《太陽能在新農村供暖的應用》摘要隨著國民經濟的發展，能源需求量日益增加，能源利用情況緊張，而常規能源的大量使用必將對環境造成不利影響。太陽能作為可再生能源的一種，取之不盡，用之不竭，同時又不會增加環境負荷，將成為未來能源結構中的重要組成部分。隨著國民經濟的發展，能源需求量日益增加，能源利用情況緊張，而常規能源的大量使用必將對環境造成不利影響。太陽能作為可再生能源的一種，取之不盡，用之不竭，同時又不會增加環境負荷，將成為未來能源結構中的重要組成部分。我國屬太陽能資源豐富的國家之一，年輻射總量大約在3300-8300MJ/(m2.a)，全國2/3以上面積地區年日照小時數大于2000h，每年陸地接收的太陽輻射能相當于2.4萬億噸標準煤，具有太陽能利用的良好條件。在建筑能耗中，生活熱水、供暖能耗占了相當的比例，利用太陽能來滿足生活熱水、供暖這些低品位能耗的要求具有巨大的節能效益，因此，太陽能采暖技術越來越受到人們的重視1引言與城市的集中供暖不同，農村大都以各家燒柴薪、煤炭取暖，一家一戶都有一個小火爐。這種取暖模式費用高，熱效率低，即使節省的人家，一個小火爐一般一個冬季下來也要約1噸煤炭，且只能“溫暖”一個小小的房間。不僅如此，這種取暖方式也不環保，污染嚴重，且存在安全隱患。近年來雖多以煤炭為主，但隨之而來的污染又加重，一些農民還因缺乏安全常識，常因取暖出現一氧化碳中毒事件.能源和環境是影響國民經濟可持續發展的關鍵因素，能源供應形勢直接接關系到國家的安全和社會穩定。建筑領域消費的能源，主要是煤炭、石油和天然氣等石化能源。這些能源資源有限，不可再生，終究要枯竭，而且傳統能源會對環境造成嚴重的污染。我國人口眾多人均資源占有量低于世界平均水平，與經濟發展和人民生活消費的需求相比，能源供應的缺口很大，而且能源消費結構不合理，以煤為主的能源供給造成了嚴重的大氣污染和溫室氣體排放，我國目前的。。2排放量居世界第二位。我國是京都議定書”的簽約國，目前的這種排放，我國目前的CO2排放量居世界第二位。我國是“京都議定書”的簽約國，目前的這種能源消費方式，已受到國際社會的高度關注，加大了我們保護環境和改變經濟增長模式的壓力。因此，節約能源和開發利用清潔、可再生能源的任務十分緊迫。黨的十六屆五中全會通過的《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十一個五年規劃的建議》，提出了建設社會主義新農村的重大歷史任務，其中重要的一項就是加強村莊規劃和人居環境治理。長期以來，北方農村住宅一般僅利用火炕和火爐取暖，供暖質量不能保證，更談不上空調和生活熱水的供應。為了有效提高農村的人居環境，縮短城鄉差距，有必要在有條件的地區為農村住宅增設供暖空調和生活熱水供應系統。農村住宅一般具有建筑容積率較低，沒有明顯遮擋，能源價格較高，除電力外其他能源一般較短缺的特點，非常適宜于太陽能等新能源系統的應用。太陽能生活熱水供應的功能，在經濟性和節能性方面具有顯著優勢。2太陽能超導地熱采暖介紹太陽能超導地熱采暖是一項世界領先技術，太陽內部連續不斷的核聚變反應過程產生的能量，輻射到地球，人們通過光電，光熱，光化學的方式轉化加以利用，以太陽能為熱源，以超導地暖為散熱體3太陽能超導地熱采暖技術原理：太陽能集熱裝置把超導介質加熱，低溫（只需30°C即可）傳遞熱能到室內地面下鋪設的管道，采暖通過管道內介質循環將地面加熱到一定溫度，再由地面均勻地向室內輻射熱量，同時在冷熱空氣的比重差作用下，產生了空氣的自然對流現象，從而創造出具有理想溫度分布的室內熱微氣候，使室內環境達到人體感官最舒適的狀態。由于是房間地面地溫輻射，所以對系統溫度的要求十分低，20分鐘即可將整個房間加熱到20C以上（溫度可自控），節省能源，使用壽命可長達50年。其特點是沒有任何污染，取之不盡，用之不竭，還可以保障人體代謝率，改善室內熱濕環境，大大提高人體熱舒適性。太陽能超導地熱采暖的優點：（1） 運行費用低、高效節能、不占使用面積，花同樣的錢等于買了更大的房子、壽命長免維護、安全性能好、節約維修費用、環保衛生，健康保健。