1.高效集热环节

太阳能建筑一体化的要件：

利用建筑自身的采光面来实现建筑所需的冬季采暖，夏季制冷、全年热水等需求的系统才能称之为“太阳能建筑一体化”系统。

建筑想要迎娶太阳能联供系统这个“新娘”建筑设计部门就必须为“新娘”设计出最大地采光面积和最少的光照阴影的外形结构，否则，“新娘”可以说不。但要真正实现太阳能建筑一体化，太阳能集热模块的效率就是最最关键的环节。

传统玻璃真空管集热器优、缺点： （下图）

优点   a 保温性能优异  b独具广源自动跟踪特性  c结构简单  d成本低

缺点   a不能提取全部热量  b不能承压循环  c热效率低  d易结垢  e易破碎 

    介质循环示意图（下图）

工质在温差循环的作用下由进口进入，将流道中的热水从另一端出口顶出，但真空管内大量的热水并未提取，这不仅不能满足蓄热水箱对热量的大量需求，亦使得集热器的集热效率大幅度下降。

      

注解： 1米长流道充水量约10L，可安装12只Ø58mm集热管，若集热管长度为2m(即为2m2)，充水量为36L，若循环温差设置为10℃，当进水为40℃，集热管内水温达 50℃时开始循环，循环终止后集热管内的水温是多少呢?  初中物理知识便可求得: 47.826℃，还有78%的热量没有置换出来。这就是当今为什么一直没有实现太阳能采暖主要原因之一 (横管集热器的集热效率就更差了。)

必须通过创新改变传统结构来实现：

A置换集热管内的全部热量（如下图）低温工质在温差循环的作用下由一端进入，并分别注入每一只集热管的底部，将原集热管内的高温介质顶出至出口，实现了热量近乎100%的置换。 

液态工质集热/空气集热两用模块

B承压循环以适应南立面墙静水压的需求

C要有便于维护的蹬踏结构

D便于安装的模块化结构: 用美观的外形提升建筑的现代感,至少要有20年以上的寿命。如图5 

E尽量缩小流道的表面积:   以降低流道对热量的散失。

F要有足够多的介质容量:  即所谓“有容乃大”

例如：0.5吨（如图6平板集热器正好为1000m2）50℃的水与蓄热水箱30吨40℃的水进行热量交换时，一次温差循环蓄热水箱的水温只升高0.16℃，在有限光照时间内达到蓄热水箱的蓄热温度。此种情形也包括U形管集热器。这也就是当今平板集热器不能实现太阳能采暖的主要原因之一。若23吨（如图4集热器为1000m2）50℃的水与蓄热水箱30吨40℃的水进行热量交换，那么一次循环蓄热水箱的水温可升高4.3℃。那么数次温差循环即可满足蓄热和供暖需求。

      

注：1m2平板，大约由12m长、外径Ø8mm、壁厚0.5mm铜管制成

G 太阳能采暖规范或规程要做要做相应的修改

注：若按规程流量循环，23L集热器全部热量提取需要时间是66～23分钟，一次温差循环就需要23分钟，从日出到日落能有几次温差循环呢？故在有效光照时间内蓄热水箱无法达到所需要温度值，针对新型、高效率集热器，此规程应做相应的修改。这也是当今一直未能实现太阳能采暖的主要原因之一。 

竖向玻璃管集热器光照模拟：因具有广源自动跟踪特性，是目前有效集热时间最长的集热部件之一

      

横向玻璃管集热器光照模拟：有效集热时间约是竖向玻璃管集热器的3/5

      

平板集热器光照模拟：因无广源自动跟踪特性，故有效集热时间只有竖向玻璃集热管的1/4左右。这也是当今一直未能实现太阳能采暖的主要原因之一。 

由于平板集热器的致命缺点，热平衡温度点很低，（既集热量与散热量相等时的温度值）故在寒冷的北方无法实现太阳能采暖。

2.分层蓄热环节

要实现智能温控导流，所有进口都要安装散流器，并在满足设计流量的前提下将流速控制在0.06m/s以内，以减轻工质对分层的扰动，确保工质分层效果不受到破坏。 


      

