论文部分内容阅读
【摘 要】 随着社会的高速发展，人民的生活水平得到一定程度的提高，但可再生资源逐渐减少，这一现象引起大家对全球低碳化的关注。本文对建筑能源消耗现状、太阳能热水系统的应用及经济与社会效益进行了阐述，具有一定程度的参考价值。
【关键词】 能源;太阳能;热水系统
前言：
由于社会经济的高速发展，很多人们熟知的一般能源，像：石油、煤炭等此类非可再生资源均一步步淡出了大家的视线。人类可利用的自然资源每天均在逐渐减少，国际上对于这种情况呼吁全球低碳化，大家的消费形式一定也将转为低碳式、健康式消费。我国有着极其充足的太阳能资源，怎样把丰富的太阳能高效利用，怎样把太阳能完全利用到太阳能热水系统，非常值得大家考虑。因此，太阳能热水系统的大力推广和丰富的太阳能资源的关系十分密切，下面就太阳能热水系统的应用进行阐述。
1 建筑能源消耗现状
近几年来，能源问题在我国越来越突出，拉闸限电、加油站闹油荒等情况不断出现，目前，我国二氧化硫的排放量居世界第一，二氧化碳的排放量居世界第二，能耗量居世界第二，但人均商品能源消费为世界平均值的二分之一，美国的十分之一，人均用电约为美国的2%，每一万元的产值所消耗的能源是美国的3倍，日本的7.2倍，并远远高于巴西、印度等国家，同时，中国人口众多，位居世界第一，不久的将来，我国的能耗量也将跃居世界第一。这些沉甸甸的数字给我们发出一个非常危险的信号：我们的经济增长，在相当大的程度上是靠拼资源换来的，资源的高消耗，已成为制约我国经济快速增长的一大瓶颈。目前，我国是世界上最大的建筑工地，每年建成的房屋面积高达20亿平方米，超过了发达国家年建成建筑面积的总和，其中80%以上为高耗能建筑，单位建筑面积能耗是发达国家的2～3倍以上。
建筑节能与百姓的切身利益关系密切，是中国能源战略的重要组成部分，其潜力巨大。供暖和生活热水是建筑物中能耗的主要部分，在北方建筑采暖的能耗占整个建筑能耗的75%，而充分利用太阳能热水供应系统是降低采暖能耗的有效手段之一。住宅离不开热量供应，而所有常见加热方式中，利用太阳能无疑是成本最低廉、最洁净、最安全、环保效果最好的途径，尤其在热水、采暖这些低品位热量就可以满足的建筑物耗能中，太阳能更具有无与伦比的优势，目前，在北方地区，已经实现利用太阳能热水器辅助以燃气壁挂炉的联合供热系统，即经济又环保，同时节约常规能源，减少CO及其它有害气体的排放量，最终达到降低建筑能耗的目标。
2 太阳能热水系统的应用
太阳能加热系统可以非常经济地为人们提供采暖和生活热水，但太阳能系统集热具有不均匀性，其影响因素表现在三个方面：首先随着季节的变化，太阳的辐射强度在发生变化，即冬季辐射强度小，夏季辐射强度大;其次是同一季节，随着天气的晴朗程度不同，太阳的辐射强度在发生变化;最后是在一天里，白天有太阳的辐射，晚上则没有，由于太阳能系统集热的不均匀性，使太阳能系统的热水供应具有不稳定性，即夏季供水温度高，冬季供水温度低;晴天供水温度高，阴天供水温度低;白天供水温度高，晚上供水温度低.因此，全年运行的集中式太阳能热水供应系统需要补充热源，目前，补充热源主要是燃油炉或燃气炉，也有用电进行的，由于燃气炉（统指燃气热水器、燃气壁挂炉、燃气锅炉）能够非常迅速方便地为人们提供热水，或在提供热水的同时提供采暖，因此以太阳能供热为主、家用燃气壁挂炉为辅的供热联合系统在北方较为实用.太阳能联合供热系统分为两种情况：一是热水供应系统，二是热水供应系统+采暖系统.太阳能在非采暖季提供基本全部生活热水，连续阴雨天时以辅助热源燃气壁挂炉作为补充;在采暖季与燃气壁挂炉联合供应生活热水和采暖所需热量.生活热水基本由太阳能热水系统供应，太阳能热水系统生活热水负荷和采暖负荷的结合可以使系统效率大为提高，避免因为长期不用热水带来的浪费.由于太阳能热水系统的应用，节约了大量不可再生能源，同时降低了CO等有害气体的排放量.
