太阳能在暖通行业的利用研究

太阳能在暖通行业的利用研究

1、引言

建筑能耗占全部能源消耗的30-40%,并与工业化发展程度成比例增加。建筑节能得到了国内外越来越多的关注,出台了一系列的建筑节能规范和标准。我国1997年就提出了节能50%的要求,先后出台了多部建筑节能标准和规范,并且更新很快,加强了建筑节能的管理和推行。太阳能在建筑节能中的主要应用途径:太阳能采暖、太阳能制冷、太阳能通风、太阳能除湿、太阳能集中供热水。其次,太阳能还在建筑通讯、太阳能房等方面得到了广泛研究。

2、太阳能采暖

太阳能采暖可分为主动式采暖和被动式采暖,目前,为更大程度地利用太阳能,被动式采暖得到了更多的重视。太阳能采暖具有噪声小、清洁无污染的特点。由于太阳照射强度变化、集热器效率不是很高的问题,太阳能采暖的利用受到了限制,在夜间或阴雨天气,无法满足室内采暖温度的要求,通常需要配合其他的辅助方式或采用不同的采暖系统。实践表明,室内采用辐射采暖,配合以热泵技术是合适的,并且很节能。与电采暖相比,太阳能设备的静态投资回收期约为10年,提高太阳能设备的利用率是减小回收期的关键问题。

3、太阳能制冷

太阳能制冷是将太阳能转化为热媒的热能,通过热能进行制冷。热媒的温度越高,则制冷机的COP值越大,可采用的方式:吸收式、吸附式、喷射式、朗肯循环、化学反应、太阳能驱动的热声制冷、太阳能光伏电池驱动的半导体制冷和蒸汽压缩制冷等[1]。目前应用较多的是单效溴化锂-水吸收式、双效溴化锂-水吸收式和多效溴化锂-水吸收式,其中,多效溴化锂-水吸收式制冷具有更高的COP值,对热媒的温度要求也更高。单纯依靠中低温太阳能制冷效率较低,为提高制冷机效率,可采用太阳能梯级利用的方法[2],通过大型集热器获得高温热能,利用高温热能驱动汽轮机或透平机,产生电能或动力,利用汽轮机或透平机的余热或废气驱动制冷机,此时的太阳能综合利用远远高于通行的制冷方法。提高太阳能的集热温度,对太阳能梯级利用是提高太阳能制冷效率的方法之一。鉴于造价、工艺、效率等方面的原因,太阳能制冷机不宜做的太小,应具备一定的规模,从而,提高系统的综合效率。

4、太阳能除湿

太阳能除湿是采用一种开放式循环系统,通过水蒸气分压力不同对空气进行除湿,具有处理空气潜热的优势。除湿空调能够把空气直接处理到理想的温湿度状态,可减p

太阳能供生活热水是通过集热器对冷水进行加热,经换热器将热量储存在蓄

热水箱,再通过辅助热源将热水加热至需要的温度。太阳能供热系统包括开式、闭式、半开式以及太阳能与热泵联合等多种方式。小型的家用太阳能热水器已得到广泛使用,但这种小型的太阳能热水器综合效率低,且零乱的安装在屋面上,影响了建筑的美观和使用。采用高效集中太阳能供热水是很有必要的,可采用集中集热-集中水箱式和集中集热-分散水箱式,集中集热-集中水箱式热损失过大,有时会高达预期热损失的1.5倍,该方式有待优化。集中集热-分散水箱式克服了集中集热-集中水箱式系统的不足,将水箱分散在各个用户家中,从而,减小热损失,提高系统的综合效率。

6、太阳能通风

太阳能通风是一种依靠热压作用进行自然通风的方式,太阳辐射能将空气加热,空气在浮升力的作用下上升,室外空气在浮升力诱导下进入室内,达到提高室内换气次数,更新室内空气的作用。通常采用的方式:通风窗、太阳能烟囱等。太阳能双层通风窗可明显减小室内得热,夹层中的空气在太阳能的作用下浮升,与环境大气进行自然对流,提高室内空气品质,并且对室内采光影响较小。太阳能烟囱通常可采用太阳能集热墙和集热屋面,通过太阳能加热排风温度,通过烟囱的抽吸效应强化自然通风,从而达到降温、除湿、排除有害气体等目的。

7、结语

太阳能具有清洁、无污染、能量巨大、使用安全等特点,在建筑中的利用越来越多。太阳能在建筑中的应用包括采暖、供热、制冷、通风、除湿等方面,并逐步显现出太阳能利用的优势。太阳能在现代建筑中的利用有待解决的问题:

(1)为提高太阳能的综合利用效率,通常需要多方面综合利用,并保持各个部件与建筑、地区、系统的良好匹配和及时切换。

(2)采用复合蓄能方法,减小对蓄能材料进口的依赖,提高太阳能蓄能能力,保证建筑的正常稳定使用。

(3)提高太阳能集热效率,从而提供温度更高的热媒,实现太阳能梯级利用,提高太阳能综合利用效率。

(4)实现太阳能大规模应用,需要太阳能利用与建筑一体化的完美结合,从而实现节能、环保、美观的节能建筑。

参考文献

[1]代彦军,王如竹. 太阳能空调制冷技术最新研究进展[J].化工学报,2008,S2(59)1-8.

[2]李正良,郑宏飞,陈子乾等.新型高效太阳能制冷技术[J].制冷与空调,2005,6（5）:10-13.

[3]赵竹.太阳能除湿系统在建筑中的应用[J].建筑热能通风空调,2009,3(28):33-36.