太陽能作為地球萬源之本，是清潔的可再生資源。利用太陽能實(shí)現(xiàn)建筑供暖，符合實(shí)現(xiàn)化石能源體系向低碳能源體系轉(zhuǎn)變的趨勢，符合新農(nóng)村建設(shè)的客觀要求，有利于保護(hù)祖國綠水藍(lán)天。

太陽能采暖，在我國具有資源稟賦和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢，在太陽能熱水技術(shù)及市場應(yīng)用已經(jīng)走在了世界的前列。但是，太陽能生活熱水系統(tǒng)和太陽能采暖熱水系統(tǒng)存在著不同，一般生活熱水不需要連續(xù)供應(yīng)，而一般采暖系統(tǒng)必須是連續(xù)供應(yīng)并且要穩(wěn)定可靠，還應(yīng)考慮室內(nèi)末端的散熱方式來合理確定穩(wěn)定的系統(tǒng)熱水溫度。由于太陽能具有較大的間歇性及不穩(wěn)定性，單獨(dú)太陽能不能滿足大量用熱的采暖需求，必須與其他穩(wěn)定可靠的熱源集成互補(bǔ)。這就需要太陽能采暖熱水系統(tǒng)具備生活熱水系統(tǒng)所沒有的設(shè)備，使系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。此外，還需要具備協(xié)調(diào)這些設(shè)備正常工作的控制裝置。因此系統(tǒng)復(fù)雜，不可避免地增加了系統(tǒng)的難度和成本。另，設(shè)備腐蝕、跑冒滴漏及冬季使用凍結(jié)問題需要解決。

農(nóng)村戶用采暖是推廣清潔供暖、實(shí)施散煤治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)，尋求一種性價比高，節(jié)能性好，運(yùn)行可靠的供暖方式，來解決廣大農(nóng)村戶用采暖問題，已是迫在眉睫。

關(guān)鍵點(diǎn)一

本系統(tǒng)太陽能集熱方式打破了用水作為介質(zhì)的常規(guī)，采用太陽能光熱直接加熱空氣的技術(shù)手段，產(chǎn)生熱風(fēng)輸送到房間使室內(nèi)升溫，達(dá)到采暖的目的。

具有以下特點(diǎn):

1.有陽光就有熱空氣，系統(tǒng)反應(yīng)快。

2.沒有能量的二次轉(zhuǎn)換損耗，效率高。

3.不存在設(shè)備腐蝕及冬季凍結(jié)問題。

目前，太陽能空氣集熱大致分為平板式、內(nèi)插管導(dǎo)流式真空管空氣集熱和全玻璃雙真空熱管空氣集熱等形式，大多借用了太陽能熱水系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)及器件，與太陽能光熱加熱空氣的應(yīng)用連接不是很默契。比起水，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)小，導(dǎo)致空氣和吸熱體的換熱強(qiáng)度遠(yuǎn)小于水；空氣本身的密度低，因此集熱器的空氣流量足夠大時才能得到所需的熱量。強(qiáng)化傳熱和保證足夠的通風(fēng)量，并在這個前提下保持較小的風(fēng)機(jī)功率，一直是發(fā)展高性能太陽能空氣集熱器的關(guān)鍵問題。

由內(nèi)管和外管組成，外管為透光玻璃管，內(nèi)管涂有太陽能吸熱膜層，設(shè)置有若干個穿透的通風(fēng)孔，為一端開口的空心管體，套裝在外玻璃管內(nèi)。太陽能集熱器由多個這樣的集熱管和進(jìn)出風(fēng)聯(lián)箱組成，集熱管位于中間與兩聯(lián)箱直通連接。冷風(fēng)進(jìn)入進(jìn)風(fēng)聯(lián)箱，通過每個集熱管的內(nèi)外管之間的環(huán)形空腔，經(jīng)內(nèi)管的通風(fēng)孔滲透進(jìn)入管內(nèi)，充分交換管體上吸收的太陽能熱量，由風(fēng)機(jī)牽引集中在出風(fēng)聯(lián)箱形成熱風(fēng)輸送到房間。