太阳能热水系统主要用于提供生活热水和部分采暖负荷，即采用壁挂炉为辅助热源的双效太阳能热水系统，集热系统为强制循环承压式间接系统，采暖系统采用地板辐射采暖系统.由于地板辐射采暖系统供水温度一般可在40℃左右，因此集热系统的工作温度可以相应较低.每栋楼的太阳能集热系统集中设置在屋顶，集热系统按不同楼分别设置，楼内每户设一台燃气壁挂炉、一个贮热水箱和一台集热系统循环泵，生活热水上水通过自来水水压顶水，采暖系统热水循环由壁挂炉所带的循环泵提供动力.太阳能热水由楼顶集热系统统一制备，由公共的立管通过管井与各户户内系统同程连接，户内的集热系统循环泵采用温差控制，当集热器阵列出口温度与户内贮热水箱底部温度之差高于设定值时户内的集热系统循环泵启动将楼顶产生的热量换入贮热水箱中，在使用生活热水时，当贮热水箱出水已达到壁挂炉生活热水设定温度时，由太阳能直接提供生活热水，否则启动壁挂炉将水箱出水加热到设定温度后供给用水点，在供暖时，地板辐射采暖系统回水先通过贮热水箱内的换热器换热，如果供暖系统出水箱后的循环水温度已达到壁挂炉设定的供水温度，则壁挂炉不启动，直接依靠太阳能系统供暖，否则启动壁挂炉将水箱出水加热到设定温度后供给地板辐射采暖系统，考虑到北方地区的冬天漫长而寒冷，集热系统采用间接系统，热媒采用防冻液，以解决防冻问题，太阳能热水系统由于每户平均集热面积较大，在非采暖季需要采取措施防止集热系统中水温过高给系统带来伤害并防止烫伤，因此，当户内水箱顶部温度高于设定值时，集热系统循环泵将停止工作，系统处于闷晒状态，集热系统元器件必须以闷晒温度为工作温度选取，以免发生高温下系统元器件的失效.由于每栋楼采用了集中的集热系统，集热系统制备的热水进入每户应通过热水表计量收费，即采用集中供水分户计量的供水方式。
3 经济与社会效益
3.1节能预测分析
采用太阳能热水系统来替代常规的电力或燃气向小区供应生活热水，阴雨天时偶尔需要利用燃气壁挂炉作为辅助热源，生活热水系统常规能源的需求被降低到了最小;采用太阳能热水系统还可以解决部分采暖能耗，具有巨大的节能效应。
3.2环境影响分析
通过减少常规能源的消耗，可再生能源系统可以有效减轻对环境的负面影响.太阳能系统在工作过程中不会向周围环境产生任何排放物。
3.3市场需求分析
据统计，2006年我国能源消耗总量已达到24亿吨标准煤，而其中建筑能耗占了20%，随着人民生活的提高，建筑能耗的数量和所占比例还将进一步攀升。据专家预测，中国建筑市场快速增长的趋势还将持续10年左右，住宅建筑占大部分。
4 结论
住宅建筑的主要能耗为采暖和生活热水，因此降低采暖和生活热水能耗对降低住宅建筑的能耗具有重要意义，市场迫切需要一种全新的低能耗的经济的生活热水供应和供暖方式，利用太阳能进行生活热水供应和供暖可以满足以上要求，按照建设资源节约型、环境友好型社会的战略要求，通过各部门的协调配合，探索出一条大幅度降低建筑能耗的道路，将为我国经济与社会全面、協调、可持续的发展做出重大贡献。
参考文献：
[1]傅忠诚.燃气燃烧新装置[M].北京：中国建筑工业出版社，1993.
[2]李锦堂.太阳能利用100年[J].太阳能，1999（4）：2～4.
[3]聂平.民用太阳能技术[M].内蒙古：人民出版社，1984.
