农村居室太阳能采暖技术

王艳霞

摘 要：结合江苏农村住宅的能耗现状， 介绍了一种适合江苏农村居室冬季的节能采暖技术太阳能地板辐射采暖技术， 并系统地介绍了其工作原理和运行方式。同时结合具体施工案例以及对实测数据的分析得出了使用该技术能够大幅度降低农居能耗的结论。

关键词：农村居室； 太阳能地板热辐射； 采暖系统

近年来，随着江苏省特别是苏南地区经济的高速增长[1]，农村居民开始采取措施来改善住房夏季和冬季的居住条件。实地调查数据显示，江苏省农村居室的温度冬天普遍低于15 ℃，室内热环境质量比较差。而农村居室的取暖方式仍停留在原有的火炉、电炉以及各种电热设备上。根据现状分析，农村居室每15 m2 的房间耗电水平为45 ～150 W/ m2，比东北地区采暖能耗大了6 ～21 倍，但是依据《冬冷夏热地

区居民建筑节能设计标准》，江苏地区住房耗热量指标是21W/ m2 。近年来，苏南农村人均能源支出大幅度增长，且其幅度远大于其他支出。因此选取一种低能耗居室采暖技术，是节能降耗的有效措施。太阳能地板采暖技术[2 - 8] 是一种较为理想的房间采暖技术，是将散热管埋于混凝土层中，使40 ～50 ℃的低温热水在管内循环流动，从而加热整个地面，使室内表面温度上升至16 ～24 ℃，然后，通过辐射和对流方式向采暖单元散热的采暖方式。由于系统的供水温度不需很高，仅有65 ℃，所以，太阳能作为一种清洁、环保和取之不尽的能源形式，成为该系统的热源。

1 太阳能采暖系统工作原理

主要由能源收集和热量输送2 个流程组成。能源收集流程中，当太阳能集热系统中的水温升至设定温度时，温控器输出信号，控制集热循环泵工作，把集热器中的高温水和蓄能水箱中的低温水相互循环，从而逐渐带动水箱的温度升高。太阳能辐射强度不足时，控制系统开启辅助电加热系统补充能量，实现全天候热源的供给。蓄能水箱在逐渐积累热量之后，若达到设定温度，则通过供热循环泵，使蓄能水箱中的热水在整个建筑埋管中循环流动，向供热单元输送热量。当室内温度达到设定值，通过温度传感器控制采暖循环泵的关闭，实现操作的智能化与经济化。

2 太阳能地板采暖系统组成和工作方式

太阳能地板采暖系统主要包括太阳能采暖系统、地板散热系统、控制系统3 部分。太阳能热水系统主要由太阳能集热方阵、储热水箱、辅助电加热等部分组成。在应用与设计时，考虑到建筑的实际采暖方式多为电热采暖，因此，辅助热源系统也可以改为电能辅助。控制系统主要由温控系统、水位调节系统、定时控制系统和中央处理运行等部分组成，太阳能地板采暖系统采用太阳能+ 电辅助的联合供热方式。系统优先使用太阳能，太阳能供热不足的情况下由辅助电加热系统补充，这样可以保证全天候的热供应。散热埋管在热源保证前提下向房间辐射散热。

3 工程实例

3.1 工程概况

工程位于苏南地区常州市新闸镇，建筑类型为农村2 层居室。冬季总的采暖面积约为40 m2，室外温度为4 ℃，室内采暖温度标准为18 ～20 ℃。参考相关文献，华东地区采暖负荷约为85 ～110 W/ m2，采用100 W/ m2。于是该案例采暖负荷约为Q= 100 ×40 = 4 kW。根据国家的实测标准，常州地区秋冬季太阳能辐射强度约23 .1 MJ/ m2；工程中太阳能光热系统完全转换效率约为47.1%，因此，选择Gomon（ 光芒） 系列太阳能集热器，日平均集热功率约为3.26kW/ 台。在该案例中取用该型号集热器2 台，蓄能水箱按照集热面积的0.050 ～0 .074 系数确定，单台集热器集热面积约1 .5 m2，总集热面积为3 m2。因此，水箱容积定为0.15 m3。在太阳能辐射强度不足的情况下，为了保证热能的及时供给，电加热辅助系统功率为2.5 kW。对于室内地板散热采暖系统，地板表面平均温度宜采用下列数值：经常有人停留的地面20 ～23 ℃；短期有人停留的地面26 ～28 ℃；设计施工均按照相应国家标准进行。控制系统设计的要求符合2 个条件：智能化控制太阳能集热系统的标态运行；人性化设计，方便简单地实现温控与操作。此外，环保无污染还是该案的一大优点。工程完工后，调试结果正常：在冬季开启约180 min 后，房间温度可上升至20 ℃ 左右，各项指标均属正常。其运行调试数据见表1 。

