一种太阳能在地板采暖系统中的使用

 

　　当今社会都在忙于应对能源危机（石油、天然气、煤、电等不可再生资源日近枯竭），能源价格不断上升，日趋严重影响国际经济形势和人们的正常生活，尤其是对高能耗下的新技术新产品的应用形成了巨大阻力；开发利用可再生能源和太阳能（永不枯竭）成为关注的焦点，我国政府也在大力支持和鼓励开发和使用新能源和可再生能源。

　　地板采暖的全称，低温地板辐射采暖，低温辐射地板采暖是通过埋设于地板下的加热管--地暖专用管或发热电缆，把地板加热到表面温度18至32℃，均匀地向室内辐射热量地板采暖而达到采暖效果。与传统的采暖方式相比，可以说有以下几个优势： 1、房间温度分布均匀的采用采暖方式，由于是整个地板均匀散热，因此房间里的温差极小。而且室内温度是由下而上逐渐降低，地面温度高于人的呼吸系统温度，给人以脚暖头凉的舒适感觉。 2、有利于营造健康的室内环境采用散热片取暖。 3、高效节能由于采暖的辐射面大。 4、节省空间。

　　太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。

　　太阳能+壁挂炉系统

　　该系统能实现地板采暖、生活热水的两大功能。系统采用太阳能、燃气壁挂锅炉两种热源，通过一个"流量平衡罐"将两种热源有效并机，使整个系统自动化控制，达到操作简单、舒适性节能的运行效果。已是一种非常成熟的应用方案，已有较多类似的工程实例。

　　太阳能集热换热循环系统

　　承压式太阳能集热板、太阳能循环泵、双盘管换热水箱的一组盘管形成一个闭式循环系统。太阳能循环泵受温度控制进行介质内循环运转，循环介质为专用的防冻液。由于防冻液受温度影响而产生防冻介质的体积、压力变化，需在管路中安装膨胀阀、安全阀、膨胀罐。

　　太阳能、壁挂锅炉的双热源并机原理

　　太阳能循环系统对双盘管换热水箱加温，换热盘管、水泵形成一个循环系统，将太阳能的热源水送至流量平衡罐。与壁挂锅炉的热水，在流量平衡罐内混合。流量平衡罐是两个热源系统并机的关键部件，起到热源混合与水力、流量平衡分配的作用。

　　地暖水泵为地暖循环泵，能起到循环、增压的作用。如停止水泵运转，也将对地暖系统实现舒适性温度控制。在非采暖期间，关闭电动阀可以切断地暖系统。

　　双盘管换热水箱，也为生活热水的容积式水箱。热水经三通混水阀，可恒定为50℃的出水温度，与龙头管道、热水循环泵构成一个中央热水系统。该系统巧妙的设计是，在停止采暖（关闭AV1电动阀）时，壁挂锅炉的热水经盘管对换热水箱加温。因此H2换热盘管具有"双向换热"的作用。这样在太阳能（日照）不足时也能保障充足的生活热水。图中的热水循环泵（P4）能实现热水管道循环，自动恒定管道水温，使龙头出水"即开既热，无需放冷水".

　　太阳能+空气源热泵系统

　　该系统能实现地板采暖、生活热水、中央空调（制冷）为一体的家居舒适系统。

　　是采用太阳能+空气源热泵（或热泵），可附加辅助电加热设备的多热源系统。该系统设计优化、性价比极高、结构简单，节能效果能达到40%以上，是一种值得普遍性推广的典型方案。

　　采暖与空调（共用）水箱、地暖水泵、地暖管路、太阳能集热板，当有采暖需求时，自动控制电动阀AV3、AV4打开构成一个太阳能地板采暖系统。水泵（P2）为地暖循环水泵，将地暖水直接打入太阳能集热板进行热交换。空气源热泵作为二级采暖热源，当太阳能（日照）不足，空气源热泵系统的换热盘管将对水箱加温，这样能充分满足地板采暖热源需求。

　　空气源热泵的中央空调（制冷）系统

　　当夏季需要制冷时，自动关闭电动阀中的AV3、AV4,切断太阳能采暖系统；当空气源热泵处于制冷工况，热交换器对水箱水温降温制冷。启动空调水泵，水箱、风机盘管组成一个冷冻水循环系统，通过风机盘管与房间空气对流进行热交换（吸收热量）。

　　生活热水循环系统

　　当需要对生活热水水箱加温，需打开两个电动阀，生活热水水箱、三通混水阀、水龙管道、热水循环泵构成一个中央热水循环系统。热水经三通混水阀，可恒定为50℃的热水。该系统具有两个独立的水箱（生活热水水箱、采暖与空调水箱），夏天空调制冷时，不影响生活热水的使用。图中的热水循环泵（P3）能实现热水管道循环，自动恒定管道水温，使龙头出水"即开既热，无需放冷水".

　　太阳能集热板的防冻、过热方法

　　太阳能集热板的防冻、过热采用水介质排空的处理方法。太阳能集热板（管）的换热介质为普通自来水，集热板顶部位置安装一个排气阀，所配的水箱必须是开敞式保温水箱。水箱必须放在比太阳能集热板低的位置，利用介质水的自重实现排空，需要防冻或过热排空时，将太阳能集热板中的水排入水箱。

　　太阳能集热板（管）的防氧化要求

　　太阳能集热板（管）需采用特殊技术工艺，确保高效的热交换性能。由于整个系统属于开式系统，要求集热管必须采用抗氧化、抗腐蚀的不锈钢管。由于该地暖系统处于开式运行，建议选择抗氧化性能较好地暖管道。

　　辅助电加热设备

　　本系统的两个水箱，都可配备一组辅助电加热设备（图二R1、R2）。在太阳能（日照）不足，空气源热泵都不能满足采暖与热水所需要求时，将启动电加热设备对水箱加温。在系统设计时，要充分考虑根据地域气候特性、用户的实际使用状况、系统初期投资计划等，尽量使辅助电加热设备的启动控制在短时间内。根据笔者了解，一般讲，辅助电加热在整个系统中的热能比应该少于20%,这是评判系统成功设计的要点。

　　随着科学技术的不断进步，太阳能等新能源的开发和利用技术的革新，使得太阳能将更加集约、高效。也许用不了多久，将可能不再需要其他补充或辅助的热源；就可以达到舒适性节能的，较低成本投入、极低运行费用的家居舒适系统。