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把太阳能集热板产生的热水存储到保温水箱 把保温水箱当作热源,供给地暖采暖系统 把燃气采暖热水炉作为太阳能热水的辅热热源;当太阳能不充足或采暖季之初,通过阀门转换,太阳能集热板和燃气采暖热水炉串联运行,用太阳能集热板产生的热水预热温度较低的地暖回水,再由燃气采暖热水炉二次加热地暖循环水,达到设计参数;当太阳能起不到多大作用的时候,可直接使用燃气采暖热水炉采暖 太阳能是免费的,但不稳定;燃气采暖热水炉稳定,但需要燃料;地板辐射供暖仅需要较低品位的热水 综合其各自优势,取长补短,以期取得最大的节能效果。
1.3社会上供暖设备的现状
中国家电研究院副总工程师张亚晨表示:“事实上,消费者需要不是热水器,消费者需要的是热水,而提供热水解决方案是企业在产品开发、技术转型创新上的一个总体思路,热水器的产品提供商要逐渐转向家庭热水整体解决方案的提供商。”
在节能产品进行演变的过程中,热水器企业开始出现跨界经营,如过去的电热水器品牌开始研发燃气热水器、热泵热水器,燃气热水器企业亦推出电热与太阳能结合等产品,传统的电热水器、燃气热水器企业阵营正在互相渗透。
“当前,热水器行业跨界式的竞争趋势越来越明显,以海尔为代表的电储水式热水器的领军品牌正在逐步地进入燃气热水器市场,近3年海尔在燃气热水器这块逐步提升比重;A.O.史密斯不仅是牢牢占据了电储水式热水器第二名的位置,它正在努力地进军燃气式热水器领域;此外,阿里斯顿、惠尔浦等企业也有类似的发展态势。”中怡康市场研究总监彭煜表示。
尽管具有明显的优点,也符合未来的发展趋势,但作为一种新生事物,多能源合一的热水器产品目前在全世界都属于新的技术难题,突破技术瓶颈,成为其下一步发展的关键。
李惠珍指出,多能互补能源集成的热水器并非简单的将燃气、电能、太阳能和空气能进行简单的叠加,当阴天的时候太阳能不好使就使电能,停电的时候就使燃气。而是要将这些能源有机整合、优势互补,这需要在技术层面作出新突破,这必将引领整个热水器行业的新革命。
目前,国内的大多数热水器厂家都开始多条腿走路,万和、万家乐、美的等厂家,都拥有燃气热水器、电热水器、太阳能热水器等多条生产线和产品。如作为传统能源产品的代表企业之一的万和,2010年在新能源应用领域就相继开发了热泵、壁挂炉和平板式太阳能、多能互补能源集成热水系统等产品。
记者了解到,有关多能源热水器的标准制定也进入了“收官”阶段,国家标准《多能源组合热水器》早已通过专家审核。该标准以规范性附录形式提出热泵辅
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助储水式热水器、太阳能辅助储水式热水器、热泵、太阳能组合辅助储水式热水器的技术要求。
随着社会的进步和人们生活水平的提高,人们对环境的关注程度也与日俱增。各国政府,特别是发达国家政府在制定政策时,越来越多地考虑环保方面的因素,以保证社会的可持续发展 开发利用可再生能源和太阳能成为全球关注的焦点,我国政府也在大力支持和鼓励开发使用新能源和可再生能源 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程释放出的能量,辐射到地球,人们通过光电/光热光化学的方式使之转化利用以服务人类其特点是取之不尽、用之不竭,一次投入终身使用,没有任何污染 太阳能是绿色环保的、廉价的能源,但是在阴雨连绵或气温低的日子,独立太阳能产品就会表现出它的劣势,不能满足用户既节能又舒适的要求,因此开发既节能又舒适的太阳能 组合产品就显得尤其重要。
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2太阳能燃气壁挂炉集成供热
2.1太阳能燃气集成供热系统
对于低碳环保型采暖方式,中国低碳环保联盟(中国低碳传媒网)提出了一个最新的概念,那就是“需要的时候用,不需要的时候停止”。使用燃气壁挂炉采暖,采暖时间可以自由设定,可随意开启,每个房间温度可自由调节;而且是自然、健康舒适、节能环保的采暖方式,满足了上述概念的要求,不仅在宏观上减少了国家能源消耗和污染,而且在微观上也减少了家庭的采暖能耗。
将太阳能和燃气壁挂炉系统相结合,同时使用太阳能和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,这种双热源并机的原理是: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。其中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。
