陽能的熱利用，綜合考慮了多項(xiàng)因素，選取西安李坪村單戶住宅作為示范點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并與北京和拉薩的建筑進(jìn)行了對比分析，其采用了動態(tài)年計(jì)算費(fèi)用法，針對七種不同方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，表明系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能和技術(shù)性能的匹配是太陽能利用應(yīng)考慮的重要因素，選擇合適的集熱面積和輔助熱源是具有顯著經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會效益的。1.3研究意義近年來，隨著全球已經(jīng)從化石能源向可再生能源轉(zhuǎn)變，我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，西北、華北等多個省份都部署了較多的太陽能建筑項(xiàng)目。隨著城鎮(zhèn)化速度的加快和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國建筑供暖能耗逐年上升，在提高原有能源利用率的前提下，開發(fā)新的建筑節(jié)能技術(shù)是我國建筑供暖良好發(fā)展的重要保障。節(jié)約建筑用能源是我國社會可持續(xù)發(fā)展的重要保障，有利于改善人民生活水平和工作環(huán)境，保障國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，減少污染物排放，減少溫室氣體排放，緩解全球變暖的趨勢，是發(fā)展我國建筑節(jié)能事業(yè)的重要方向。目前太陽能在建筑節(jié)能領(lǐng)域中主要應(yīng)用形式較多，有主、被動式太陽能建筑，太陽能熱水和光電利用，復(fù)合類的有太陽能熱泵和空調(diào)。太陽能供暖系統(tǒng)節(jié)能主要考慮熱源部分的節(jié)能、管網(wǎng)部分的節(jié)能、用戶末端的節(jié)能及供熱采暖按熱量計(jì)費(fèi)等。充分利用太陽能，將太陽能與其他可再生能源及自然界中的低品位熱能等復(fù)合能源的利用結(jié)合起來，并進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化整合，以期滿足建筑的能耗和環(huán)境保護(hù)的要求，提高太陽能等可再生能源在建筑能耗中的占比。根據(jù)地域的不同，采取不同的太陽能建筑推廣方案是我國太陽能建筑發(fā)展的必要手段。太陽能取之不盡，用之不竭。太陽能熱水系統(tǒng)和供暖系統(tǒng)的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，短期蓄熱、跨季節(jié)蓄熱、熱泵系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用使得太陽能供暖技術(shù)的發(fā)展越來越快，它們克服了太陽能受季節(jié)和天氣等不利因素的影響，解決了全天候供暖問題，為太陽能供暖技術(shù)的推廣提供有益的經(jīng)驗(yàn)。太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的技術(shù)分析本章從集中式太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)和采暖系統(tǒng)的形式和特點(diǎn)出發(fā)，分析了太陽能與采暖系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)在技術(shù)上的可行性。2.1集中式太陽能熱水系統(tǒng)2.1.1集中式太陽能熱水系統(tǒng)的形式集中式太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)常見的形式如圖2-1所示，主要由集熱器、儲熱水箱、循環(huán)泵和補(bǔ)充熱源等構(gòu)成。全年運(yùn)行的集中式太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)需要補(bǔ)充熱源，目前，補(bǔ)充熱源主要是燃油爐或燃?xì)鉅t，也有用電進(jìn)行加熱的。這幾種補(bǔ)充熱源，系統(tǒng)初投資增大，在不需要補(bǔ)充熱量時，設(shè)備閑置，不能充分利用。圖2-1太陽能熱水系統(tǒng)2.1.2太陽能熱水系統(tǒng)供應(yīng)特點(diǎn)太陽能系統(tǒng)集熱具有不均勻性，其影響因素表現(xiàn)在三個方面：一是隨著季節(jié)的變化，太陽的輻射強(qiáng)度在發(fā)生變化，即冬季輻射強(qiáng)度小，夏季輻射強(qiáng)度大；二是同一季節(jié)，隨著天氣的晴朗程度不同，太陽的輻射強(qiáng)度在發(fā)生變化；三是在一天里，白天有太陽的輻射，晚上沒有太陽的輻射。