3.2 经济性分析

建筑每天总的负荷Q 为：

Q= p ×t =4 ×1 000 ×7 ×3 600 =100.8 MJ。按照采暖费

用公式[9] 计算：

M= Q·K/ （ y·a）

式中，M为每天总的采暖费用；K 为燃料的单价；y 为燃料的热效率；a 为燃料的燃烧热值。

由表2 可知，安装太阳能采暖系统，可以节省大量的取暖费用，若是采用太阳能系统4 ～5 年可以收回高于其他采暖系统的初投资费用。同时，由于采用了太阳能这一高效清洁的能源，每年至少可以减少二氧化碳以及一氧化碳的排放量达0.35 t 。如果推而广之，按江苏农村住户1 200 万户计算，若可再生能源技术普及率达到75%，则节能潜力为：0.206 ×1 200 ×0.75 =185.4 万t 标准煤

556.55 ×1 200 ×0.75 = 27.9 亿kW·h 电能

4 结论

太阳能地板辐射采暖技术非常适合农村居室冬季采暖。而且在工程运行上安全可靠、经济可行。新能源的利用特别是太阳能的利用，可以大大改善农村能源的使用现状，有利于节约社会生活经济成本以及改善环境和节能减排。

参考文献

[1] 江苏省统计局. 江苏省统计年鉴[M]. 北京： 中国统计出版社，2007.

[2] 王荣光. 低温地板辐射采暖[J]. 煤气与热力，1999（4） ：53 - 55 .

[3] 张永铨. 中国蓄冷技术应用的新进展[J]. 制冷与空调，2000（1） ：57- 62.endprint

摘 要：结合江苏农村住宅的能耗现状， 介绍了一种适合江苏农村居室冬季的节能采暖技术太阳能地板辐射采暖技术， 并系统地介绍了其工作原理和运行方式。同时结合具体施工案例以及对实测数据的分析得出了使用该技术能够大幅度降低农居能耗的结论。

关键词：农村居室； 太阳能地板热辐射； 采暖系统

近年来，随着江苏省特别是苏南地区经济的高速增长[1]，农村居民开始采取措施来改善住房夏季和冬季的居住条件。实地调查数据显示，江苏省农村居室的温度冬天普遍低于15 ℃，室内热环境质量比较差。而农村居室的取暖方式仍停留在原有的火炉、电炉以及各种电热设备上。根据现状分析，农村居室每15 m2 的房间耗电水平为45 ～150 W/ m2，比东北地区采暖能耗大了6 ～21 倍，但是依据《冬冷夏热地

区居民建筑节能设计标准》，江苏地区住房耗热量指标是21W/ m2 。近年来，苏南农村人均能源支出大幅度增长，且其幅度远大于其他支出。因此选取一种低能耗居室采暖技术，是节能降耗的有效措施。太阳能地板采暖技术[2 - 8] 是一种较为理想的房间采暖技术，是将散热管埋于混凝土层中，使40 ～50 ℃的低温热水在管内循环流动，从而加热整个地面，使室内表面温度上升至16 ～24 ℃，然后，通过辐射和对流方式向采暖单元散热的采暖方式。由于系统的供水温度不需很高，仅有65 ℃，所以，太阳能作为一种清洁、环保和取之不尽的能源形式，成为该系统的热源。

1 太阳能采暖系统工作原理

主要由能源收集和热量输送2 个流程组成。能源收集流程中，当太阳能集热系统中的水温升至设定温度时，温控器输出信号，控制集热循环泵工作，把集热器中的高温水和蓄能水箱中的低温水相互循环，从而逐渐带动水箱的温度升高。太阳能辐射强度不足时，控制系统开启辅助电加热系统补充能量，实现全天候热源的供给。蓄能水箱在逐渐积累热量之后，若达到设定温度，则通过供热循环泵，使蓄能水箱中的热水在整个建筑埋管中循环流动，向供热单元输送热量。当室内温度达到设定值，通过温度传感器控制采暖循环泵的关闭，实现操作的智能化与经济化。

2 太阳能地板采暖系统组成和工作方式

太阳能地板采暖系统主要包括太阳能采暖系统、地板散热系统、控制系统3 部分。太阳能热水系统主要由太阳能集热方阵、储热水箱、辅助电加热等部分组成。在应用与设计时，考虑到建筑的实际采暖方式多为电热采暖，因此，辅助热源系统也可以改为电能辅助。控制系统主要由温控系统、水位调节系统、定时控制系统和中央处理运行等部分组成，太阳能地板采暖系统采用太阳能+ 电辅助的联合供热方式。系统优先使用太阳能，太阳能供热不足的情况下由辅助电加热系统补充，这样可以保证全天候的热供应。散热埋管在热源保证前提下向房间辐射散热。