这种双热源并机设计,不仅实现了太阳能和燃气两种清洁能源的完美结合,而且实现了整个系统的自动化控制,达到了操作简单、舒适节能的运行效果。通过这种配合,用户可以在阳光充足的时候,优先使用太阳能作为热源;当太阳能所提供的热能无法满足需求时可以使用天然气作为补充能源,不仅满足了用户的采暖和热水需求,而且可以达到操作简单、舒适性节能的运行效果。
太阳能燃气集成供热系统是将太阳能和燃气壁挂炉组合集中在一个系统内,应用智能控制技术对太阳能和燃气能全自动控制,太阳能优先、燃气能辅助,最终实现洗浴、采暖功能的家用供热设备。该复合系统综合了太阳能供热和燃气壁挂炉供热的优点,通过克服各自的缺点,既保证了舒适的使用效果,又减少了二氧化碳排放,节省能源。
2.2太阳能燃气壁挂炉集成供热系统结构
太阳能与壁挂炉进行优势互补,可解决冬天太阳光照弱、光照时间短、温度低、温差大、热水需求量大等问题,该系统由太阳能集热板加热模块、、冷凝式燃气壁挂炉辅助加热模块及地板采暖方式三大模块组成,其中太阳能集热板加热模块优先运行,主要部件包括:承压式太阳能集热板、冷凝式燃气壁挂炉、双盘管容积式储水罐、循环泵等。
太阳能集热板加热模块:由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,循环介质为专用防冻液 由于防冻液受温度影响而产生体积 压力变化,需
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在管路安装膨胀阀、安全阀、膨胀罐、太阳能集热板主要功能是加热储水罐中的生活用水,储水罐放置于室内,可便捷取用热水;由于太阳能集热板表面有特殊涂层,对太阳能可见光中的长波发射率很低,可有效滞留收集太阳能热量,通过水泵不断循环,储水罐的盘管换热系统,从而实现对储水罐中的水进行加热,在冬季模式时,当储水罐中的热量富余时,可通过启动采暖模块,进行室内供暖冷凝式燃气壁挂炉辅助加热模块:壁挂炉设有夏季和冬季两种模式,夏季模式只有加热水罐生活用水的功能,冬季模式具有加热水罐功能及室内采暖功能。加热水罐功能:当无光照的阴雨天或寒冷季节,在太阳光强度不足的情况下,启动冷凝式壁挂炉加热系统,对水罐进行加热并达到用户设定温度,从而提供热水功能。室内采暖功能:在冬季模式下,当采暖温度底于用户设定的采暖温度时,启动冷凝式壁挂炉,三通阀切换,通过地板采暖的方式,实现家庭供暖地板采暖方式:系统采用太阳能,冷凝式燃气壁挂炉两种热源,通过一个流量平衡罐将两种热源有效并机,使系统实现自动化控制,达到操作简单、舒适、节能的运行效果 同时使用地板采暖将更有效地提高冷凝式燃气壁挂炉的热效率,发挥冷凝式燃气壁挂炉节能效果 普通壁挂炉的排烟温度约为 120 ,而冷凝式燃气壁挂炉的排烟温度可降至 50 ,地板采暖的回水温度可低至 30 在换热器中能充分吸收气中的热量,从而实现节能。
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3太阳能燃气壁挂炉集成供热系统设计
3.1建筑耗能分析
本文以武汉100m2 的标准层普通多层住宅为例分析建筑耗材,外墙传热系数为2.45W/(m2?K);外门传热系数为2.57W/(m2?K)。冬季室内设计温度为18°C。室外计算温度为?6°C。客厅面积为 15m2;卧室1面积为10m2 ;卧室2面积为20m2;阳台面积为5m2,餐厅面积8m2;卫生间面积8m2。经计算可得总热负荷(计算方法见《使用供热空调设计手册》)。
根据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003,家庭成员日需热水用量60L/(人?d)。按3人设计,用热水量为180L·d,每日小时耗热量为3.32KW。计算太阳能集热器面积是应考虑房间热负荷与热水耗热量这两个因素。
3.2太阳能集热器面积计算
3.2.1直接系统太阳能集热器总面积计算
直接系统太阳能集热器总面积的计算公式为: A=
86400QHfJTηcd(1?ηL)
式3-1
A 为直接系统集热器总面积;QH为建筑物的耗热量与热水耗热量;JT
(9.7259×103KJ/(m2?d)为当地集热器采光面上的采暖期平均日太阳光辐照量;f太阳能保证率,按15%;ηcd为基于总面积的集热器采热效率,按40%;ηL为热损失,按25%计算。代入公式3-1可得A。
3.2.2间接系统太阳能集热器总面积计算
间接系统太阳能集热器总面积的计算公式为: AI=A(1+UL?A) 式3-2
h
h
U?A
AI 为间接系统集热器总面积,UL为集热器总热损失系数,按15W/(m2?C°) Uh为换热器传热系数,按814W/(m2?C°)计算。Ah为间接系统换热器换热面积,按2.5m2 计算。
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