利用太阳能取暖问题解答

利用太阳能取暖问题解答：

一、提到太阳能取暖，很多人都要提出这样的问题，100平方米房间利用太阳能取暖需要安装多少支真空管？需要投资多少钱？答：这个问题没有固定的答案。在保证整个冬季的室内温度达到18℃以上的前提下，100平方米房间需要安装多少支真空管接收能量与用户所在地区的冬季的太阳光照强度、气温、墙壁和门窗的保温效果等多种因素有关。在建太阳能取暖房的时候，要根据能量守恒定律通过计算来设计：1.在最寒冷的一月份，太阳能集热器30天内接收的能量要大于房子所有墙壁、棚、地面和门窗在30天内散热损失的能量。2.室内储存器能储存的能量要大于连续阴天最长时间内墙壁、棚、地面和门窗散热损失的能量。比如：在我们辽宁抚顺地区，太阳光辐射强度为三级，冬季最低气温在零下三十度左右。100平方米房间，1.如果墙壁是没有做保温的37cm厚的砖混墙壁，棚保温层是5cm厚热传导系数是0.04的笨板结构，门窗是建筑总面积为20平方米的双层铝合金玻璃窗结构。这样的房子在我们这里，最寒冷的一月份（室内温度达到18℃，室外平均气温-20℃，室内外温差38℃左右）平均散热功率大约是11千瓦左右，整个房间每天散热损失的能量大约是260千瓦时，每支58-1800真空管集热器每天接收的能量大约是0.3千瓦时，所以要使室内温度达到取暖温度至少需要安装900只真空管集热器（房子上面安装满也放不下）。2.如果墙壁和棚保温层厚度是15cm，门窗采用三层玻璃断桥铝门窗结构，在一月份整个房间每天散热损失的能量大约是90千瓦时，至少需要安装300只真空管集热器（只够晴天取暖用，要做到完全利用太阳能取暖至少得安装400支真空管集热器）。3.现在建的保温房，保温效果好的可以做到节能百分之七十以上，这样的保温房整个冬季取暖需要的能量是没有做保温的百分之三十左右。在我们辽宁抚顺地区100平方米没有保温的房子要做到完全利用太阳能取暖至少需要安装1000支真空管集热器，保温效果好的房子安装300支同样的真空管集热器就可以达到取暖效果。4.如果太阳能取暖房建在太阳能光照强度为二级，一月份室外最低气温不低于-20℃的北京以南地区（北京以南地区一月份平均气温不低于-10℃，要使室内温度达到18℃，室内外温差28℃左右，室内外温差是东北地区的四分之三，同样的房子需要的取暖能量达到东北地区的四分之三就可以了），100平方米保温效果好的房间安装230支真空管集热器就可以了。