（2） 取暖費用：冬季，特別是北方的冬季，嚴寒而漫長，取暖已成為人們生活的基本要素，全球能源緊缺帶來的是能源價格越來越高，采暖費用也不斷上升，很多家庭已難以承受，怎樣采暖最經濟實惠已成為人們愈來愈關心的話題。而太陽能超導地暖的重大突破，代表能源綜合利用的發展方向，一次投資，長期受益，太陽能是免費資源.不花一分錢，高效節能，環保清潔，產品前瞻性強，領導消費新潮流。（3） .熱效率：由于采用了導熱傳熱的超導介質，再加上太陽能地熱地面輻射供暖方式比對流供暖方式熱效率高，熱量集中在人體受益的高度內，室內設定溫度即使比對流式采暖方式低2?5C,也能使人們有同樣的溫暖感覺，所以溫差傳熱損失會大大減小；熱媒低溫傳送，在傳送過程中熱量損失小，熱效率高；與其他采暖方式相比，節能幅度約為90%以上。（4） 冬季或幾年不用也不用擔心：不受地區的溫度限制，超導介質的最低凝點可達一60C以下、沸點可達到180C以上，加上良好的防腐性，采暖系統既使冬季或幾年不用也不用擔心。（5） 壽命長，免維護，安全性能好，節約維修費用：采暖系統如果不是人為破壞，幾乎不存在維修的問題，使用壽命在50年以上，不腐蝕、不結垢，大大減少了暖氣片跑、冒、滴、漏水和維修給住戶帶來的煩惱，可節約維修費用。初始安裝成本低，可分區控制，計量方便，便于管理。（6）.減少樓層噪音：目前我國樓板一般選用預制板或現澆板，其隔音效果極差，樓上人走動，就影響樓下，采用地板采暖增加了保溫層，具有非常好的隔音效果，可降低噪音污染；地板采暖過程寂靜無聲，室內環境清靜，沒有任何噪音。（7）.環保、衛生，健康保健：太陽能超導地熱地面輻射采暖的供暖原理為輻射導熱，與空調、暖氣等通過強制對流循環熱風供暖相比，空氣中灰塵流動要小的多，減少了空氣中有害病菌的蔓延，室內環境更加衛生清潔，有利于支氣管炎、呼吸道感染和過敏性人群的健康；空氣對流減弱，水分散失較少，克服了傳統散熱器供暖方式造成的室內燥熱、口干舌燥等不適，避免了女性皮膚因失水而過分干燥。中醫認為“熱從頭生，寒從足入”。傳統的取暖方式，房間的頂部大約有30°C，而人體所處的位置尤其是腳部僅有15r甚至更低。坐時間久了就會感覺腳冷腿涼，腿腳受涼會增加寒腿病、關節炎的患病可能。太陽能超導地熱地面輻射散熱是最舒適的采暖方式，室內地表溫度均勻，室溫由下而上隨著高度的增加溫度逐步下降，這種溫度曲線正好符合人的生理需求，給人以腳暖頭涼的舒適感受。同時，地板采暖可促進居住者足部血液循環，從而改善全身血液循環，促進新陳代謝，并在一定程度上提高免疫能力。此外，“足熱頭寒”的環境可以避免犯困，有利于增強記憶力、提高學習和工作效率太陽能住宅設計應考慮的問題：（1） 目前對太陽能已有一定的研究，但對太陽能熱水器一體化住宅的外觀設計常走向兩個極端，一種是設計時忽視太陽能熱水器的設備，在立面造型完成后將需要的設備簡單安裝上；另一種則是只相輔相成。失去建筑立面整體的平衡感。太陽能熱水裝置本身有別于建筑，但其作必須通過建筑的整體才能充分顯示。（2）設計原則 建筑的形式與內容（功能、材料、結構、工藝）應一致。太陽能熱水器一體化住宅的造型設計應當充分考慮到其居住建筑的特點。首先，無論是高層住宅還是多層住宅，都是由套型組成，沒有大空間，平、立面結構和造型一般比較規整；其次，房間的功能性限制大，非常強調自然采光和自然風；第三，住宅受造價限制較大，外墻也應當盡量平直。由于住宅的這些特點，在造型處理上可以有大的體量變化，但一般很難打破層、套等單元性因素的限制。實際中常常利用相同元素的重復、增減來達到藝術效果。從這一點來看，住宅的造型設計較之公共建筑更有難度。但從另一角度來看，住宅內部嚴謹的結構性和功能的主導地位非常符合技術美學所強調的邏輯性及目的性。太陽能熱水器一體化的設計在住宅中表現技術美學是可行的，當然高層住宅、多層住宅有自己的特點，應當區別對待。.（3）構造方案與系統選擇：太陽能熱水器一體化住宅外觀設計的美學原則和手法以及構造方案與系統選擇，是建筑師對太陽能熱水系統所做的二次產品設計和加工，是實現“一體化”的關鍵步驟。內容包括安裝部位選擇和構造方案設計，既要考慮到保證太陽能熱水器的工作效率，又要與住宅的結構、使用功能以及美觀相協調。為了保證足夠的日照時數，集熱器可能的安裝位置包括屋頂和南向的外墻和陽臺。