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太阳能采暖辅助能源种类有哪些?优缺点有哪些?
太阳能产业资讯网 2017-11-09 15:39:10 分享至: 阅读:505 评论:0
[摘要]利用太阳能采暖市场很大,这是毋庸置疑的。但利用太阳能采暖和制取生活热水还不一样,生活热水不需要连续供应而采暖用热水必须连续供应,而且要稳定可靠。太阳能辐射受昼夜、季节、纬度和海拔等自然条件的限制和阴雨天等因素影响,存在较大的间歇性和不稳定性,因此在太阳能采暖系统中,必须要设置辅助能源。

利用太阳能采暖市场很大,这是毋庸置疑的。但利用太阳能采暖和制取生活热水还不一样,生活热水不需要连续供应而采暖用热水必须连续供应,而且要稳定可靠。太阳能辐射受昼夜、季节、纬度和海拔等自然条件的限制和阴雨天等因素影响,存在较大的间歇性和不稳定性,因此在太阳能采暖系统中,必须要设置辅助能源。

一、太阳能采暖辅助能源种类

目前可以和太阳能进行结合的能源按照大致可分为几种:

1、传统型:城市热网、电锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、燃气壁挂炉;

2、节能型:生物质锅炉、空气源热泵、水/地源热泵;

3、余热回收型:工业废热;

如果按照能源应用地域来划分:

1、农村型:生物质锅炉、电锅炉、空气源热泵、水地源热泵;

2、城市型:城市热网、工业废热、燃气锅炉、燃气壁挂炉、燃油锅炉、空气源热泵、水地源热泵;

二、太阳能采暖辅助能源选择的考虑因素

1、当地气候环境;

无论选择何种辅助能源,首先要考虑当地的气候环境。比如说东北地区,年平均温度-20度,冬季极端温度-30度甚至是-40度,所以要考虑到设备的防冻和极端情况下的运行效果,如果选择空气源热泵肯定不合适,不但解决不了供热问题,机组都会冻坏。

2、当地可提供的能源供应方式;

选择的辅助能源要一定要结合当地的能源实际供应情况。比如利用太阳能解决农村冬季采暖,选择用燃气辅助,运行费用较低,但是农村很少有天然气,仅天然气接口费一项可能上百万元,用户接受不了。

3、综合经济性分析;

利用太阳能和其它辅助能源结合方式进行采暖,用户投资多少,整个冬季运行费用多少,相比较用户原有加热方式可节能多少,几年可以回收成本,都需要理论的计算,所以要综合分析选用这种能源方式和太阳能结合是否最合适。

4、安全可靠,操作简单;

我认为这项最为重要,能设计开式的系统不设计闭式的,能选用常压锅炉绝不选择承压锅炉,安全是第一位。

5、其它因素;

比如用户可提供的电源功率、设备占地空间、地质条件等

三、太阳能采暖辅助能源方案

1、太阳能结合生物质锅炉辅助的采暖系统

适用场景:农村

优点:运行费用低廉;

缺点:自动化程度不高,操作比较麻烦,室内环境相对较差;

2、太阳能结合燃气/燃油锅炉辅助加热采暖系统

应用场景:必须有燃气接口或者燃油比较方便单位

优点:运行费用比较低,特别是燃气,属于清洁能源,无任何污染物排放;

缺点:受条件限制,危险性稍大些;

3、太阳能结合电加热辅助加热采暖系统

应用场景:单位或个人

优点:系统相对操作比较简单,投资比较小;

缺点:需要电负荷较大,运行费用相对较高;

4、太阳能和燃气壁挂炉结合的采暖系统

适用场景:城市住宅用户;

优点:系统运行安全可靠,运行费用低;

缺点:需要具备燃气供应;

5、太阳能和空气源热泵结合的采暖系统

应用场景:单位或个人

优点:节能优势更明显,运行费用相比较以上很低;

缺点:受环境限制

6、太阳能和水地源热泵结合的采暖系统

适用场景:单位或个人;

优点:运行费用低,经济环保,安全可靠;

缺点:投资比较高,受地质条件限制;

7、太阳能和地源热泵结合实现采暖、制冷、热水三联供系统

适用场景:单位、个人住宅;

优点:一次投资,可以实现采暖、制冷、热水三联供,运行费用比较低;

缺点:需要打井,初期投资比较大;

四、太阳能采暖辅助能源优化办法

目前来讲,可以和太阳能结合的能源方式很多,那该怎样优化辅助能源呢?比如采用太阳能和电辅助加热采暖系统,运行费用比较高,考虑是否可以利用低谷电,这样大大降低运行成本。一般的工厂甚至是农村,国家鼓励申请利用低谷电,在晚上10点到早上6点,利用低谷电蓄热,把白天需要的热量提前储存,第二天白天,再利用太阳能加热蓄热水箱,供用户采暖使用,这样既利用低谷电,降低运行成本,又可以最大化的利用太阳能,但是这种方式需要蓄热水箱容积比正常设计要大一倍。

再者利用太阳能和地源热泵结合采暖系统;太阳能在非采暖季会出现产能过剩的问题,利用太阳能和地源热泵结合,将多余的热量通过地源热泵预埋管蓄存到地下,冬季采暖时提取出来,这样既解决了太阳能过热问题,又提高了地源热泵的运行效率,一举两得,这种方法已经通过实际项目论证没有任何问题。

五、太阳能采暖辅助能源选择与优化的案例及其优势分析

由北京天普太阳能设计的大兴首个“无煤村”刘家铺改造工程,就是能源优化的典范。利用太阳能和地源热泵结合的设计理念,既解决了太阳能夏季产能过剩问题,同时也弥补了地源热泵带来的土壤热量不平衡的缺点,提高了运行效率。

1、原理图前面已讲(略)

2、原理说明:夏季太阳能集热器采集太阳热能,在保证生活热水的前提下,将多余热能通过地埋循环管逐渐储存在地下土壤中。同时,热泵在给室内降温过程中,也将热能以同样方式储存到地下。

冬季依靠热泵通过地埋循环管从地下土壤中提取夏季储存的热量,供室内采暖,室内散热采风机盘管形式,可以方便地控制热能在不同房间的分配。

3、现场图片

屋顶集热器

地源热泵

4、优势

利用太阳能和地源热泵系统结合优势非常明显,既解决了用户的冬季采暖,还可以实现夏季制冷和全年生活热水,节省了热水设备、制冷设备的投资,基本上可在4-5年可回收成本。既提高了生活品质,又降低了工程成本。

六、结论

太阳能采暖不再是一个美丽的神话,已经从神坛落到老百姓身边,当然它还有很长的路要走,技术上没有问题,关键还是看政府出台的政策,怎样让老百姓真正从中收益。

来源:天普

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