二、有人问我：你家利用太阳能取暖，不需要任何辅助能量已经22年，这么多年里为什么在国内找不到第二家公司能安装完全利用太阳能取暖的设备呢？我分析主要有下面几个原因：1.我们安装的太阳能取暖设备太阳能利用率高。我们是采用热水床和地热管道多级串联起来的方法储存能量的，储存器本身就是散热器，储存器在降温过程中放出的能量几乎全部进入室内，大大提高了能量的利用率，（有的公司安装的太阳能取暖设备，储存器安装在室外，冬季晴天大约占三分之二，即太阳能接收器工作一天，储存器散热时间大约是一天半--36小时，储存器36小时散热损失的能量至少是太阳能接收器一天接收能量的百分之二十五以上）。2、我们安装的太阳能集热器，白天工作时，流入太阳能集热器的水是从室内多级储存器的尾端流出来的低温水，水温在30℃左右（其他公司安装的太阳能集热器工作时流入集热器的水是从高温的保温水箱里面出来的，水温一般都是高于50℃的）。太阳能集热器工作时，内部的介质温度越高接收效率就越低。特别是平板集热器，介质的温度升高20℃，接收效率会降低百分之四十以上。因为冬季取暖需要的能量多，如果集热器的接收效率低，就是将房子上面安装满太阳能集热器，接收的能量也不够完全利用太阳能取暖用。所以利用常规方法安装太阳能集热器很难做到完全利用太阳能取暖的。3、我们安装的真空管太阳能集热器，安装300支真空管接收的能量就能够为具有储存能力是300-400千瓦时的储存器（储存器的储存能力相当于30立方米水箱的储存量）提供能量。其中的原因是我们安装方法的接收效率比普通安装方法要高百分之三十以上（具体的理论依据是我们的专利技术，暂时不公开，大家暂时只能根据我家的取暖效果与其他太阳能取暖系统的取暖效果做比较来判断）。4、有人问我从储存器流出来的热水温度才30℃左右，这么低的温度能达到取暖效果吗？答：我们安装的能量储存器是采用多级串联安装的（三--四级左右），每组都是由热水床和二-三级地热管道串联起来。从太阳能集热器流入室内的高温的热水（40℃左右）首先进入热水床，然后再从热水床流出来依次通过三级地热管道迅速换热（我们采用超速传导和对流同时进行的换热技术，从末端储存器流出来的热水温度与末端储存器的温差小于1℃），地热管道获取能量后将能量储存起来，四级储存器的第一级热水床的温度大约在35℃--45℃之间变化（睡觉时躺在35℃的热水床上的感觉是最舒适的），末端储存器的温度大约在23℃-33℃之间变化。当连续阴天时，每阴天一天储存器的温度平均下降2℃左右，室内温度降低1℃左右。热水床在整个冬季的最低温度能保持在35℃以上，最高一般不能高于45℃（热水床温度高于45℃时，室内温度要高于28℃以上，这样就需要将接收器停止运行一两天了）。我们利用平均温度在30℃左右的地面储存器散热为室内供暖，之所以能达到取暖效果的原因：一是采用地面超速传导散热的方法（当地热储存器与室内的温差为1℃时，每平方米的地面向室内的散热功率大约是10瓦，100平方米的房间内有大约80平方米的散热地面（包括热水床散热），当地热管道与室内的温差为5℃时，散热总功率大约是4千瓦），二是利用增大散热面积来加速散热（100平方米房间，储存器的散热面积在80平方米左右）。

三、有人问我有的平板集热器使用不到十年就漏水了，你为什么说平板集热器的使用寿命在30年以上呢？答：我们安装的平板集热器，内部是采用防腐层自动恢复技术（专利技术，原理暂时不公开），每自动恢复一次防腐层板壁变薄2微米左右，每形成一次防腐层可以使集热板保持一年多不能被腐蚀。我们采用的平板集热板的厚度是0.4mm的，即400微米，从理论上分析判断其使用寿命可以达到200年，所以说这种平板集热器保证30年以上的使用寿命是没有问题的(我家安装的平板集热器已经平稳的运行了22年，根据这22年的无故障运行，大家自己来判断其使用寿命吧）。

四、有人说安装真空管集热器故障率太高，炸管、管道冻堵

现象经常发生，你们是采用什么方法来减少故障的？答：真空管炸管的原因：1.是真空管的真空度不达标（质量差或者是使用年限长），在寒冷的冬季管内结冰冻裂而炸管，如果选用质量好的真空管出现炸管现象就很少了（在刚刚进入取暖期时，利用有霜冻的早上检查一下真空管有没有在表面上不结霜的和结霜量太少的，不结霜的和结霜量太少的都是失去真空度的需要换掉。如果所有真空管都能结霜，那么整个冬季一般就不会出现炸管现象了）。2.引起真空管炸管常见的故障原因是管道冻堵和排气孔冻堵。管道和排气孔冻堵时，当真空管内部的水因温度变化引起热胀冷缩就会使联箱内的气压增大或减小，气压增大或减小就容易引起真空管炸管或者是联箱内胆变形损坏。我们安装的真空管集热器是采用管道自动排空方式，集热器不工作时，管道自动排空，没有管道冻堵的现象，每组真空管集热器联箱的进出水口都安装一个双向通水止气阀门（专利技术），这种阀门只允许水通过管道上下流动，当集热器不工作时阀门自动关闭，不允许联箱内的水蒸气进入管道结霜冻堵（相当于冬季在房门上挂门帘子，只允许人进出不允许冷空气进入热空气出来）。这样就大大减少了真空管的炸管故障。（我家安装了120支真空管，已经工作了10年，10年内只炸坏了一支管，还是在白天真空管工作时炸坏的，可能是这根真空管的质量差也可能是人为破坏的，当时我没有搞清楚）。由于真空管的炸管故障只能设法减少不可能百分之百避免，而且炸管的时间没有确定性，所以利用真空管集热器取暖适合家里面长期有人居住的用户安装（一旦发生炸管现象必须及时更换，否则整个系统就会瘫痪）。真空管集热器虽然有炸管故障和使用寿命短（15年左右）的缺点，但是由于投资成本比平板集热器低，所以用户要根据自己的经济条件做选择。

