太陽能是不新的新能源,取之不盡,用之不竭。近年來,用于生活熱水用途的太陽能集熱器的不斷增加證明了太陽加熱系統的成熟和可靠。每天在世界各地運行的太陽熱水系統向人們展示著太陽能的生態化和無公害。受太陽能熱水系統成功應用的啟發,越來越多人們在考慮將太陽能用于供暖中。太陽加熱系統與短期蓄熱的結合、建筑供暖能耗的不斷下降已經使人們能夠接受在建筑中采用太陽能供暖系統的經濟性能。
太陽能供暖方式
太陽能供暖方式可分為主動式和被動式兩種方式。所謂主動式太陽能采暖系統,即指在房屋上安裝了太陽能集熱器,室內放置貯槽(水為載熱介質的系統,貯熱介質是熱水;空氣為載熱介質的系統,貯熱介質為卵石)和常規的散熱器,由管道將它們連成采暖系統,系統為強制循環,由水泵或風機輸送載熱介質,主動系統的造價和運行維護費用均較高。
被動式太陽能采暖,是指靠冬季太陽高度角低的自然特征,以房屋結構本身來完成集熱、貯熱和釋熱功能的采暖系統。從本質上說利用這種方式采暖的房屋是強調利用太陽能的節能建筑,造價增加不多,節能效益顯著,故已成為世界各國推廣的太陽能采暖技術的主流。
中國太陽能供暖現狀
中國擁有世界上最大的太陽能熱利用市場,保守估計約占世界的40%,在這其中太陽能熱水系統幾乎占100%。中國北方農村住宅大多已具備被動太陽房的雛型,只要稍加改造就可以得到較好的采暖效果。由于農村能源短缺,大多數農村冬季室內熱環境差,故被動太陽房技術在農村很受歡迎。截至1995年,中國在農村和小城鎮已推廣了575萬㎡的被動太陽房,其類型有直接受益窗、集熱墻、附加溫室或三者的組合。在無輔助能源的情況下,太陽房冬季一般到中午室內最高溫度達12~16攝氏度,清晨最低溫度6~8攝氏度。建太陽房的造價增加10%~20%,為農民所接受。此外,遼寧省已有400余所中學采用太陽能采暖技術,建筑面積達50萬m2。
近年來,中國建筑供暖能耗不斷下降,太陽能熱利用產品性能日益提高,太陽能供暖逐漸受到人們的重視,在北京等地相繼建成了一些太陽能供暖項目,如:北京清華陽光公司辦公樓,北京太陽能研究所辦公樓,北京平谷新農村村民住宅等。這些項目有些采用U型管式真空管集熱器,有些采用熱管式真空管集熱器,有的則采用平板型集熱器,系統設計各不相同,各有特點,多由太陽能熱利用企業自行設計、安裝,大多沒有建筑設計單位的參與。
而被動太陽房發展中存在以下問題:(1)缺乏設計規范和驗收評價標準;(2)農村太陽房施工質量較粗糙,主要表現在門窗部位冷風滲透較嚴重;(3)對新興的太陽能節能建筑的行業管理體制尚不明確;(4)被動太陽房設計尚未顧及夏季室內熱環境的舒適度,夏季的被動降溫尚待加強科學研究。
太陽能供暖發展趨勢
利用太陽能采暖的發展趨勢是:太陽能的貯存,可以是日間貯夜間用,即用貯熱材料放在窗下或作墻體材料,白天受陽光照射后貯存熱量,晚間則將熱量釋放出來加熱建筑物;進一步則晴天貯陰天用,即將太陽能通過集熱裝置接受后,用水、空氣等介質經管路引入水池、卵石床或土層中貯存,陰天仍經管路引出采暖;再進一步就是夏天貯冬天用,即建大型太陽能集中供熱站,在地下設巨大的貯熱庫,把夏天太陽能輸入地下,供冬天取暖作為熱源使用。
為了收集陽光可設反射裝置,即將自動跟蹤太陽的反射裝置裝在房頂上,將太陽光反射到需用的房間或建筑物的天井中,以增加房間的照度及得熱,以至于是房間背陰處的植物得到陽光照射而正常生長。
還可以把自動跟蹤太陽的集光器收集的陽光,用光導纖維輸送到需用的房間或部位,通過發光器把光能釋放出來,這種光線的光質和波長特性與日光完全相同,因而可使地下室、背陰處得到陽光的直接照射,在這些地方也可以進行日光浴和栽培花卉植物。
為了盡量利用太陽能,有些建筑在正南向或偏南向設陽光間,其外側大部分甚至全部用玻璃維護,一般用雙層玻璃,并設可調節角度的百業或窗簾,陽光間內有重質材料蓄熱。這種陽光間為住宅配備了良好的會客和家庭活動場所,使小庭園進入室內空間,又透過玻璃窗使室內居民與外界自然親和,深受設有自動啟閉的記憶金屬通風器,以免夏天過熱。有的建筑在房頂上設有熱煙囪,過熱時可抽出熱空氣,平衡室內微氣候。
中國太陽能資源豐富,約三分之二的國土的年太陽輻射總量接近或超過6000MJ/m2。而同國外相比在技術上比較落后,太陽能供暖系統的設計大多仍然停留在簡單估算的水平上,沒有成熟、成套的設計方法或軟件,而中國的能源形勢卻日趨嚴峻,且太陽能資源比歐洲國家要豐富許多,因此中國的太陽能供暖亟需也應該得到進一步發展。








