太阳能供热采暖系统计算说明

1太阳能供热米暖系统综述

太阳能供热采暖系统将太阳能转化成热能，供应冬季采暖和全年生活热水。系统主要由集热系统、换热储热系统、辅助能源和控制系统等4大部分组成。

1.1集热系统

根据使用区域和用户投资规模不同，使用相应的太阳能集热器组成集热系统。包括全玻璃真空管集热器、平板集热器、玻璃金属集热器（玻璃金属u

型管集热器、玻璃金属热管集热器）等，集热系统可以采用直接系统间接系统。长期运行过程中既要考虑太阳能集热系统的越冬保护问题，又要考虑集

热器夏天过热问题。直接式系统既可以采用回流式排空防冻措施也可以采用电伴热或热循环防冻措施；由

于间接式系统一般采用低冰点高沸点介质做导热液，因此不存在冬季

越冬保护问题，但其夏季过热是主要问题。

1.2换热储热系统

目前常用的太阳能采暖系统中多以热水显热的形式来完成供热和储热，随着技术的进步逐渐有以相变潜热供热的太阳能供热采暖系统面世。集热系统

种类不同，换热设备和储热系统都不同，直接式系统把水作为集热的热媒和

采暖供热的热媒；间接式系统一般用换能液

（低冰点高沸点介质）通过换热器把集热器产生的热量储存到储热系统中；换热器可以是内置式也可以是外置式。储热水箱的容积和太阳能采暖保证率有关，所以同样集热面积的太阳能采暖系统，储热水箱容积可能不同，太阳能保证率越大，储热水箱的容积越大。

1.3 用热系统太阳能采暖系统用热包括两部分：采暖用热、生活热水用热。

生活热水要求水质新鲜、富含氧气、温度合适、带有一定压力、清洁、无病菌、无异味，因此不能和采暖系统共用一套水源，采用双水箱系统、单水箱加换热器系统。

对采暖系统来讲，末端散热器主要用热设备，通过热传导、辐射、对流把热量散发出来，让居室的气温得到提升。太阳能辅助采暖系统可以在地板底下敷设加热管、普通金属散热器、风机盘管散热器等多种形式末端散热器。目前市场上销售的采暖散热器从材质上分为铜管铝翅对流散热器、钢制散热器、铝制散热器、铜制散热器、不锈钢散热器、铜铝复合散热器以及老式铸铁散热器等。

1.4 辅助能源和控制系统辅助能源和控制系统是保证太阳能采暖系统全天24h 安全可靠运行的关键。控制系统控制策略的优劣决定系统运行过程是否节能，降低耗电输热比的关键措施。

2常见太阳能采暖系统组成方式

2.1 常见4 种太阳能采暖和生活热水系统由于集热器种类和运行方式有多种形式，储热水箱有开口式、封闭式及有无内置换热器式等种类，辅助能源安装在水箱内部的电加热器、通过内置或外置换热器进行加热的外部加热装置，如电锅炉、燃气炉、燃油炉、燃煤炉；外置辅助加热装置还可以直接给水箱中的水加热。因此太阳能供热采暖有多种组合方式，直接式太阳能集热系统

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图1 所示系统的辅助加热设备是直接安装在水箱中的电加热器，水箱中

的热水既作为采暖供热的热源又作为洗浴和生活用水的水源，通过外置板式换热器采暖来隔离生活用水和采暖用热，这是直接式太阳能集热系统。

图2 所示系统是直接式太阳能集热系统直接采暖，其辅助加热装置直接给水箱加热的外置式装置（燃气锅炉、燃油锅炉、电锅炉、燃煤锅炉、空气源热泵、水源热泵等），通过水箱内的换热器提供新鲜生活热水来隔离生活用水和采暖用热。图3 所示系统是间接式太阳能集热系统间接采暖，其与图1 所示系统的集热系统加热方式不同、辅助加热装置加热方式不同。

图4 所示间接式太阳能集热系统直接采暖，外置辅助加热装置直接给水箱内的水加热，通过水箱内的换热器提供新鲜生活热水来隔离生活用水和采暖用热。承压间接式太阳能集热系统间接采暖，外置辅助加热装置直接给水箱内水加热，水箱内热水直接供生活用水，采暖部分热量通过外置的换热器提供。供暖方式是水箱中的热水直接通过散热器来给房间供热的直接供暖方式，也有储热水箱中的水通过换热器后再经过末端散热器给房间供暖的间接供暖方式。

2.2 不同集热和供热方式的的优缺点对比

四种太阳能集热、供热采暖系统的优缺点对比见表1。从表1 看到无论是直接集热系统还是间接集热系统都可以采用开口式水箱，无论直接供热水间接采暖系统还是直接采暖间接供热水系统都可以采用开口式水箱，因此太

阳能供热水采暖系统中优先选用开口式水箱。

表1直接供热与间接供热优缺点对比

3系统设计

对太阳能供热采暖系统来讲，其热负荷包括两部分，一部分是建筑物的采暖热负荷，另一部分是生活热水热负荷，由于冬季太阳辐照量减少，太阳能采暖系统很难保证供暖热负荷，因此应该首先考虑生活热水热负荷，在保证生活热水供应后再考虑采暖需求。

3.1热负荷计算

目前《公共建筑节能设计标准》以及《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》都规定建筑物耗热量应该按各种围护结构单位面积耗热量累计值来计算，只有通过计算才能得到相对准确的建筑物耗热量。但由于这种计算方法工作量大，在实际设计中可以根据经验采用估算法，常用的方法有体积热指标估算法和面积热指标估算法。

3.1.1按维护结构计算建筑物的耗热量指标(热负荷)

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3.2太阳能集热面积的计算

321太阳能保证率f合理选取

计算太阳能集热器的面积首先确定太阳能系统提供的热量是多少，虽然根