由于太陽能系統(tǒng)集熱的不均勻性，使太陽能系統(tǒng)的熱水供應(yīng)具有不穩(wěn)定性，即夏季供水溫度高，冬季供水溫度低；晴天供水溫度高，陰天供水溫度低；白天供水溫度高，晚上供水溫度低。2.2采暖系統(tǒng)2.2.1采暖系統(tǒng)形式采暖系統(tǒng)使用的熱源不同，常用的有燃煤、燃?xì)狻⑷加秃碗姽┡仩t等等，但采暖系統(tǒng)形式基本相同，見圖2-2，均由熱源、循環(huán)泵，用戶和補(bǔ)水系統(tǒng)構(gòu)成。圖2-2采暖系統(tǒng)2.2.2采暖系統(tǒng)的特點(diǎn)采暖系統(tǒng)的運(yùn)行也具有不均勻性，即：冬季運(yùn)行，夏季不運(yùn)行；冬季運(yùn)行時，隨著氣溫的降低，供水溫度會增大；另外，采暖系統(tǒng)有連續(xù)采暖和間歇采暖之分，對于連續(xù)采暖，一天內(nèi)的供水溫度基本不變，而間歇采暖，一天內(nèi)的供水溫度變化較大。采暖熱媒的設(shè)計(jì)溫度一般為95~70℃。實(shí)際運(yùn)行時，隨著室外氣溫的變化，供水溫度會發(fā)生改變，相應(yīng)的回水溫度也在發(fā)生變化，對于與外網(wǎng)直接連接的一般散熱器熱水采暖系統(tǒng)，進(jìn)行質(zhì)調(diào)節(jié)時，管網(wǎng)的供、回水溫度可按下式計(jì)算（1-1）（1-2）按上式即可計(jì)算出供熱系統(tǒng)在不同室外實(shí)際氣溫下的供、回水溫度。以長春市為例：長春市采暖室外空氣計(jì)算溫度為－23℃，室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)計(jì)算溫度為18℃，采用大60型散熱器，可查得B=0.28，將參數(shù)代入式（1-1）、式（1-2），得：將各個不同室外實(shí)際氣溫值代入上兩式，即可得出供熱系統(tǒng)在各不同室外實(shí)際氣溫下的供、回水溫度。計(jì)算結(jié)果見表1-1。按表1-1結(jié)果繪出調(diào)節(jié)曲線，見圖1-3。回水溫度在40.3~70℃范圍內(nèi)變化（若有量調(diào)節(jié)時回水溫度變化范圍會增大幾度）。由《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》可知[35]，熱水供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度一般為60~75℃，另外，當(dāng)熱水供應(yīng)系統(tǒng)只供淋浴和盥洗用水，不供洗滌盆用水時，配水點(diǎn)最低水溫可不低于40℃。這為采暖系統(tǒng)和太陽能系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合提供了有利條件。 表2-1不同室外實(shí)際氣溫下的供、回水溫度圖2-3輻射強(qiáng)度與采暖供、回水關(guān)系曲線（a）太陽輻射強(qiáng)度與室外溫度關(guān)系曲線;（b）質(zhì)調(diào)節(jié)曲線1-95/700C供水溫度曲線;2-95/700C回水溫度曲線2.3太陽能熱水系統(tǒng)與采暖系統(tǒng)的結(jié)合將采暖系統(tǒng)的回水作為太陽能系統(tǒng)的補(bǔ)充熱源，接至太陽能系統(tǒng)儲熱水箱中的換熱設(shè)備上，取消了原太陽能系統(tǒng)中的補(bǔ)充熱源，使兩個系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行，見圖2-4。在采暖期，圖2-4中閥門1、3、4打開，閥門5關(guān)小，閥門2關(guān)閉，熱水從水箱上部取用（儲熱水箱在實(shí)際運(yùn)行時，在擾動較小的情況下，上部和下部的水溫相差接近10℃）。在太陽能系統(tǒng)得熱量越少的月份，采暖系統(tǒng)的回水溫度越高，太陽能系統(tǒng)可獲得的補(bǔ)充熱量越多，在陰天和晚上，太陽能系統(tǒng)也可從采暖系統(tǒng)獲得補(bǔ)充能量。由于理論上采暖系統(tǒng)的回水溫度在35~70℃范圍內(nèi)，對于水—水換熱，其換熱溫差可取10℃，這樣，在采暖系統(tǒng)起加熱作用時，太陽能熱水系統(tǒng)的熱水供應(yīng)溫度應(yīng)在25~60℃左右；而當(dāng)晴天太陽輻射強(qiáng)度較高時，太陽能系統(tǒng)獲得的熱量也可能使其水溫高于采暖系統(tǒng)的回水溫度，此時，采暖系統(tǒng)起著冷卻作用，太陽能熱水系統(tǒng)的熱水供應(yīng)溫度應(yīng)在45~80℃左右。這樣，在理論上采暖期聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的熱水供應(yīng)溫度在25~80℃的范圍變化。采暖系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行時，很少能達(dá)到設(shè)計(jì)工況，回水溫度能達(dá)到60℃就算很高了，尤其是連續(xù)采暖，水溫還要低一些。因而聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的熱水供應(yīng)最高溫度應(yīng)在70℃左右。