孔管式太陽能空氣集熱器，能使空氣和吸熱體的換熱充分并即時地把吸收的太陽能熱量迅速帶走，送入房間有效應(yīng)用，風(fēng)機(jī)消耗功率較小，系統(tǒng)集熱效率較高。

關(guān)鍵點(diǎn)二

由于太陽能的間歇性和不連續(xù)性，太陽能采暖存在著白天陽光供應(yīng)與晚上用熱需求時間性的差異，即供能和用能的不協(xié)調(diào)性，有效解決這一問題的技術(shù)途徑就是采用蓄熱技術(shù)。本系統(tǒng)的室內(nèi)部分采用低溫相變蓄熱型碳纖維電熱器裝置，協(xié)調(diào)熱能供求在時間和強(qiáng)度上的不匹配，將不穩(wěn)定的太陽能變成穩(wěn)定的熱風(fēng)輸出，達(dá)到連續(xù)供暖和節(jié)能目的，提高太陽能源的貢獻(xiàn)率。

技術(shù)方案

白天陽光充足時，太陽能集熱器產(chǎn)生的熱風(fēng)通過蓄熱電暖器，以比較穩(wěn)定的介質(zhì)相變溫度向房間提供熱量用于供暖，另一方面，將剩余的熱量蓄存在裝置內(nèi)，在太陽能輻射減小至太陽落山之后的時段，將蓄存的熱量釋放出來。這一過程為太陽能熱風(fēng)供暖和光蓄熱供暖時段；延續(xù)到谷電時間開始，室內(nèi)蓄熱電暖器自動切換到碳纖維電加熱狀態(tài)，廉價谷電產(chǎn)生的熱量用于采暖，同時，將多余的熱量蓄存，在谷電時間截止至陽光充足之前時段，釋放蓄存的熱量。這一過程為互補(bǔ)電加熱和電蓄熱供暖時段，達(dá)到24小時連續(xù)供暖的目的。

節(jié)能分析

系統(tǒng)運(yùn)行分兩部分：一部分是太陽能熱風(fēng)和光蓄熱供暖；一部分是谷電加熱和電蓄熱供暖。

對于第一部分的系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)當(dāng)?shù)夭膳竟?jié)的太陽能日平均輻射量和對應(yīng)采暖房間需要的總熱量來確定集熱器的集熱面積，原則上使集熱器的有效集熱量滿足房間采暖需求，也就是說在這個時段完全利用免費(fèi)的太陽能，用戶不增加有價能源消耗的運(yùn)行費(fèi)用。

另外一部分，也是整個系統(tǒng)的主要耗能部分，出現(xiàn)在每天的22:00至次日的10:00時間段，大多是夜間，可以允許適當(dāng)降低供暖溫度。以房間溫度12°c為例，在白天保持的房間溫度狀態(tài)下，再提供50W/㎡的單位熱負(fù)荷就能滿足要求。按農(nóng)村單間面積25㎡，碳纖維電熱轉(zhuǎn)換效率98%計算，需要54kJ的熱量，配套1800W電熱功率，需要電力消耗20kW·h，各地區(qū)谷電補(bǔ)貼政策不同（按大多數(shù)地區(qū)0.1元/kW·h)，整個太陽能+光電蓄熱戶用采暖系統(tǒng)在每天的總運(yùn)行費(fèi)用為2元，常規(guī)采暖期100天，年運(yùn)行費(fèi)用為200元左右，體現(xiàn)出系統(tǒng)運(yùn)行的顯著經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性。

綜上所述，太陽能+光電蓄熱戶用采暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，節(jié)能性顯著，居民可承受。具有實(shí)用性強(qiáng)，適宜復(fù)制推廣的特點(diǎn)，這一系統(tǒng)的推廣應(yīng)用將在清潔能源替代燃煤采暖的藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)中起到積極作用。