1、太阳能地板辐射采暖系统及测试李春梅 王曦 李德坚 吴锦发摘要：本文介绍了太阳能采暖系统的组成及其运行原理，同时对该系统进行了测试。经过对系统的运行与测试，证明该系统运行稳定，在太阳集热面积与供暖面积比为 1：3.72 的条件下，太阳能能够提供约 78的供暖能量。关键词：太阳能 采暖 地板辐射采暖1、 引言建筑用能在我国能源消耗量占有较大的比例，随着国民经济增长和人民生活水平的不断提高，我国 2000 年建筑用商品能源消耗已达到 3.56 亿吨标煤，占当年全社会终端能源消耗量的 27.8%。 我国太阳能资源非常丰富，随着太阳能行业的不断发展以及市场需求的不断增多，利用太阳能集热系统产生中低温热水
2、的领域不断拓宽，由最初较单一的生活用水逐渐向干燥、采暖、空调等方向发展。北京清华阳光公司同意大利 KLOBEN 公司合作，在北京昌平阳坊清华阳光设备有限责任公司新办公楼的一层展厅及过道和二层技发中心（共 640 平米） ，采用 U 型管太阳集热系统进行冬季室内供暖。其中太阳能热水系统的设计、安装由清华阳光公司负责；采暖部分采用地板辐射方式，其设计由 KLOBEN 方面参与，施工由清华阳光公司完成。2、 系统及系统运行原理介绍本系统目前只用做冬季地板辐射采暖（其他三季暂定将集热器遮盖住） ，整个太阳能系统采用闭式循环，以防冻液做循环工质，利用板式换热器进行换热。1.1 系统组成1) 供暖区域:
3、一层展示大厅、门厅及二层技发中心共约 640m2，门厅层高约 9 米，其余部分层高 4.0 米。2) 采用清华阳光 U 型管式集热器，SLU1500/12（88 台） ，SLU1500/16（49 台） ； 集热器采光面积共 164m2 ，图 1 为串并联太阳集热器。3）辅助加热：300L 电锅炉电辅助加热。4）地板辐射采暖系统：由清华阳光公司与意大利 KLOBEN 公司联合设计，地板下铺设管路，安装分集水器，要求循环温度不高于 45。5）控制系统：采用清华阳光公司自行开发的计算机智能监控测试系统，利用专业模块采集各控制点温度，输出信号给设备（泵、电磁阀等） ，并利用模块将信号传递给计算机。该
4、系统方便、只能、自动化，人机界面良好，并能做到远程通讯，实时监测，随时了解系统运行情况。图 1 太阳集热器图 2 地板供暖管道12 系统运行原理如图 3 所示，如图所示，太阳集热系统与地板采暖系统分别为两个独立的闭式循环系统，集热系统内以防冻液作为循环工质，采用温差循环控制，集热系统采集到的热量通过板式换热器交换给储热水箱，以供地板辐射采暖使用。当水箱内的水温低于采暖所需进水温度时，自动启动电锅炉，将储水箱中的水加热到设定温度。 太阳能集热器阵列泵P1 换热器 泵P2泵P3电锅炉水箱泵P4接地板采暖图 3 太阳能地板采暖系统运行原理图3、 测试结果采暖系统建成之后，在 2002 年 11 月开
5、始运行，一直工作到 2003 年 3 月底，系统运行正常，效果良好，为了获得可靠的实验数据，从 2004 年 1 月 1 日开始对系统的运行进行严格的测试。由于一层门厅层高较高（约 9m） ，且进出人员较多，经常开关门，为便于整个太阳能采暖系统测试，在测试期间（2004 年 1 月 1 日3 月 15 日）将门厅供暖管路关闭，只对一层展厅及二层技发中心供暖，同时遮盖部分集热器，相应地减少集热系统采光面积。因此，本系统在测试期间集热器采光面积 129 m2，供暖面积为 480 m2 ，太阳集热面积与供暖面积比为 1：3.72。为节省热能，并保证白天工作时间室内有足够高的温度，在控制程序中分时段设
6、置室内温控温度，控制白天室温为 16以上，夜间温度为 14.5左右，这样既可以减少白天太阳能的储热用量，也可减少电锅炉的启动时间，节省电能。白天太阳集热系统收集到的热量一部分通过地板辐射来加热室温，另一部分储存在储热水箱中，供夜间采暖使用。图 4 为 2004 年 1 月 20 日 8：00 至 21 日 8：00 地板采暖测试曲线图，该日为 2004 年上半年冬季平均环境温度最低的一天，夜间平均温度为12.2，最低温度达14。8：0016：30 的太阳曝辐量 H 为 22.19MJ/ m2 ，太阳辐照很好，集热系统得到的能量为 288.3KWh；电锅炉提供的能量为 117.9KWh；太阳能供
7、热达 71。图中的电加热曲线，1 代表电锅炉启动，0 代表电锅炉停运。图 5 为 2004 年 1 月 29 日 8：00 至 30 日 8：00 地板采暖测试曲线图，该日太阳辐照较弱，8：0016：00 的太阳曝辐量 H 仅有 11.45MJ/ m2 ，夜间平均环温3.8，最低环温7.6。集热系统得到的能量为 141.1KWh；电锅炉提供的能量为 91.8KWh，太阳能供热占 60.6%。图 4 太阳能地板采暖测试曲线 1图 5 太阳能地板采暖测试曲线 2本太阳能地板采暖系统在 2004 年 1 月 1 日3 月 15 日的测试期间，太阳集热系统总得热-15-10-5051015202530
8、35408:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00TimeTemperature()010020030040050060070080090010001100展 厅技 发 中 心G电 加 热环 温(2004.01.20)-15-10-505101520253035408:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00TimeTemperature ()010020030040050060070080090010001100展 厅技 发 中 心环 温电 加 热G(2004.01.29)量 17638KWh，电锅炉用电 4740KWh，采暖总耗能 22378KWh，太阳能提供的能量占78.8。4、 结论1） 本太阳能采暖系统在冬季运行期间，为办公楼 480 m2 的面积提供建筑采暖。在太阳集热面积与供暖面积比为 1：3.72 的条件下，太阳能提供了 78.8的能量。在辐照较好的天气条件下，太阳集热系统得到的能量基本上能供白天及前半夜的采暖需求，其余不足部分由电锅炉提供。2） 太阳能采暖系统经过两年的运行，得到了许多宝贵的数据，并为太阳能采暖积累了丰富的经验，为太阳能在该领域的应用打下了基础。