太陽能技術應用的條件應用太陽能原則：（1）在經濟許可的前提下最大限度地利用太陽能。太陽能是完全免費的，在利用過程中，僅消耗水泵能耗，運行費用最低，所以在經濟許可的情況下，盡可能增大太陽集熱器的面積，以提高太陽能的利用率。（2） 在實際工程中，采用新能源后，系統初投資較高，尤其是對太陽集熱器，全部是增量成本，最好能全年綜合利用。例如：太陽集熱器冬季供熱、在過渡季，不設空調時，太陽能除提供生活熱水外，將多余的熱量儲存起來，供冬季供熱。這樣的做法既可以做到太陽能的綜合利用，又可以避免太陽集熱器的空曬，增加了太陽集熱器的壽命。（3） 新能源利用的前提是必須采用節能建筑，以降低系統的初投資。太陽能的能流密度較低，太陽集熱系統的價格在目前仍然偏高；。為了盡可能減少系統的初投資，必須保證建筑圍護結構符合節能規范的要求，以降低供暖、空調系統的負荷需求。太陽集熱系統的集熱效率與集熱系統的出水溫度有關，溫度越高熱損失越大，集熱效率降低，因此在選擇供暖系統時應優先選擇供水溫度要求低的形式6項目概況與負荷分析就九江地區某新農村而言：日照小時數巳6h的天數有200?250d太陽輻照量為5000?5400MJ/(m?a)較適合使用太陽能熱水系統但是在太陽能使用上目前主要局限于家庭用生活熱水涉及太陽能采暖的較少。本文以九江地區某新農村別墅建筑為例，分析太陽能采暖建筑物采暖熱負荷：九江地區緯度為34。40，九江地區最冷月份的水平面總太陽輻射月平均日照量為8997kJ/(m2?d)，別墅式住宅相對于多層建筑來說，單位熱負荷的屋頂面積較大更有利于太陽能集熱器的安裝。現以九江市某2層別墅為例，采取了節能結構設計，建筑面積約為300m2上下2層采用間接式太陽能低溫熱水地板輻射采暖24h運行。^江西省居住建筑節能設計標準中給出了九江市建筑耗熱量指標為21.7W/m建筑物采暖熱負荷為：Q=qF?F=21.7X00=6510W全玻璃真空太陽集熱器面積只研究在冬季最冷3個月內(一月二月十二月),由于太陽能不能保證建筑物24h連續供暖，所以，應選取九江地區2月份的日照量來選擇集熱器面積。H=10.531MJ/(m2?d)平均日照時間為8h。即每平方米太陽能集熱器提供的熱量為：Qt=(10.531刈06)/(8>3600)=365.6W/m2所需太陽集熱器面積為：A=6510/(365.6>52%)=34.25m2取集熱器面積A為40m2該建筑物屋頂面積為150m2足夠安裝太陽能集熱器裝置。不足的熱負荷由輔助熱源提供。采暖期內太陽能經濟分析目前評價太陽能利用系統的經濟性大多采用凈收益現值和投資回收年限兩種方法，這兩種方法均側重于對太陽能利用系統本身投資、收益狀況進行分 析。而對太陽能利用系統進行經濟分析的目的是，確定針對使用者而言最為經濟合理的方案，即相對于獲得所需能量、資金投入量少的方案。為此本文采用綜合能源價格法。能源價格指的是購買一定種類能源的費用。它在一定意義上代表了開采或生產這種能源并傳送至使用終端的資金消耗。對于供熱供冷的系統在其有效使用期限內的資金主要用于初投資：安裝供熱供冷系統。運行費用：在使用期間系統的運行和維護費用。綜合能源價格的含義是在有效使用年限內初投資和使用費用的累計綜合值與在此期間所提供能量總和的比值它是一個將初投資考慮在內的全面反映經濟分析對象相對于提供單位能量所 需費用的參數考慮到資金的動態特性，即不同時期支出貨幣的價值是不相等的，本文在經濟分析過程中，將綜合能源價格進行現值處理。即通過將不同時期投入的資金統一折現為初投資年現值的方法，使資金投入時間和數量各不相同的不同類型供熱(冷)的綜合能源價格在同等價值條件下進行比較比較結果見表1熱源種類初投資/元運行費用/(元每年燃料耗量總投資/綜合熱價/(元太陽能+天然氣68/a) 2元110420/MJ)0.096天然氣354071.821320m396377.30.089集中供暖344139185m3940.075太陽能+電加熱器61711449kW?h1688350.134太陽能+集中供暖67218.91086700.095對于24h采暖的別墅式住宅在選用太陽能作為采暖熱源時即使集熱器的面積不受屋頂面積大小的限制由于冬季日照時間的限定，采用