[4][美]J.理查德·威廉斯.太阳能采暖和热水系统的设计与安装[M].北京：新时代出版社，1990.
【关键词】 能源;太阳能;热水系统
前言：
由于社会经济的高速发展，很多人们熟知的一般能源，像：石油、煤炭等此类非可再生资源均一步步淡出了大家的视线。人类可利用的自然资源每天均在逐渐减少，国际上对于这种情况呼吁全球低碳化，大家的消费形式一定也将转为低碳式、健康式消费。我国有着极其充足的太阳能资源，怎样把丰富的太阳能高效利用，怎样把太阳能完全利用到太阳能热水系统，非常值得大家考虑。因此，太阳能热水系统的大力推广和丰富的太阳能资源的关系十分密切，下面就太阳能热水系统的应用进行阐述。
1 建筑能源消耗现状
近几年来，能源问题在我国越来越突出，拉闸限电、加油站闹油荒等情况不断出现，目前，我国二氧化硫的排放量居世界第一，二氧化碳的排放量居世界第二，能耗量居世界第二，但人均商品能源消费为世界平均值的二分之一，美国的十分之一，人均用电约为美国的2%，每一万元的产值所消耗的能源是美国的3倍，日本的7.2倍，并远远高于巴西、印度等国家，同时，中国人口众多，位居世界第一，不久的将来，我国的能耗量也将跃居世界第一。这些沉甸甸的数字给我们发出一个非常危险的信号：我们的经济增长，在相当大的程度上是靠拼资源换来的，资源的高消耗，已成为制约我国经济快速增长的一大瓶颈。目前，我国是世界上最大的建筑工地，每年建成的房屋面积高达20亿平方米，超过了发达国家年建成建筑面积的总和，其中80%以上为高耗能建筑，单位建筑面积能耗是发达国家的2～3倍以上。
建筑节能与百姓的切身利益关系密切，是中国能源战略的重要组成部分，其潜力巨大。供暖和生活热水是建筑物中能耗的主要部分，在北方建筑采暖的能耗占整个建筑能耗的75%，而充分利用太阳能热水供应系统是降低采暖能耗的有效手段之一。住宅离不开热量供应，而所有常见加热方式中，利用太阳能无疑是成本最低廉、最洁净、最安全、环保效果最好的途径，尤其在热水、采暖这些低品位热量就可以满足的建筑物耗能中，太阳能更具有无与伦比的优势，目前，在北方地区，已经实现利用太阳能热水器辅助以燃气壁挂炉的联合供热系统，即经济又环保，同时节约常规能源，减少CO及其它有害气体的排放量，最终达到降低建筑能耗的目标。
2 太阳能热水系统的应用
太阳能加热系统可以非常经济地为人们提供采暖和生活热水，但太阳能系统集热具有不均匀性，其影响因素表现在三个方面：首先随着季节的变化，太阳的辐射强度在发生变化，即冬季辐射强度小，夏季辐射强度大;其次是同一季节，随着天气的晴朗程度不同，太阳的辐射强度在发生变化;最后是在一天里，白天有太阳的辐射，晚上则没有，由于太阳能系统集热的不均匀性，使太阳能系统的热水供应具有不稳定性，即夏季供水温度高，冬季供水温度低;晴天供水温度高，阴天供水温度低;白天供水温度高，晚上供水温度低.因此，全年运行的集中式太阳能热水供应系统需要补充热源，目前，补充热源主要是燃油炉或燃气炉，也有用电进行的，由于燃气炉（统指燃气热水器、燃气壁挂炉、燃气锅炉）能够非常迅速方便地为人们提供热水，或在提供热水的同时提供采暖，因此以太阳能供热为主、家用燃气壁挂炉为辅的供热联合系统在北方较为实用.太阳能联合供热系统分为两种情况：一是热水供应系统，二是热水供应系统+采暖系统.太阳能在非采暖季提供基本全部生活热水，连续阴雨天时以辅助热源燃气壁挂炉作为补充;在采暖季与燃气壁挂炉联合供应生活热水和采暖所需热量.生活热水基本由太阳能热水系统供应，太阳能热水系统生活热水负荷和采暖负荷的结合可以使系统效率大为提高，避免因为长期不用热水带来的浪费.由于太阳能热水系统的应用，节约了大量不可再生能源，同时降低了CO等有害气体的排放量.
