浅谈太阳能在暖通空调中的利用

K3本文简要讨论了太阳能在暖通空调中利用的方式。讨论了太阳能在暖通空调中利用时应该注意的问题，利用太阳能对建筑物本身的一些要求，提出了在供热、通风与空调以及生活热水中利用太阳能的一种形式。

最后简要论述了太阳能在建筑中利用的前景。

概述建筑业是国民经济中能耗大户之一，在建筑能耗中，采暖、制冷、空调和热水占75%.太阳能低温转换技术能实现以合理成本来满足部分建筑用能的需求。因而它作为一种建筑节能技术将有宽广的市场。在20世纪90年代中国建筑用能以采暖为主，占总能耗的12%.随着改革开放，人民生活水平不断提高，商品住宅面积增加很快。据1996年统it，到2010年我国新建住宅将增加150亿平方米，建筑用能急剧增加，建筑节能技术将变得极为重要和迫切。而太阳能是取之不尽、用之不竭、使用安全、方便无污染的清洁能源。在当今世界能源短缺，环境污染日益严重的情况下，各国对太阳能利用技术的开发和研究越来越重视。太阳能与建筑结合的技术具有很高的研究价值，作为建筑能耗中的主要用户，暖通空调以及生活热水对太阳能的利用则成为太阳能与建筑结合的关键之一。

二、在暖通空调中利用太阳能的设计要点在设计阶段就应注意以下内容，各专业设计师要互相配合用以实现以下几点：1、根据当地的气候特点及地理位置（纬度），在北半球应尽可能的使房屋的南向的面积比较大，北向的面积比较小。

2、建筑围护结构：最大可能的降低传导损失，如极为光滑、保温性能好的玻璃窗。

3、尽可能的利用主动式和被动式的太阳能集热器。考虑到建筑美观等因素，应考虑将集热器与屋顶等围护结构结合在一起。

4、房屋的表面体形系数应尽量小，目的是房屋要建成一个能耗极低的房屋。

5、设置合理体积的季节性储热器用以提供附属房间和生活用的热水的供热能量。建筑物最好要有一个集中的能量储存系统，这个系统要尽可能的大。

对于暖通空调及生活热水专业要更为注意以下几点：1、主动式太阳能集热器的设置。

2、季节性蓄热的储热器。

3、排风等的热回收。

4、低能耗的设备。

为了对太阳能在暖通空调利用有一个直观认识，下面以德国柏林的区的一部分的柏林卫星城史潘道。采暖面积为170m2，采暖体积为670m3.其地理位置是北纬59度，东经14度。

1、围护结构的设计表面有低辐射系数的遮挡物。窗框是木质的，约占窗户总面积的25%.玻璃窗的U值在0.4（北向）到0.7（南向）ff/m2K之间，而整个窗户的U值在0.68到0.88W/m2K之间。

10W/VK.其它重要的表面区域是外墙，其U值为0. 19W/！n2K，主要组成为一层24cm厚的多孔轻质砖和一层16cm厚的矿棉板。屋面的U值为0.12W/m2K，其主要保温层为30cm厚的矿棉板，地下室顶板的U值为0. 23/m2K.高性能保温材料的使用使得用太阳能集热器为整个空间供暖成为可能。

上述传热系数远远低于民用建筑节能设计标准北京地区实施细则（以下简称细则）所规定的相应数值，而北京市尤其是己有建筑中，能够达到细则要求的也不多，新建建筑有些可以达到甚至低于细则的要求的数值，如北京锦绣大地公寓。表1是细则、“零”供热能耗房屋、锦绣大地公寓的部分围护结构传热系数的比较：区实施细则耗房屋锦绣大地公寓外墙传热系数u外窗传热系数u屋顶传热系数U地板传热系数（不采暖地下室上部地板）U表1围护结构传热系数比较为了降低太阳能集热器面积，减少太阳能系统的初投资，有必要减小房间的供热能耗，我们知道降低围护结构传热系数的目的是为了减小房间的能耗。由上表可见细则中规定的传热系数其实比“零”供热能耗房屋的传热系数要大的多。

2、供热系统给出了供热系统图。与一般的供热系统相比其主要特点包括：太阳能集热器，季节性的储热罐，热交换器，通风加热器，和低温的辐射器。

太阳能集热器建在建筑的南向朝阳侧并形成外维护结构覆盖层的一部分。

它们组成了一个54m2倾角为52的吸收表面。集热器区域的流量是10-15l/m2.h.水泵用以补偿通过热交换器的压降。热量通过一个逆流热交换器传递给储热系统。

储热罐的主要组成部分是一个20m2的水罐。它是圆柱形的，保温厚度为30cm，位于房屋的中央以便利用所有通过墙体的热传导损失。罐上面的屋顶上建有夏季通风用的窗户，以防止过热。

供热通过与主储热罐直接相连的壁式安装的散热器来实现。散热器是铝制板式的。它们具有高的热传导率。测试表明即便是储热罐的温度下降到30X：，系统仍然能够使供热区域的温度保持在20X：到241C之间。

生活热水储存在位于顶层的一个350升的水罐中。热量是通过一个板式热交换器传递给这个水罐的。水温保持在6（TC.冷水供水先在热交换器内循环后再进入水罐。

热水储存系统也被用于加热送风，尽管送风己经经过了一个热回收通风设备，其温度可能在20X：。一个小的温度控制器装在风管中。热储存系统的另外一个应用是在有额外热量时，相邻两个房间的生活热水可以得到加热。

由此可见系统的设计要点是最大可能的利用和回收各种热量。

3、通风系统通风系统的图在中给出。系统包括两个热交换器。第一个是一个板式热交换器，在这里进行排风热回收通风系统仅在采暖期使用。在夏季，起居室、厨房以及卫生间可通过窗户通风。在运行时，通风系统送往起居室的新风量是130ffl3/h，而三个卧室和储藏室的新风量分别是30mVh的新风量。两个卧室的排风量是120ed3A，卫生间的排风量则为110m3/h.在卧室内有遥控装置可以在湿负荷较大时加大排风扇的排风量。厨房设备属于煤气系统范围，厨房并没有与通风系统相连，通过排烟罩，室内空气被直接排到室外。

能耗主动式太阳能得热（kWh/ra：年）电能采暖生活热水灯及家电泵与风机合计表2“零”能耗房间的年度能量消耗根据细则规定北京地区普通住宅建筑耗热量指标不应超过20.以北京市冬季采暖期为129天计算，年度面积暖耗热量为64kWh/m2.年。

由此可见“零”能耗房间的年度面积采暖耗热量19kWh/m2.年远远低于由细则推算出的年度面积采暖耗热量64kWh/m2.年。

给出了“零”能耗房间每月供热的能耗组成。可以看出即便是没有太阳能集热器，这个房子仍然可以被划为低能耗房屋，因为它所需要的全部的辅助加热（主动式太阳能供热）仅为19kWh/ml年。也给出了整个采暖季的热平衡情况。

每月供热能量需求及全年能量平衡四、结论1、如果我们更注重可持续发展的考虑，建筑物的节能，并不一定从经济上就节省。

2、“零”供热能耗房间仅仅在建筑物被设计用于显示最低的供热能童需求时才可以建造。‘3、“零”供热能耗房间的建筑围护结构传热系数很低，在进行设计时要考进行技术经济分析，合理确定建筑围护结构传热系数。

4、储热区域必需要与供热区域结合起来。只要窗户一，设备（供热、通风）就要马上关闭，以避免加热损失。

5、要进行低能耗建筑的设计，必需要通过建筑师、建筑物理学家和建筑设备专业专家在一起工作的团队紧密合作才能实现。

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