另外當(dāng)采暖系統(tǒng)回水溫度在35℃時，基本在采暖的初期和末期（即3、4月和10、11月），而此時是整個采暖期太陽輻射強(qiáng)度較高的時期，集熱器的面積按照采暖期太陽輻射強(qiáng)度的平均值選取，那么在這一時期太陽能系統(tǒng)的得熱量有節(jié)余，此時采暖系統(tǒng)在起冷卻作用，聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的熱水供應(yīng)溫度應(yīng)在45℃左右，即實(shí)際運(yùn)行時，采暖期聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的熱水供應(yīng)溫度在45~70℃的范圍變化，能夠滿足熱水供應(yīng)的要求。圖2-4太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)2.4聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)在非采暖期運(yùn)行分析在非采暖期，采暖系統(tǒng)停止運(yùn)行，圖2-4中閥門2打開，閥門1關(guān)閉，熱水從水箱下部取用，此時的儲熱水箱沒有補(bǔ)充熱源，沒有換熱，只起儲熱作用。集熱器的面積按照采暖期太陽輻射強(qiáng)度的平均值選取，在非采暖期太陽能系統(tǒng)的得熱量有節(jié)余，儲熱水箱中的溫度高于熱水供應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度。儲熱水箱上部和下部的水溫相差接近10℃，在下部取水進(jìn)行供應(yīng)，以降低熱水供應(yīng)溫度。儲熱水箱作好保溫，可基本滿足陰天和晚上的需要。3太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的環(huán)境效果分析太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)，集熱器面積按采暖期平均負(fù)荷確定，在不需要額外補(bǔ)充能量的情況下，實(shí)現(xiàn)了全年比較穩(wěn)定的熱水供應(yīng)，同時，與目前常見的集中式太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)（即有常規(guī)補(bǔ)充熱源的系統(tǒng)）比較，理論上污染物排放量減少為零。本章從選取集熱器面積大小不同，所需補(bǔ)充熱量亦不相同的角度出發(fā)進(jìn)行分析比較。3.1每月熱水供應(yīng)負(fù)荷每個月的天數(shù)是不同的，那么每個月熱水供應(yīng)負(fù)荷Qh也是不同的，其數(shù)值可按下式估算：(3-1)式中：Qh——某月每平方米建筑面積熱水供應(yīng)負(fù)荷，kJ/m2·月；Qr，n——一個采暖期每平方米建筑面積熱水供應(yīng)的總負(fù)荷，GJ/m2；Qr，f——一個采暖期每平方米建筑面積熱水供應(yīng)的總負(fù)荷，GJ/m2；3.2按不同月份太陽輻射量計(jì)算的集熱器面積陽的輻射量、集熱器的效率均隨季節(jié)的變化而變化。表3-1中給出了長春地區(qū)太陽輻射的月平均值I和集熱器的效率ηt（約略值），以及由此計(jì)算所得的集熱器的集熱量為：式中：Qf——集熱器的集熱量，kJ/m2·月；I——太陽輻射的月平均值，kJ/m2·月；ηt——集熱器的效率；β——太陽輻射的利用系數(shù)，取β=50%。若每月的熱水供應(yīng)負(fù)荷均由太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)提供，則每月所需集熱器的面積為：3.3污染物排放量的確定太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)，集熱器面積按冬季平均負(fù)荷確定，理論上是不需要補(bǔ)充能量的。但普通的集中式太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)，集熱器面積也按上述方法確定，則每年每平方米建筑面積需要補(bǔ)充的50581kJ/m2熱量，需由補(bǔ)充熱源提供。前面提到的幾種補(bǔ)充熱源，除電熱水器外，其它幾種補(bǔ)充熱源均要向大氣排放污染物，污染物的排量按下述方法確定。補(bǔ)充熱源消耗的燃料量，可由需要補(bǔ)充的熱量50581kJ/m2與燃料的低位應(yīng)用基熱值Qydw（見表3-1）之比確定，計(jì)算結(jié)果見表3-2，其中輕柴油的密度按850kg/m3計(jì)算。表3-2每平方米建筑面積補(bǔ)充熱源消耗的燃料量補(bǔ)充熱源的種類家用燃?xì)鉄崴鳎ǔ鞘腥細(xì)猓┤細(xì)鉅t（城市燃?xì)猓┤加蜖t補(bǔ)充熱源消耗的燃料量3.44m33.44m31.39×10-3m3采暖系統(tǒng)與太陽能系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起，在采暖地區(qū)實(shí)現(xiàn)了全年比較穩(wěn)定的集中式熱水供應(yīng)。