太阳能热水系统主要用于提供生活热水和部分采暖负荷，即采用壁挂炉为辅助热源的双效太阳能热水系统，集热系统为强制循环承压式间接系统，采暖系统采用地板辐射采暖系统.由于地板辐射采暖系统供水温度一般可在40℃左右，因此集热系统的工作温度可以相应较低.每栋楼的太阳能集热系统集中设置在屋顶，集热系统按不同楼分别设置，楼内每户设一台燃气壁挂炉、一个贮热水箱和一台集热系统循环泵，生活热水上水通过自来水水压顶水，采暖系统热水循环由壁挂炉所带的循环泵提供动力.太阳能热水由楼顶集热系统统一制备，由公共的立管通过管井与各户户内系统同程连接，户内的集热系统循环泵采用温差控制，当集热器阵列出口温度与户内贮热水箱底部温度之差高于设定值时户内的集热系统循环泵启动将楼顶产生的热量换入贮热水箱中，在使用生活热水时，当贮热水箱出水已达到壁挂炉生活热水设定温度时，由太阳能直接提供生活热水，否则启动壁挂炉将水箱出水加热到设定温度后供给用水点，在供暖时，地板辐射采暖系统回水先通过贮热水箱内的换热器换热，如果供暖系统出水箱后的循环水温度已达到壁挂炉设定的供水温度，则壁挂炉不启动，直接依靠太阳能系统供暖，否则启动壁挂炉将水箱出水加热到设定温度后供给地板辐射采暖系统，考虑到北方地区的冬天漫长而寒冷，集热系统采用间接系统，热媒采用防冻液，以解决防冻问题，太阳能热水系统由于每户平均集热面积较大，在非采暖季需要采取措施防止集热系统中水温过高给系统带来伤害并防止烫伤，因此，当户内水箱顶部温度高于设定值时，集热系统循环泵将停止工作，系统处于闷晒状态，集热系统元器件必须以闷晒温度为工作温度选取，以免发生高温下系统元器件的失效.由于每栋楼采用了集中的集热系统，集热系统制备的热水进入每户应通过热水表计量收费，即采用集中供水分户计量的供水方式。
3 经济与社会效益
3.1节能预测分析
采用太阳能热水系统来替代常规的电力或燃气向小区供应生活热水，阴雨天时偶尔需要利用燃气壁挂炉作为辅助热源，生活热水系统常规能源的需求被降低到了最小;采用太阳能热水系统还可以解决部分采暖能耗，具有巨大的节能效应。
3.2环境影响分析
通过减少常规能源的消耗，可再生能源系统可以有效减轻对环境的负面影响.太阳能系统在工作过程中不会向周围环境产生任何排放物。
3.3市场需求分析
据统计，2006年我国能源消耗总量已达到24亿吨标准煤，而其中建筑能耗占了20%，随着人民生活的提高，建筑能耗的数量和所占比例还将进一步攀升。据专家预测，中国建筑市场快速增长的趋势还将持续10年左右，住宅建筑占大部分。
4 结论
住宅建筑的主要能耗为采暖和生活热水，因此降低采暖和生活热水能耗对降低住宅建筑的能耗具有重要意义，市场迫切需要一种全新的低能耗的经济的生活热水供应和供暖方式，利用太阳能进行生活热水供应和供暖可以满足以上要求，按照建设资源节约型、环境友好型社会的战略要求，通过各部门的协调配合，探索出一条大幅度降低建筑能耗的道路，将为我国经济与社会全面、協调、可持续的发展做出重大贡献。
参考文献：
[1]傅忠诚.燃气燃烧新装置[M].北京：中国建筑工业出版社，1993.
[2]李锦堂.太阳能利用100年[J].太阳能，1999（4）：2～4.
[3]聂平.民用太阳能技术[M].内蒙古：人民出版社，1984.
[4][美]J.理查德·威廉斯.太阳能采暖和热水系统的设计与安装[M].北京：新时代出版社，1990.