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范文一：新农村采暖方式
农村采暖方式
农村传统的采暖方式存在很大的问题，浪费能源，对环境产生污染，能源使用率低。所以要在传统的采暖方式进行改造优化。
解决新农村建设供热采暖问题的途径主要有以下两种，首先改善住宅保温性能，其次是采用适宜的采暖方式。
1改善住宅保温性能：多数乡村建筑由于受农民的生产、生活及生活习惯影响，其住宅形式为以户为单位1．2层独立式建筑。这些建筑通常体形系数较大，对于节能极为不利。因此有如下建议：
1)改变住宅结构，采取主要房间置于南向，辅助房间置于北向；
2)加强围护结构保温性能。传统乡村住宅保温性、传湿较差，经常出现结露、结霜现象。窗墙比不合理，密闭性较差。因此，房屋建造前建议采用合理的房屋布局，采用墙体保温材料，分配合理的窗墙比，加设门斗，采用密闭性强、传热系数较小的门窗等。如果是已经建好的住宅，那么需根据具体情况进行改造，通常在外墙加保温层、更换门窗，增加密闭性等这些方面。
2. 采用适宜的采暖方式：
1）集中供暖：目前新农村建设中居民采暖方式较差，室内温度较低，对于以旅游业为经济收入的农村地区，这样的室内环境不能够吸引更多的游客。为了改善这种状况，集中供暖是一种较为理想的供暖方式。集中供暖不仅能使得农民远离烟熏火燎的取暖方式，而且节省了能源，保护了生态环境。集中供暖室内热环境优于传统的土炕，小煤炉式的采暖方式，舒适性更好，农民生活质量更高，并且，热源集
中设置可有效治理污染。集中供暖热源集中管理，人力资源也得到了优化。对于旅游型农村地区同时能够给旅客提供生活热水，使得居住环境大大改善。但是，集中供暖不适于传统的乡村建筑形式，仅能够在一些经济条件较好的农村实现。
2）单户燃煤锅炉：对于单户的燃煤，燃气，燃油或电锅炉采暖方式，适合于农村单户的独立建筑的特点。这种供暖方式室内环境较好。但是。燃油、燃煤锅炉又受到气源、油源以及运行费用等的限制。并且倘若锅炉设计不合理不仅浪费能源还很会造成环境污染，因此适用范围有限。如果采用太阳能为主要热源，燃煤锅炉作为辅助热源的供热方式不仅能够起到节能的作用，并且在太阳能不足的时期燃煤锅炉能够及时提供能量使得供暖系统更加稳定。
采暖形式：目前农村常用的采暖形式有火炕和散热器两种，推荐采用吊炕、地板采暖等形式。
1）吊炕：传统土炕是用土或砖砌成的．这种土炕有以下缺点：浪费有效资源(产热时消耗的木材等)：不环保(燃烧时产生对人和环境都有影响的污染物)：供热劳动强度人(人工操作)：温度控制不易把握。“吊炕”也叫架空炕．全称“高效预制组装架空火炕”．内部结构简洁，整盘炕受热均匀．其底部架空．取消炕洞垫土，使炕体由原本的一面散热变成两面散热，且把炕洞垫土导热损失的热量也散入室内，使室温较原来提高了7℃，8'C，炕温保持时可达一昼夜。“吊炕”技术吸收了动力学、热力学、液体学等最新科技成果．热效率由传统炕的14％-18％提高到25％．35％．每铺“吊炕”比传统火炕节柴加％
左右，约年节省秸秆1400公斤或薪柴1200公斤，相当于690公斤左右的标准煤，一个取暖期可为一户村民节约资金1000元左右。“吊炕排烟通畅．节能环保．在改善农民生活环境的同时．还优化了农村的生态环境及能源资源结构。
2）散热器
散热器是采暖系统中重要的、基本的组成部件．有着众多优点：结构简单、耐腐蚀、使用寿命长、成本低、水容量大等。散热器在冬季采暖形式中占有很大的比例．
3）地板辐射采暖
地板辐射聚暖热稳定性好，是一种较为舒适的供暖方式，供水温度低．室内热环境好，可节能20％。在农村地区地板采暖可以和太阳能或其他能源配合使用。
范文二：新农村建设太阳能供热采暖技术
新农村建设太阳能供热采暖技术
摘要:密云华润希望小区位于北京市密云县穆家峪镇阁老峪村，作
为新农村建设的改革试点工程，希望小区由居住、农业和产业三个领域的示范区构成。形成“一心两带三重点”的规划结构。小区通过采用了太阳能供热采暖系统，并借助辅助能源，大大减小了对常规能源的依赖，系统可满足冬季采暖及生活热水的需要，大大降低了村镇居民采暖的成本，低碳环保，绿色节能，对于绿色能源在新农村建设中的普及提供了比较好的借鉴工程实例。
关键词:太阳能采暖，新农村建设，低碳环保
中图分类号:TK511 文献标识码:A 文章编号:
1 工程概况
密云华润希望小区位于北京市密云县穆家峪镇阁老峪村，小区占地206亩，总建面约4.8万?，其中住宅4.6万?，公建约2000?。建设模式采取政府、企业赞助、农民三方共同出资建设的模式。
图1 希望小镇建成图
项目建设思路:分三步走，建设新农村示范村。
含11栋22套住宅以及1栋公建。 1、示范村展示区:总建面5300?，