太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)，集熱器面積按冬季平均負(fù)荷確定，理論上是不需要補(bǔ)充能量的，即不會向大氣排放污染物。而普通的集中式太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)，除用電作為補(bǔ)充熱源的系統(tǒng)外，其它系統(tǒng)均要不同程度地向大氣排放污染物，因而從環(huán)保的角度出發(fā)，太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的環(huán)保效益是最好的。4太陽能空氣集熱器的設(shè)計(jì)太陽能集熱器是干燥／采暖聯(lián)合系統(tǒng)核心部分，包括集熱器的朝向、傾角、集熱面積的確定等。選取山東省德州市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)一農(nóng)村帶陽臺民房的一間臥室為示范對象，臥室采暖面積為17.5ｍ２，干燥室放置于房屋前陽臺，干燥室內(nèi)部設(shè)有蓄熱槽，與住宅的陽臺一體化設(shè)計(jì)。4.1太陽能空氣集熱器的朝向、傾角對于固定式太陽空氣能集熱器，為了得到最大的太陽輻射量，應(yīng)使當(dāng)?shù)卣绲奶柟饩€與集熱器的采光面垂直，對于在德州地區(qū)使用的太陽能空氣集熱器，方位朝向一般選擇正南。但考慮一是到早上氣溫低，易有霧，光照不好，二是下午氣溫高，一般光照較好，因此也可將集熱器正南偏西５°～３０°放置，使太陽能空氣集熱器能得到更多的太陽能輻射能。集熱器安裝角度的選擇主要根據(jù)當(dāng)?shù)氐乩砭暥群筒膳ぷ髫?fù)載需求最大的季節(jié)確定。作為主要在冬季運(yùn)行滿足采暖要求的太陽能空氣集熱器，可以考慮傾角與當(dāng)?shù)氐乩砭暥认嗤?，或者小于地理緯度，更有利于冬季的集熱。而主要在春夏秋三季滿足干燥的供熱風(fēng)的太陽能空氣集熱器，則選用緯度加１０°～１５°來加大春夏秋三季的集熱量。故安裝傾角應(yīng)接近于當(dāng)?shù)鼐暥冉?，可選擇在當(dāng)?shù)鼐暥冉恰溃保啊愕姆秶鷥?nèi)。4.2太陽能空氣集熱器的集熱面積4.2.1太陽能保證率太陽能保證率，應(yīng)按照所在地區(qū)太陽能資源條件、建筑物的使用功能、全年利用的工作運(yùn)行方式等一系列因素綜合確定。4.2.2集熱器面積Ａ太陽能采暖系統(tǒng)集熱器總面積應(yīng)按下式計(jì)算式中：Ａ——采暖系統(tǒng)集熱器總面積，ｍ２；ＱＨ——建筑物耗熱量，Ｗ；ＪＴ——采光面日均太陽輻照量，Ｊ／（ｍ２·ｄ）；ηｃｄ——基于總面積的集熱器平均集熱效率，％；ηＬ——管路及貯熱裝置熱損失率，％。系統(tǒng)選取太陽能保證率５０％，平均每日采暖負(fù)荷為1667W時，通過計(jì)算需要集熱面積１３ｍ２，故選取型號為JKS18／2.1的空氣集熱器4臺，其中單臺的集熱面積為3.25ｍ２。5結(jié)束語采暖系統(tǒng)與太陽能系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起，在采暖地區(qū)實(shí)現(xiàn)了全年比較穩(wěn)定的集中式熱水供應(yīng)。其優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)取消了普通太陽能系統(tǒng)中的補(bǔ)充熱源，實(shí)現(xiàn)能源互補(bǔ)。太陽能的提供是間歇性的，而太陽能的利用往往是連續(xù)性的，因而蓄熱設(shè)備在太陽能系統(tǒng)中是必不可少的。目前常用的蓄熱形式有液體蓄熱、固體蓄熱等方式，其蓄熱體體積普遍較大。太陽能與采暖系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)利用采暖系統(tǒng)的原有設(shè)備，減少了蓄熱設(shè)備的占地和投資。(3)太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)，熱水供應(yīng)參數(shù)在45~70℃的范圍變化，能夠滿足《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。(4)系統(tǒng)增加的換熱設(shè)備，其選型和安裝在技術(shù)上都是非常成熟的，這便于太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)大范圍的推廣和使用。(5)太陽能系統(tǒng)按采暖期平均負(fù)荷選取集熱器的面積使系統(tǒng)的造價最高，但從每獲得1GJ的熱量所需的費(fèi)用比較，太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)的造價還是比較低的，與其它系統(tǒng)相比，費(fèi)用減少10%～60%。(6)太陽能與采暖聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)，集熱器面積按冬季平均負(fù)荷確定，理論上