各类系统贮热水箱的容积选择范围

注：若按此规范，小型太阳能系统蓄热取 50L/m2，5000m2建筑就需要250吨水箱，该水箱过于庞大，势必建筑空间的浪费，建筑荷载增加，集热面积增大，热启动缓慢，工程造价剧增。实践证明，5000m2建筑，50吨水箱与地热盘管构成组合蓄热体，即可满足3～4天的蓄热量。由此可见，此规程的该条款有着那个年代技术水平的局限性，面对当今光热技术的突飞猛进，故该条款应做相应的调整。这也是当今一直未能实现太阳能采暖的主要原因之一 

3.辅助加热环节

要确保高效率、长寿命，要绝对确保水电分离，热启动要快，便于智能化控制，实现分时段、分季节控制加热启动，不做无用功。且要易于除垢及维护保养。

      

4.工质传热环节

要合理设计管道口径，保障工质在额定流量下低流速循环，管道尽可能采用同程布置，以获取每一片集热器的全部热量，所谓“低水高气”的管道坡度必须做到精准，并设置排气阀，减少工质循环过程中的气阻。

5.采暖 制冷环节

A冬季采暖： 

在任何时刻系统都要确保室温控制在设定温度范围内。要有经济模式和舒适模式，以适应不同群体对室温的要求。供热末端地热盘管是太阳能系统最佳的搭档，它与蓄热水箱构成了联合蓄热体，利用地面的热惯性保持室温恒定，同时地面的热惯性也给蓄热水箱分时段蓄热提供了间歇的时间（如：维持到谷区时段加热或白天的光照）。合理设置蓄热上限温度是关键环节。

B夏季制冷： 

由于太阳能系统配置是按照非常苛刻的冬季采暖工况下（太阳能与供暖非匹配）设计的，在夏季会有过剩的太阳热，若不能很好地利用或控制，将给整个系统带来隐患。热吸收式溴化锂制冷机组恰恰找到了用武之地。但必须是低品位热源的专用机组。 （60～75℃） 


      

6.量平衡环节

要确保太阳能联供系统四季平稳可靠运行, 不能出现异常过温情形发生。 

由于本联供系统的夏季制冷，7、8月份不存在系统过热的情形。但在5、6、9、10月份会出现过热，但由于本系统特殊的电磁感应加热结构，确保了系统无过温发生，即将保温装饰板打开，共36只电磁加热管形成虹吸散热。 

7.温防冻环节

要尽可能采用新型保温材料，保温层的厚度要足够厚，以减少热量散失。

在冬季建议采用循环防冻，要将防冻回水通过温控导流器送至蓄热水箱低温层面。否则，将导致高温层面介质温度的降低。

由于电伴热带是由高分子聚合物（聚烯烃）制成，故寿命很低，而且具有正温度特性，故冷态启动电流相当大，可能造成配电系统异常。电伴热带在铺设时易受压力冲击，很容易破坏内部的材质结构，如果材质已经发生了变化，不仅大大的影响了它的工作效率还容易引发灾难性后果。

排空防冻方式不能确保介质排静，依然可能冻坏个别部件，还有，当系统恢复循环时，管道内大量的空气一时难以排出，整个系统很难恢复正常。建议防冻措施要慎用电伴热及排空方式。 

8.智能控制环节

控制系统是大脑，是中枢神经，它贯穿着系统设计人对太阳能的理解与领悟的深度，涵盖了科学的、严谨的理念，决定着能否实现初期设计的设定目标。它掌控着太阳能联供系统一年四季的高效、安全、可靠的运行状态。

系统必须实现远程智能监控, 在地球的任何角落都能看到你想要的数据。而且要多点传感检测,要有对太阳的感知，并能自动判别状态的真伪。能编制全年的运行计划，启用冬令时、夏令时，实行可变温差的集热循环，以提高集热效率，并能分时段的启动和控制辅助能源，做好能量消耗的统计，做到“室温至上”“太阳优先”“辅助保底” 时时刻刻再现和控制系统运行的状态。让用户安心，让系统配套商放心。

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