五、利用太阳能取暖投资。由于取暖需要能量多，太阳辐射到地面的能量分散，冬季光照时间短。所以要为室内提供足够的取暖能量必须得在房子上面安装大面积的太阳能集热器。如果阴天也利用太阳能取暖，必须在室内安装储存能力够阴天使用的储存器。1.在东北地区，最寒冷的一月份，室外平均气温在-20℃左右，要使100平方米房间的室内温度达到18℃的取暖温度，节能效果能达到百分之七十以上的保温房利用太阳能取暖至少需要安装300支真空管集热器或者是安装44平方米平板集热器。安装300支真空管集热器需要投资2.5万元左右（其中联箱和支架的使用寿命在30年以上，真空管的使用寿命在15年以上，真空管使用寿命到期可以单独更换真空管）。安装44平方米平板集热器需要投资4万元左右（平板集热器的使用寿命在30年以上）。室内需要安装两个热水床和70平方米左右的地热管道储存器，需要投资2万元左右。即：100平方米保温效果好的房间要做到完全利用太阳能取暖，采用真空管集热器需要投资4.5万元左右（采用普通锅炉带地热取暖，锅炉和地热管道再加上两个床的总投资也得一万多，利用太阳能取暖这一万多元可以节省）。采用平板集热器需要投资6万元左右。同样的保温节能房在一月份平均气温是-10℃左右的地区利用太阳能取暖的总投资大约是东北地区的四分之三。在一月份平均气温是0℃左右的地区（比如河南郑州）利用太阳能取暖的总投资大约是东北地区的二分之一。总之：目前要做到完全利用太阳能取暖的投资成本还是比较高的。太阳能取暖房是不受取暖期限制，室内温度由用户自己控制的一种高档舒适取暖房（由热力公司供暖的房间在冬季没有供热前或者是春季刚停气时，有的房间温度只有10℃左右，我家利用太阳能取暖这22年里室内温度最低记录是17℃，今年自从入冬以来室内温度最低记录是20℃）。所以完全利用太阳能取暖目前只适合经济条件好的家庭安装，随着人们生活水平的提高，技术的不断改进，安装成本有可能降低，利用太阳能取暖的用户就会越来越多。

六、建太阳能取暖房的性价比。举几个例子说明。1.墙壁保温对投资太阳能取暖设备的影响。在一月份平均气温大约是-20℃左右的东北地区，假设100平方米房间的外墙壁建筑面积大约是100平方米，墙壁为37cm厚的砖混结构。（1）、采用5cm厚的热传导系数是0.04的笨板做外墙壁保温（37cm厚砖混墙壁保温效果相当于3.7cm厚的笨板），这样每平方米墙壁的散热功率大约是17.5瓦，100平方米墙壁的散热总功率大约是1.75千瓦。（2）、采用10cm厚的笨板做外墙壁保温，这样每平方米墙壁的散热功率大约是12瓦，100平方米墙壁的散热总功率大约是1.2千瓦。两种墙壁比较，做10cm厚的保温层比做5cm厚的保温层要多投资1500元左右（多用5立方米笨板投资，安装工时几乎相同）。在冬季大约有三分之一是阴天，即太阳能接收器工作一天接收能量需要为1.5天（36小时）供暖，两种保温方法使100平方米墙壁的散热功率减少了0.55千瓦，0.55千瓦36小时散热损失能量大约是20千瓦时，安装每支真空管每天接收的能量大约是0.3千瓦时，20千瓦时需要多安装66支真空管，多安装66支真空管需要多投资5000元左右。即墙壁保温层厚度从5cm增加到10cm，可以节省太阳能取暖房总投资3500元左右（另外墙壁保温层的使用寿命是真空管集热器不能相比的）。

