太阳能与多能源组合供热方案探讨.doc

太阳能与多能源热水供应方案的探讨（江苏筑原建筑设计有限公司 常州 钱晓明）摘要：目前，国家正大力扶持太阳能产业的发展，同时也制订了相应规范，强制有条件的地方使用太阳能。虽然利用太阳能有很多优越性，但也存在问题。太阳能系统受天气影响，保证率各地差异较大，这就决定了在供热要求较高的场所，太阳能不可作为唯一热源，必须设置辅组热源，保证热源供给的稳定。本文介绍了太阳能与其它能源合用供应热水的系统的应用。 进入21世纪，随着国民经济的飞速发展，国内对能源的需求量成几何级增加。由于常规能源的严重紧缺，开发利用太阳能这样的绿色能源对经济发展有着重要的意义。首先，太阳能是可再生能源，取之不尽、 用之不完；其次，太阳能是新型环保清洁能源，不会污染环境。在太阳能利用领域，太阳能热水器是其中的一大产业，也是目前应用最广泛的。近年来，全国多个省份以地方规范的形式，强制要求有热水需求的建筑必须使用太阳能热水器。比如江苏省要求12层以上的住宅及有热水需求的公共建筑必须使用太阳能热水系统。对于住宅来说，太阳能热水器的安装使用没有什么技术难度，家用太阳能热水器相对较简单。对于一般的公共建筑和一些对热水使用要求不高的场所，设置集中太阳能热水系统也能满足要求。而像宾馆、酒店等建筑对热水系统的水温、水压有着严格的要求，如单独设置集中太阳能热水供应系统显然不能满足要求。太阳能受气候影响较大，全年使用保证率较低，因而对于热水使用要求较高的场所，必须设置其它辅助热源。在多能源供热应用中，有以太阳能为主其它能源为辅的系统，也有以太阳能为辅其它能源为主的系统。在实际应用时，因根据使用要求及当地气候条件综合考虑，多方面比较后确定最经济最安全的能源供应方案。目前，已经在工程中应用的多能源供应热水系统主要有三种：太阳能与燃气炉，太阳能与地源热泵机组，太阳能与空气源机组。其中，太阳能与燃气热水炉共同供应热水的系统应用最为广泛。而太阳能与地源热泵机组结合使用的系统最为复杂，目前主要应用在供暖领域。下面，本文对几种方案的系统组成及其特点作简要分析：（一） 小型太阳能与燃气热水系统系统组成如上图所示，太阳能热水器作为系统的首次加热，预热的水经容积式燃气热水器二次加热后，达到使用温度，供至各用水点。本系统特点是：系统组成较简单，运行及控制方便；太阳能和燃气互补利用，节省能源，在太阳能热水器出水水温能达到使用要求时，燃气热水炉可不开启。由于系统不设置储水水箱，因此供水量较小，适用于别墅、美容院等用水量较小的场所。（二） 大型太阳能与燃气热水系统图一图二 大型集中式太阳能与燃气热水器组合热水供应系统常见的有两种：双水箱系统（图一）和单水箱系统（图二）。双水箱系统中，太阳能循环加热储热水箱，作为恒温水箱的补水，燃气热水炉循环加热恒温水箱，保证终端供水温度的稳定。该系统由于设置两个水箱，管路、设备较多，机房占地面积较大，适用于太阳能集热器设置量大且与燃气热水机房相距较远的建筑场所。由于设置了恒温水箱，系统能够供应大流量恒温水的热水，适用于大型酒店、宾馆、宿舍等场所。单水箱系统由于减少了恒温水箱，管路及设备相应减少，系统较为简单，控制也方便，适用于太阳能集热器设置量小的场所。集中式太阳能与燃气热水炉组合系统，通过水温水位控制逻辑控制燃气热水炉的启停，保证了只有在太阳能不能满足热水供应时燃气炉才会工作，最大限度减少燃气炉开启时间，节约能源。目前工程中使用最多最广的就是这两种系统，它特点明显但是也存在缺点。建筑低区的冷水采用市政管网直供，热水由增加泵加压供水，而市政管网的压力有一定的波动行，这就难免出现低区冷热水管网压力不平衡的情况。这是设计中必须注意的问题，应根据实际情况采用有效措施减小冷热水管网的压力差，保证供水的稳定性。（三） 太阳能与空气源热泵热水系统 随着空气源热泵的推广应用，越来越多的场所开始采用这种简单安全的热水供应系统，特别是别墅区。在太阳能与空气源热泵组合系统中，太阳能热水器作为系统的首次加热，提升水温，空气源热泵作为系统二次加热，保证终端供水温度的稳定，更大程度上节省了电能。由于不使用燃气炉，整个系统更加安全简单，安装位置更加灵活，适用于新建或者改造的别墅、休闲健身、会所等用水量较小的场所。（四） 随着电子技术和逻辑控制技术的飞速发展，温控阀、电磁阀、传感器等热水系统中使用的电子元件的精度和灵敏度得到很大的提升，同时也提高了热水系统控制的自动化程度，使得多能源供热系统的控制更加科学可靠。目前三种能源同时供热系统主要应用在大型公共建筑中，最常用的是太阳能+燃气炉+大型商用热泵机组。太阳能热水器仍作为系统首次加热，燃气炉和热泵机组作为二次加热设备保证终端热水温度的稳定。二次加热设备可同一系统使用，也可分系统使用，设计中应根据实际情况分析比较，选择比较可靠比较经济的系统方案。 太阳能由于受天气条件影响具有不稳定性，当设计采用与其他能源组合供热时，太阳能热水器宜作为首次加热设备并设置辅助加热系统。太阳能集热器的布置常常受场地、屋面面积等的限制，怎么样更多的布置集热器更好利用太阳能是设计中必须全面考虑的问题。当前紧张的能源形式和严峻的环保压力促进了太阳能产业的快速发展。太阳能热水器已进入千家万户，太阳能供热系统已在众多领域中使用。太阳能热水系统优势明显，运行费用低、环保节能，属于绿色无污染的热水系统，在国家政策强有力的支持下，必将得到更广阔的发展。