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太陽能采暖缺點

圖文 更新时间:2024-07-20 09:17:18

#2021加油帶頭人#太陽能采暖,這兩年火的一塌糊塗,各路資本、人馬蜂蛹而至,然技術真的成熟了嗎?太陽能采暖中,太陽能保證率做到70%有多難?

我們以北京農村100平方米末端為地暖的建築為例,地暖管鋪設米數一般為420-450米之間,我們按450米計算,采暖室溫18℃,日總采暖熱負荷144kwh(60w/平方米),安裝真空管集熱器6組共計300管,真空管集熱效率按70%計算,系統初始水溫按35℃計算,地暖管散熱功率按24W計算,采暖季日照時長按6.5小時計算,系統總水量按1.5噸計算,其中集熱器0.9噸,連接管道0.06噸,地暖管0.09噸,水箱0.45噸。

太陽能采暖缺點(我研究了八年太陽能采暖)1

全流道集熱器采暖

采暖季日均太陽輻射量4.45Kwh/平方米,則日均得熱86.91kwh,占日均采暖熱負荷60.35%(要讓這一比例達到70%,至少得安裝真空管350支)。450米地暖管太陽照射時,散熱量70.2kwh,太陽落山時,水箱水溫應為44.55℃,地暖最低供暖水溫35℃,剩餘熱量還能供暖2小時47分鐘。

以采暖季太陽輻射量最大的3月份計算,3月日均太陽輻射量為5.32kwh/平方米,300支真空管日得熱量為103.90kwh,太陽落山時,水箱水溫為54.26℃,可供暖5小時37分鐘。

以采暖季太陽輻射量最小的12月份來計算,12月日均太陽輻射量為3.81kwh/平方米,300支真空管日得熱量為74.41kwh,太陽落山時,水箱水溫為37.41℃,可供暖42分鐘。

以上計算是基于理想狀态下,每天集熱器所能吸收到的熱量相等,不計室内室溫,以地暖做為蓄熱體,隻要有熱量,就往地暖回填層中蓄熱,地暖保溫層性能良好,熱損低于5%,不計算外系統日落後的熱損失。

太陽能采暖缺點(我研究了八年太陽能采暖)2

真空管集熱器采暖

事實情況是:首先,日太陽輻射量就不能計算平均值,晴天的太陽輻射量比多雲和陰雨天氣大的多,這就牽扯到一個儲能的問題,因為當水箱水溫高于60℃時,是無法直接供地暖的,還有就是水箱水溫越高,集熱器集熱效率越低,但水箱到底該配多大,至今我沒有看到一個具有科學性的論述。

其次,濕鋪地暖很難做到把熱損控制在5%以内,同樣的采暖室溫條件下,濕鋪地暖比任何一種采暖末端消耗的熱量都要多的多(燒過煤鍋爐,天然氣壁挂爐的朋友應該有這方面的親身體會)。

第三,如何降低太陽能系統的熱損失?有網友提出,做排空系統。我承認,這麼做有一定的好處,比如說不用考慮室外管道防凍的問題了,但對于降低系統熱損究竟有多大作用呢?我一直持懷疑态度。

太陽能采暖缺點(我研究了八年太陽能采暖)3

真空管集熱器采暖

橫插式真空管集熱器排空後,集熱器與水箱之間的連接管道中還會不會有水流下來呢?會!不信你去看,網上所有講此排空系統的作者除要求管道有一定坡度和做好保溫外,都強調連接管道一定要用鋼管。為什麼呢?因為已經說了是排空系統,再讓你給室外管道加伴熱帶不是自己打自己臉嗎?鋼管導熱能力強(一頭連接聯箱,一頭連接保溫水箱,外面做着厚厚的保溫,鋼管溫度會降到0℃以下嗎?),不會造成小水流經過時因管道溫度低而結冰堵塞管道。

排空後,真空管集熱器熱損能降低多少?大家都見過電壺(熱水瓶)吧?沒見過的買兩個,都加入60℃的水,一個加滿,一個加上一半,放到冬季的室外,第二天早上測一下兩個電壺中的水溫,看看有啥區别。橫插管集熱器排空隻能排掉約40%的水,網紅們改良後的橫插管集熱器可以排掉50%左右的水。

不排空的話,真空管集熱器中的水在太陽落山後,還可以參與換熱供暖,排空後,留在集熱器中的水隻能是慢慢變冷。真空管集熱器的熱損與集熱器内的水溫息息相關,水溫越高熱損越大,你覺得是在參與換熱後真空管集熱器中的水溫高呢?還是太陽落山時直接排空後,留在真空管集熱器中的水溫高?

