一.前言

隨著國民經濟的發展，能源需求量日益增加，能源利用情況緊張，而常規能源的大量使用必將對環境造成不利影響。太陽能作為可再生能源的一種，取之不盡，用之不竭，同時又不會增加環境負荷，將成為未來能源結構中的重要組成部分。我國屬太陽能資源豐富的國家之一，年輻射總量大約在3300-8300MJ/（m2.a），全國2/3以上面積地區年日照小時數大于2000h，每年陸地接收的太陽輻射能相當于2.4萬億噸標準煤，具有太陽能利用的良好條件。在建筑能耗中，生活熱水、供暖能耗占了相當的比例，利用太陽能來滿足生活熱水、供暖這些低品位能耗的要求具有巨大的節能效益，因此，太陽能采暖技術越來越受到人們的重視。

二.太陽能采暖系統概況

1.太陽能采暖系統原理

太陽能采暖系統是指以太陽能作為采暖系統的熱源，利用太陽能集熱器將太陽能轉換成熱能，供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱的系統。太陽能采暖可分為主動式和被動式兩種方式。被動式太陽能采暖通過建筑的朝向和周圍環境的合理布置，內部空間和外部形體的巧妙處理，以及建筑材料和結構構造的恰當選擇，使建筑物在冬季能充分收集、存儲和分配太陽輻射熱。主動式太陽能采暖系統主要由太陽能集熱系統、蓄熱系統、末端供熱采暖系統、自動控制系統和其他能源輔助加熱、換熱設備集合構成，相比于被動式太陽能采暖，其供熱工況更加穩定，但同時，投資費用也增大，系統更加復雜。隨著經濟和社會的發展，主動式太陽能采暖開始大規模應用。

近年的太陽能采暖建設項目中，比較集中和有代表性的是北京周邊郊區縣新民居的太陽能采暖工程。由于農村住宅相對分散，密度低，不宜采用投資大，維護水平高的集中供暖模式，而傳統的燃煤取暖方式又存在效率低、污染環境、費用較高等問題，在農村推廣安全環保、運行費用低的太陽能采暖系統符合新農村建設的客觀要求。太陽能采暖所需的集熱面積遠大于太陽能熱水系統，安裝位置要求較大，對于高層建筑或居住密度較大的城區存在安裝建設條件不足的問題，限制了應用，而農村住宅一般建筑容積率較低，沒有明顯遮擋，具備建設太陽能采暖項目的良好條件。

三.太陽能采暖系統設備

1.集熱器

常見的太陽能集熱器有平板型和真空管型兩種，其中，真空管型又可分為全玻璃真空管型、U型管真空管和熱管真空管集熱器。目前在我國太陽能熱水器 市場，平板太陽能熱水器約占10％左右的市場份額，其余均為真空管太陽能熱水器，而國外平板太陽能熱水器則占90％以上的市場份額，中國與世界太陽能市場主流存在巨大差異。由于太陽能采暖系統與建筑結合緊密，因而對集熱產品與建筑的結合、故障率、使用壽命等性能要求較高，平板集熱器結構簡單，抗壓，抗外力沖擊，適合承壓運行，從整體外觀、結構強度、安裝運行等方面都非常適合與建筑相結合。在熱性能方面，盡管平板集熱器的保溫性能不如真空管集熱器，但由于其有效采光面大于真空管集熱器，因此其熱效率高于真空管集熱器。早期平板集熱器不能防凍過冬的缺點隨著技術進步早已得到解決。太陽能采暖工程中，非采暖季能源過剩，真空管集熱器易發生爆管、真空度降低等問題，而平板集熱器則能較容易地解決這一問題，因此，目前北京地區太陽能采暖工程中，很多工程項目采用了平板型集熱器。

2.輔助熱源

為住宅提供采暖用熱水的太陽能采暖系統，與為住宅提供生活熱水的太陽能熱水系統在供水特點上是不同的，生活熱水不需要連續供應而采暖用熱水必須連續供應，而且要穩定可靠。太陽輻射受晝夜、季節、緯度和海拔高度等自然條件的限制和陰雨天氣等隨機因素的影響，存在較大的間歇性和不穩定性，因此在太陽能采暖系統中，必須設置輔助熱源。輔助熱源要根據當地太陽能資源條件，常規能源的供應狀況，建筑物熱負荷和周圍環境條件等因素，做綜合經濟性分析，以確定適宜的輔助熱源及合理的太陽能供暖比例。太陽能采暖中可以選擇的輔助熱源主要有小型燃油（氣）鍋爐，城市熱網或區域鍋爐房、工業廢熱、電鍋爐、電熱管、地源熱泵及生物質燃料等。

在農村建設的太陽能采暖項目，由于城市熱網及燃氣管線不易到達，油、電價格又較高，因此，輔助能源的應用類型多為生物質燃料。如北京平谷區掛甲峪村，輔助熱源用生物質鍋爐提供，采用生物質壓塊成型設備，把當地的果木修剪枝條粉碎后壓縮成燃料棒或燃料塊，作為生物質鍋爐燃料，同時還用作炊事燃料，這種生物質壓縮成型燃料比傳統的生物質燃燒密度高，燃燒效率高，儲藏也較容易，使用時勞動強度小，是一種較好的輔助熱源方式。

3.采暖末端

太陽能由于熱密度較低，集熱溫度很難達到較高水平。普通散熱器熱媒溫度要求較高（70℃以上），而太陽能系統不易達到該出水溫度要求。因此，在太陽能采暖系統中，通常采用地板輻射采暖的末端供熱方式。地板采暖 所需要的低溫熱水在35-55℃之間，正好是太陽能集熱器所能提供的適合溫度。