3 工程实例

3.1 工程概况

工程位于苏南地区常州市新闸镇，建筑类型为农村2 层居室。冬季总的采暖面积约为40 m2，室外温度为4 ℃，室内采暖温度标准为18 ～20 ℃。参考相关文献，华东地区采暖负荷约为85 ～110 W/ m2，采用100 W/ m2。于是该案例采暖负荷约为Q= 100 ×40 = 4 kW。根据国家的实测标准，常州地区秋冬季太阳能辐射强度约23 .1 MJ/ m2；工程中太阳能光热系统完全转换效率约为47.1%，因此，选择Gomon（ 光芒） 系列太阳能集热器，日平均集热功率约为3.26kW/ 台。在该案例中取用该型号集热器2 台，蓄能水箱按照集热面积的0.050 ～0 .074 系数确定，单台集热器集热面积约1 .5 m2，总集热面积为3 m2。因此，水箱容积定为0.15 m3。在太阳能辐射强度不足的情况下，为了保证热能的及时供给，电加热辅助系统功率为2.5 kW。对于室内地板散热采暖系统，地板表面平均温度宜采用下列数值：经常有人停留的地面20 ～23 ℃；短期有人停留的地面26 ～28 ℃；设计施工均按照相应国家标准进行。控制系统设计的要求符合2 个条件：智能化控制太阳能集热系统的标态运行；人性化设计，方便简单地实现温控与操作。此外，环保无污染还是该案的一大优点。工程完工后，调试结果正常：在冬季开启约180 min 后，房间温度可上升至20 ℃ 左右，各项指标均属正常。其运行调试数据见表1 。

3.2 经济性分析

建筑每天总的负荷Q 为：

Q= p ×t =4 ×1 000 ×7 ×3 600 =100.8 MJ。按照采暖费

用公式[9] 计算：

M= Q·K/ （ y·a）

式中，M为每天总的采暖费用；K 为燃料的单价；y 为燃料的热效率；a 为燃料的燃烧热值。

由表2 可知，安装太阳能采暖系统，可以节省大量的取暖费用，若是采用太阳能系统4 ～5 年可以收回高于其他采暖系统的初投资费用。同时，由于采用了太阳能这一高效清洁的能源，每年至少可以减少二氧化碳以及一氧化碳的排放量达0.35 t 。如果推而广之，按江苏农村住户1 200 万户计算，若可再生能源技术普及率达到75%，则节能潜力为：0.206 ×1 200 ×0.75 =185.4 万t 标准煤

556.55 ×1 200 ×0.75 = 27.9 亿kW·h 电能

4 结论

太阳能地板辐射采暖技术非常适合农村居室冬季采暖。而且在工程运行上安全可靠、经济可行。新能源的利用特别是太阳能的利用，可以大大改善农村能源的使用现状，有利于节约社会生活经济成本以及改善环境和节能减排。

参考文献

[1] 江苏省统计局. 江苏省统计年鉴[M]. 北京： 中国统计出版社，2007.

[2] 王荣光. 低温地板辐射采暖[J]. 煤气与热力，1999（4） ：53 - 55 .

[3] 张永铨. 中国蓄冷技术应用的新进展[J]. 制冷与空调，2000（1） ：57- 62.endprint

摘 要：结合江苏农村住宅的能耗现状， 介绍了一种适合江苏农村居室冬季的节能采暖技术太阳能地板辐射采暖技术， 并系统地介绍了其工作原理和运行方式。同时结合具体施工案例以及对实测数据的分析得出了使用该技术能够大幅度降低农居能耗的结论。

关键词：农村居室； 太阳能地板热辐射； 采暖系统

近年来，随着江苏省特别是苏南地区经济的高速增长[1]，农村居民开始采取措施来改善住房夏季和冬季的居住条件。实地调查数据显示，江苏省农村居室的温度冬天普遍低于15 ℃，室内热环境质量比较差。而农村居室的取暖方式仍停留在原有的火炉、电炉以及各种电热设备上。根据现状分析，农村居室每15 m2 的房间耗电水平为45 ～150 W/ m2，比东北地区采暖能耗大了6 ～21 倍，但是依据《冬冷夏热地

区居民建筑节能设计标准》，江苏地区住房耗热量指标是21W/ m2 。近年来，苏南农村人均能源支出大幅度增长，且其幅度远大于其他支出。因此选取一种低能耗居室采暖技术，是节能降耗的有效措施。太阳能地板采暖技术[2 - 8] 是一种较为理想的房间采暖技术，是将散热管埋于混凝土层中，使40 ～50 ℃的低温热水在管内循环流动，从而加热整个地面，使室内表面温度上升至16 ～24 ℃，然后，通过辐射和对流方式向采暖单元散热的采暖方式。由于系统的供水温度不需很高，仅有65 ℃，所以，太阳能作为一种清洁、环保和取之不尽的能源形式，成为该系统的热源。