2、房子窗口对取暖效果的影响。以室外平均气温在-20℃左右的东北地区为例。假设100平方米房间窗口的建筑面积为20平方米（南北窗口各10平方米）。（1）、采用两层玻璃门窗（每平方米散热功率大约是3.5w/℃），室内外为38℃温差时每平方米的散热功率大约是133瓦，20平米门窗散热总功率大约是2.66千瓦，36小时散热损失的能量大约是96千瓦时。（2）、采用三层玻璃门窗（每平方散热功率大约是2w/℃），室内外38℃温差每平方米散热功率大约是76瓦，20平方米门窗散热总功率大约是1.52千瓦。36小时散热总能量大约是55千瓦时。安装20平方米三层玻璃断桥铝门窗比安装20平方米两层玻璃断桥铝门窗要多投资1000元左右。可以使室内在36小时散热损失的能量减少41千瓦时左右。要想多接收41千瓦时的能量大约需要多安装136支真空管，安装136支真空管需要多投资一万元左右。即两层玻璃门窗换成三层玻璃门窗可以节省投资九千多元（门窗的使用寿命长和故障率少是真空管集热器不能相比的）。3、房子北侧窗口大小对取暖效果的影响。假设100平方米房间的北侧窗口安装面积为10平方米（东北地区建房北侧窗口多数在10平方米左右），采用两层玻璃断桥铝门窗。在寒冷的一月份，当室内外温差为38℃时，10平方米门窗散热总功率大约是1.3千瓦，36小时散热损失能量大约是46千瓦时。如果将窗口减小到3平方米（在河北、山东和山西地区100平方米房间的北侧窗口面积多数都小于3平方米）。北侧窗口36小时散热功损失的总能量可以减少30千瓦时左右。利用太阳能取暖可以少安装大约100只真空管。

4、南侧窗口对取暖效果的影响。在东北地区南侧三层玻璃断桥铝门窗在寒冷的一月份晴天接收太阳辐射的能量和36小时散热损失的能量大约相等，两层玻璃断桥铝门窗晴天接收的能量要少于散热损失的能量。在北京以南地区两层玻璃断桥铝门窗晴天接收的能量大约和散热损失的能量相同，三层玻璃断桥铝门窗晴天接收的能量要大于散热损失的能量（不同材料的两层玻璃门窗的保温效果也是不同的，上面阐述的是大概规律，仅供参考）。

5、高效节能的太阳能集热器不一定适合太阳能取暖。我从事太阳能技术研究二十多年，利用冬季尝试验证过多种太阳能集热器的性能。除了现在正在使用的管道自动排空式真空管集热器和全排空式平板集热器外，我还测试过1：透明真空管全排空式太阳能集热器，里面利用黑色液体接收太阳能。2、在真空管内部插入U型金属管全排空式太阳能集热器。这两种太阳能集热器都具有不能炸管的特性，接收效率都比普通真空管集热器要高百分之三十以上，但是这两种太阳能集热器的安装成本都是普通真空管集热器的二倍以上，和平板集热器的安装成本相近，安装这样的太阳能集热器就不如安装平板集热器了。目前市场上有很多种太阳能集热器，有的为了提高集热效率，有的为了降低故障率。大家在选用时一定要考虑到集热器的性价比来慎重采用。

影响取暖效果的因素很多，就是在同一个村建两个完全相同的房子，一个建在风口位置，一个建在朝阳背风位置，两个房子的取暖效果也不相同。我只简单向大家介绍以上几点供大家参考。吴跃军。电话：[phone]