太陽能采暖方案 |
SCHEMA

一、太陽能地板采暖系統
 
1.1太陽能地板采暖系統工作原理
    太陽能地板采暖供熱系統工作原理,主要由能源收集和熱量輸出兩個流程組成:
  1.能量收集過程中當太陽能集熱系統的水溫升至設定穩定時,溫控器輸出信號,控制集熱循環泵工作,把集熱器中的高溫水和蓄能水箱中的低溫水相互循環。從而逐漸帶動水箱的溫度升高。太陽能輻射強度不足時,控制系統開啟輔助電加熱器系統補充能量,以實現全天侯熱源供給。
  2.蓄能水箱在逐漸積得熱量之后,若達到設定溫度,則通過供熱循環泵,使蓄能水箱中的熱水在整個建筑埋管中循環流動,向供熱單元輸送能量。當室內溫度達到設定值,通過溫度傳感器控制采暖循環泵的關閉,實現操作的智能化與經濟化。
1.2 太陽能低溫熱水地板采暖系統組成
系統主要的部件包括:
(1)太陽能集熱器——太陽能集熱器是整個裝置中的關鍵部件,主要起到采集太陽能量,對儲熱水箱的水進行加熱的目的。
(2)太陽能儲熱水箱——太陽能采暖系統裝置中的儲水箱一般保溫材料采用聚氨酯發泡。該水箱可滿足冬季的供暖。
(3)輔助能源——輔助能源系統是太陽能集熱系統的補充與備用。當太陽能系統無法滿足供熱需求時,啟動輔助能源加熱儲熱水箱中的水,達到設定溫度即停止。
(4)太陽能水泵——太陽能集熱系統中的循環動力設備,通過太陽能水泵的循環,利用太陽能集熱器吸收的能量加熱儲水箱中的水。
(5)供暖循環泵——將太陽能儲水箱中的熱量通過循環送至各供暖區域,提升房間的溫度。太陽能地板采暖系統主要有太陽能采暖系統、地板采暖系統、控制系統三大部分組成。如圖所示 :


                
            圖1 太陽能低溫地板輻射采暖系統原理圖

    由圖可知:其采用太陽能+輔助熱源的聯合供熱方式,太陽能供熱系統優先選用太陽能,太陽能供熱不足的能量由輔助熱源補充。太陽能系統與輔助加熱系統聯合供熱,可保證全天候供熱,在熱源充足的前提下,滿足地板輻射散熱和熱水供應。
1.3 控制系統
控制系統主要由溫控系統、水位調節系統、定時控制系統和中央處理運行系統等部分組成,可由PLC系統實現自動控制,這方面技術比較成熟。

二、太陽能地板輻射系統的計算
 
1、太陽能集熱器
   太陽能集熱器選用全玻璃真空管U型集熱器,此種形式的太陽能集熱器熱效率高,防凍性能好,承壓能力高,熱容量小,啟動快;在采暖初期和末期可以不用輔助熱源而直接供暖,同其他形式的太陽能集熱器相比,全玻璃真空管U集熱器更適合應用于太陽能地板輻射采暖系統。
集熱器面積的計算:

 — 直接系統集熱器采光面積,m2
 — 全天供熱量,W
 — 太陽能保證率,根據系統使用期內的太陽輻照、系統經濟性及用戶要求等因素綜合考慮后確定,本工程選取30%
 — 當地集熱器采光面上的冬季平均日太陽輻照量, 186000KJ/m2
 — 集熱器采暖平均集熱效率,國標:0.4~0.50,選取0.45.
 — 儲水箱和管道的熱損失率,根據經驗取值宜為15%
 
 2、儲水箱容積[6]
 
式中: V—儲熱水箱體積 m3
        Qs—儲熱水箱的設計熱量 kJ
       (ρc)w—水的體積比熱 kJ/(m3c)
       Δt—水箱內熱水的利用溫差 ℃
   對于太陽能采暖系統,由于受自然條件(太陽輻射一天之內隨時間變化)的限制,太陽能集熱系統不可能全天24小時工作,考慮到太陽能集熱器的功率及日照時間與用戶供暖需求存在的差異性,根據大唐陽光太陽能工公司多年工程實踐經驗,設計太陽能儲水箱容量只需滿足系統運行所必須的水量即可。
3、太陽能集熱器傾角
在安裝太陽集熱器時,為了得到最大的太陽輻照量,在正午時必須盡可能使集熱器采光面垂直于陽光,這時:
式中 —太陽赤緯角
     —當地緯度
集熱器全年使用時,可以認為全年平均赤緯角均為0°則:
集熱器為夏季使用時,可以認為該期間內平均赤緯角約為10°則:
集熱器為冬季使用時,可以認為該期間平均赤緯角為-10°,則:
 4、根據詳細熱工計算,可將熱負荷換算成水量,供暖所需水量的計算
  
式中:q— 采暖系統熱負荷指標   w/m2
      Cp—水的平均定壓比熱容   4.18kJ/(kg·k)
      △T—采暖供回水溫度差(℃),低溫地板采暖供回水溫度差為8℃~15℃,這里暫取10℃

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