太陽能采暖缺點(我研究了八年太陽能采暖)4

風光互補型太陽能采暖示意圖

當然,橫插真空管集熱器排空也有好處,至少可以降低水箱熱損(排空水箱放在需供暖的室内的話,熱損可以不計),至于能降低多少呢?做排空系統還是不做排空系統好呢?這就得看你的末端用的是什麼産品以及集熱器的配置比例了。當末端是暖氣片、風機盤管、幹式地暖、溫水地闆時,排空要比不排空好,因為幾者沒有儲熱功能,房子的熱負荷也主要集中在沒有太陽的時間段。雖然末端是濕式地暖,但當系統設計太陽能保證率較高時,也應做排空系統,因為這時水箱的容積會非常大,如果放在冬夜的寒風中,熱損指定小不了。

太陽能采暖遠未成熟,老百姓卻躍躍欲試,為什麼?

綜上所述,我們可以看出,太陽能采暖技術遠未真正成熟,難點就在儲熱上,但為什麼咨詢太陽能采暖的人會絡繹不絕呢?因為太陽是免費資源,因為在北方,采暖确實是剛需。空氣能雖然節能省電而且采暖舒适性更好,但它得用電來驅動呀,沒電它啥也不能。太陽能采暖目前縱然有着萬般缺點,但卻有着獲熱成本價低的優點,對現階段的大多數農村老百姓而言,他們要的不是溫暖舒适,而是不凍,因為他們确實沒錢。

太陽能采暖缺點(我研究了八年太陽能采暖)5

翼管式平闆集熱器采暖

在農村,大多數安裝了太陽能采暖的家庭,不到萬不得已,是不會想着開啟電輔熱去采暖的,因為電費實在是太高了。這幾天沒太陽,我每天開約10個小時的電輔熱,每天90度電,室溫隻有可憐的13℃,若不是為了展示和采集太陽能采暖的實際運行數據,我才不會蠢到給自己家裡的太陽能采暖加電輔熱呢!因為我家各個房子都有空調,在我們這個地方,用空調采暖絕對比在水箱中加電輔熱采暖省電的多。

不要以為橫插式真空管太陽能集熱器采暖排空系統的功能有多強大,@太陽能供暖易火峰在北京做了個樣闆間,100支管供給45平方米(建築面積)的房子供暖,采暖末端是30平方米的幹鋪地暖,室内排空系統,配有500升儲換熱水箱和一個電鍋爐,前兩天給我拍了兩張圖,晚上室溫19.6℃,而早上8點多室溫卻隻有12.5℃。啥原因,要知道他的幹鋪地暖比濕鋪地暖熱損失要小很多,為啥室溫還這麼低呢?就是因為農村的房子保溫性能太差,熱負荷需求太大而集熱器配置嚴重不足呗!我們都是太陽能供暖的狂熱分子,天天在網上給人講如何利用太陽能來采暖,不會傻到連自己家的太陽能供暖都做不好。

此前我一直力推真空管集熱器采暖,因為單從集熱效率而言,真空管要比平闆集熱器高很多,即便是我現在用的全流道集熱器,熱效率也隻有60%,遠趕不上真空管,那麼我為什麼會放棄真空管而采用全流道呢?

太陽能采暖缺點(我研究了八年太陽能采暖)6

我早年間做的真空管太陽能集熱器采暖工程

因為全流道安全,因為全流道熱損小。說到安全,大多數人都理解,沒有玻璃管,自然不擔心爆管了。可是說熱損小,很多人就不明白了,啥保溫材料能幹過真空?沒錯,集熱器工作時間段,全流道确實幹不過真空管,這從國家标準就能看出來,真空管集熱器國标要求是3W以内,我用的全流道是5W,但是集熱器一天才能工作幾個小時,而且集熱器工作時間段的氣溫要比非工作時間段的氣溫高多了。

橫插式真空管集熱器作不到完全排空,但是全流道能。陰、雨、雪、霾天氣,橫插式真空管集熱器仍在正常散熱,全流道卻早已進入冬眠狀态,太陽出來時,先得把橫插式真空管集熱器中的水升溫至水箱溫度以上,才能進行換熱循環,全流道隻需要加熱闆芯,一個2平方米的全流道集熱器的闆芯從0℃加熱到40℃,需要0.061kwh的熱量,僅相當于把1支真空管排空後剩餘的水,溫度提升了29℃。因為全流道集熱器能做到完全排空,所以連接管道也不必非要采用鋼管,鋼塑管、穩态管都可以,同樣,管道熱損也降低了。

有沒有能完全排空的真空管集熱器呢?還真有。全玻璃熱管集熱器就是一種,但是它也有缺點,雖然它能做到炸管不漏水,但它做不到炸管不損失熱量,還有就是這種集熱器屬二次換熱,沒有直接加熱的熱效率高,更重要的是它太貴了,太陽能采暖需要安裝的集熱器數量太多了,沒辦法。

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