1 太阳能采暖系统工作原理

主要由能源收集和热量输送2 个流程组成。能源收集流程中，当太阳能集热系统中的水温升至设定温度时，温控器输出信号，控制集热循环泵工作，把集热器中的高温水和蓄能水箱中的低温水相互循环，从而逐渐带动水箱的温度升高。太阳能辐射强度不足时，控制系统开启辅助电加热系统补充能量，实现全天候热源的供给。蓄能水箱在逐渐积累热量之后，若达到设定温度，则通过供热循环泵，使蓄能水箱中的热水在整个建筑埋管中循环流动，向供热单元输送热量。当室内温度达到设定值，通过温度传感器控制采暖循环泵的关闭，实现操作的智能化与经济化。

2 太阳能地板采暖系统组成和工作方式

太阳能地板采暖系统主要包括太阳能采暖系统、地板散热系统、控制系统3 部分。太阳能热水系统主要由太阳能集热方阵、储热水箱、辅助电加热等部分组成。在应用与设计时，考虑到建筑的实际采暖方式多为电热采暖，因此，辅助热源系统也可以改为电能辅助。控制系统主要由温控系统、水位调节系统、定时控制系统和中央处理运行等部分组成，太阳能地板采暖系统采用太阳能+ 电辅助的联合供热方式。系统优先使用太阳能，太阳能供热不足的情况下由辅助电加热系统补充，这样可以保证全天候的热供应。散热埋管在热源保证前提下向房间辐射散热。

3 工程实例

3.1 工程概况

工程位于苏南地区常州市新闸镇，建筑类型为农村2 层居室。冬季总的采暖面积约为40 m2，室外温度为4 ℃，室内采暖温度标准为18 ～20 ℃。参考相关文献，华东地区采暖负荷约为85 ～110 W/ m2，采用100 W/ m2。于是该案例采暖负荷约为Q= 100 ×40 = 4 kW。根据国家的实测标准，常州地区秋冬季太阳能辐射强度约23 .1 MJ/ m2；工程中太阳能光热系统完全转换效率约为47.1%，因此，选择Gomon（ 光芒） 系列太阳能集热器，日平均集热功率约为3.26kW/ 台。在该案例中取用该型号集热器2 台，蓄能水箱按照集热面积的0.050 ～0 .074 系数确定，单台集热器集热面积约1 .5 m2，总集热面积为3 m2。因此，水箱容积定为0.15 m3。在太阳能辐射强度不足的情况下，为了保证热能的及时供给，电加热辅助系统功率为2.5 kW。对于室内地板散热采暖系统，地板表面平均温度宜采用下列数值：经常有人停留的地面20 ～23 ℃；短期有人停留的地面26 ～28 ℃；设计施工均按照相应国家标准进行。控制系统设计的要求符合2 个条件：智能化控制太阳能集热系统的标态运行；人性化设计，方便简单地实现温控与操作。此外，环保无污染还是该案的一大优点。工程完工后，调试结果正常：在冬季开启约180 min 后，房间温度可上升至20 ℃ 左右，各项指标均属正常。其运行调试数据见表1 。

3.2 经济性分析

建筑每天总的负荷Q 为：

Q= p ×t =4 ×1 000 ×7 ×3 600 =100.8 MJ。按照采暖费

用公式[9] 计算：

M= Q·K/ （ y·a）

式中，M为每天总的采暖费用；K 为燃料的单价；y 为燃料的热效率；a 为燃料的燃烧热值。

由表2 可知，安装太阳能采暖系统，可以节省大量的取暖费用，若是采用太阳能系统4 ～5 年可以收回高于其他采暖系统的初投资费用。同时，由于采用了太阳能这一高效清洁的能源，每年至少可以减少二氧化碳以及一氧化碳的排放量达0.35 t 。如果推而广之，按江苏农村住户1 200 万户计算，若可再生能源技术普及率达到75%，则节能潜力为：0.206 ×1 200 ×0.75 =185.4 万t 标准煤

556.55 ×1 200 ×0.75 = 27.9 亿kW·h 电能

4 结论

太阳能地板辐射采暖技术非常适合农村居室冬季采暖。而且在工程运行上安全可靠、经济可行。新能源的利用特别是太阳能的利用，可以大大改善农村能源的使用现状，有利于节约社会生活经济成本以及改善环境和节能减排。

参考文献

[1] 江苏省统计局. 江苏省统计年鉴[M]. 北京： 中国统计出版社，2007.

[2] 王荣光. 低温地板辐射采暖[J]. 煤气与热力，1999（4） ：53 - 55 .

[3] 张永铨. 中国蓄冷技术应用的新进展[J]. 制冷与空调，2000（1） ：57- 62.endprint