太阳能光热转换技术在建筑中的利用

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1、太阳能光热转换技术在建筑中的应用1、前言太阳能光热转换技术在建筑中的应用，实际上是利用建筑构本身所形成的集热、蓄热和隔热系统以及附加建筑物上的专用太阳能部件，对太阳光进行光—热转换等来满足建筑物的热水供应、采暖、空调等方面的能耗需求，从而达到减少建筑能耗，节约常规能源，改善生态环境的目的。太阳能光热转换技术和建筑结合具有很高的研究价值，热水、供暖、空调对太阳能的利用已成为太阳能与建筑结合的关键之一。2、我国太阳能资源储量与分布一般以全年总辐射量（单位为兆焦/米2·年）和全年日照总时数表示。我国属太阳能资源丰富的国家之一地

2、球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。资源丰，辐射总量在3.3´103～8.4´106兆焦/米2·年之间。全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时。属世界太阳能资源丰富地区之一；各地区资源分类见表1表1我国各地区的太阳能资源及分布类型地区年日照时数年辐射总量M.J/M2·Y1西藏西部、新疆东南部、青海西部、甘肃西部2800－33006700-83742西藏东南部、新疆南部、青海东部、宁夏南部、甘肃中部、内蒙古、山西北部、河北西北部3000－32005862-67003新疆北部、甘肃

3、东南部、山西南部、陕西北部、河北东南部、山东、河南、吉林、辽宁、云南、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部、2200－30005024-58624湖南、广西、江西、浙江、湖北、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部、黑龙江1400－22004187-50245四川、贵州1000－14003349-4187研究成果表明，在太阳能利用方面具有经济价值的地区是年辐射总量高于2200小时的地区。各区的分界情况可见太阳能资源分布图。103、太阳能光热转换技术根据我国的实际情况，在建筑中大力推广应用太阳能光热转换技术必将

4、会把我国的建筑节能推广到一个新的阶段。在这些新技术中从其成熟的程度来讲，首推太阳能热水器，其次是太阳能采暖和太阳能空调。一下从这三个方面逐一进行介绍。（1）太阳能热水器1、太阳能热水器的结构太阳能热水器从结构上分类可分为整体式和分体式。见下图整体式分体式整体式是将其主要部件集热器和水箱安装在统一的支架上由用户选用，这种型式只考虑了10自身的结构和功能，而没有考虑与建筑的一体化结合，因此只适用于四周空旷的低层建筑，不属于我们的研究内容。分体式是将其主要部件集热器和水箱分别安装在适合的部位，既有利于设备功能的发挥，又考虑到了

5、建筑结构和外立面要求。以下我们主要是研究分体式太阳能热水器的情况。2、太阳能集热器的排布角度太阳能集热器是太阳能热水器的主要收集设备，其排布方法是有一定的要求的。应朝南向安装，四周无遮挡，集热器和水平的夹角为当地纬度+10度。如果要求不能满足，将会使太阳能热水器的收集效率降低。3、别墅型太阳能中央热水系统目前，在别墅建筑中普遍采用大容量电热水器或燃气中央热水器2种形式。大容量电热水器设有大容量的储热水箱，配以先进的控制系统，使用安全方便，但是耗电量大，热水成本较高，一般生产50℃的热水费用大于18元∕t。燃气中央热水器可

6、以即时供应生活热水，使用方便，热水生产成本也比较低，如果使用天然气生产的热水费用一般在10元∕t左右，但是别墅小区大都在郊区，使用燃气热水系统往往受配套气源的限制或者需要单独购买瓶装燃气。别墅型太阳能中央热水系统是一种新型的热水供应形式。它采用先进的太阳能集热技术和系统控制技术，将太阳能热水器与电热水器技术有机结合，克服了普通太阳能热水系统效率低，热水量小，冬季易冻裂，供水不稳定，和电加热中央热水系统运行费用高等缺点；利用免费的清洁无污染的太阳能，不受能源供应的限制，运行费用远低于电热水器。别墅型太阳能中央热水系统主要有

7、太阳能集热系统、循环系统、电辅助加热储热水箱和控制系统4部分组成。太阳能集热系统采用高效、耐久、抗冻、安全的建筑构件型热管真空管式太阳能集热器，屋面上的太阳集热器构件与坡屋面外观协调，和谐。带辅助电加热的承压热水箱置于室内，水箱内设置浮动盘管式换热器。太阳能循环系统将集热器和水箱换热器组成一个闭式回路，通过控制系统来控制太阳能循环泵的运行，将集热器收集的太阳能热量输送到储热水箱，加热生活热水。在太阳能辐照不足的阴雨天气，当水箱水温不能满足使用要求时，辅助电加热装置启动。以下是别墅型太阳能中央热水系统原理图101别墅型太阳

8、能中央热水系统原理图当集热器感温探头处的温度T1高于设定的水箱出口温度T2时,控制器启动循环泵运行。循环泵使回路中的传热流体循环运行，通过热交换器将太阳能集热器收集的热量传递到贮热水箱中。在循环泵运行过程中，当温差小于一定值时，循环泵将停止工作。当贮热水箱水温达到设定水温最大值时，控制器关闭循环泵。单向阀阻止贮热水箱