通过展示区的建设，让农民看到实景选房，为实现与农民一对一签订置换协议奠定基础，并为后期积累设计、施工经验。示范村展示区2011年6月开工，2012年5月竣工。
2、示范村一期:总建面约2.23万m2，约152套住宅。优先“北沟、阁老峪”2个自然村村民分房入住，腾退出的北沟自然村用于建设木棉花乡村酒店。示范村一期预计于2012年8月动工，预计2013年8月竣工。
3万m2，约159套住宅。用于“西坡、 3、示范村二期:总建面约2.0
大洼”2个自然村村民分房入住。示范村二期预计于2013年5月动工，预计2013年12月竣工。
2 供热取暖体系可行性分析
中国2/3的面积由村镇地区组成，北方地区大部分农村地区冬季采暖通常依赖燃煤、燃烧秸秆等传统方式，少数地区采用了村镇集中供暖的模式。以上模式均具有采暖成本高，碳排放量大，高污染等缺点。随着中央新农村建设改革的逐步展开，高碳排放量的采暖方式应当逐步摒弃。采用太阳能、光伏、地热、风能发电等新能源符合可持续发展的道路，满足党中央科学发展观的基本思想，具有低碳环保，绿色节能的特点。在上述几
种新能源中，太阳能最早也是最广泛的应用于普通人的日常生活，其具有工作原理直接，性能稳定，造价低、使用成本低、安装方便等优点。因此发展太阳能供热采暖体系适合我国农村发展的基本国情及村镇居民对供
热采暖的基本需求。
3 太阳能供热采暖系统
?采用太阳能和辅助能源共同提供冬季采暖及生活热水，此方案使用集中式联集管式热水系统方案。
?系统概况:太阳能系统用于提供冬季采暖及生活热水，集热器采用清华阳光SLL4715-50型联集管集热器热水系统，系统配备1个不锈钢水箱，作为太阳能储热水箱。太阳能系统采用温差循环工作方式对储热水箱中的水进行加热。
?辅助能源:采用电加热棒作为辅助热源，电加热棒直接安装在蓄热水箱上。
?供热方式:供热系统采用地板采暖，使用水泵对地热盘管内的水和水箱内的水进行定时循环，自来水经过水箱内换热盘管加热后供至各用水点。
4 太阳能供热采暖系统技术总结
4.1 集热器选型
该项目为单体或联排型建筑，屋面均为坡屋面设计，坡屋面角度为22?，太阳能集热器安装角度与坡度一致，根据《建筑设备施工安装通用图集-11BS13太阳能热水系统设计施工安装》说明，真空管横置的太阳能集热器具有不受太阳高度角变化影响的特点，集热器倾角选择范围较大，
考虑该太阳能系统主要用于冬季采暖，为保证太阳能集热器的有效集热面积及初投资等综合因素，选用真空管横置的SLL4715-50型联集管式太阳能集热器，下图为真空管横置与竖置时冬至日辐照示意图:
4.2 集热面积的确定
新开建筑其热负荷未定，本处参考样板间热负荷为34W/?作为选型计算依据，则根据《太阳能供热采暖工程技术规范》，直接系统集热器总面积按下式计算:
AC=86400QHf/JTηcd(1-ηL)
式中:AC—直接系统集热器总面积，?;
QH—建筑物耗热量，W，取值:以A户型为例，建筑面积127.62?，耗热量指标平均值为22.7W/?，合计:2897W;
根据规范计算，本小区各户型建筑面积及建筑物耗热量及采暖热负荷指标等如下表所示:
表1
保证率，%，根据规范中取值标准，北京地区太阳能资源属 f—太阳能
于?类，资源一般区，短期蓄热系统太阳能保证率选值范围为10%,30%;此处选用30%。
ηcd—基于总面积的集热器平均集热效率，%，根据该系列集热器瞬时效率曲线及经验值，此处选用50%;
ηL—管路及贮热装置热损失率，%，根据规范要求，此处选用20%;
JT—当地集热器采光面上的平均日太阳辐照量，J/(?.d)，北京地区取暖季节当地维度倾角平面月平均日辐照量分别如下:
表2
根据规范(因热水与采暖相比，所需集热面积相差较大，此处不再计算热水所需集热面积)各户型计算应安装太阳能集热器集热面积及屋面实际可安装面积分别如下:
表3
4.3 采暖热负荷分析
对各户型采暖热符合进行分析，见表4-7。
表4
表5
表6
表7
4.4 蓄热水箱的选型及确定
根据规范要求，太阳能供热采暖系统的贮热水箱应根据设计蓄热时间周期和蓄热量计算确定，在该系统配置下，阳光充足的情况下太阳能小时集热量大于小时耗热量，则太阳能水箱需将每小时多余的热量储存，同时水箱还可存储1小时建筑耗热量(根据《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》，集中供热水系统的贮水箱容积应根据日用热水小时变化曲线及太阳能集热系统的供热能力和运行规律，以及常规能源辅助加热装置的工作制度、加热特性和自动温度控制装置等因素按曲线计算确定，本处主要考虑采暖，配置辅助热源功率可满足建筑采暖热负荷需求，综合考虑水箱安置位置空间大小及门框大小，此处选择1小时)，水箱容积计算过程如下(以户型最大，热负荷最高的D户型作为计算依据):
式中:12.531—D户型平均小时集热量，单位:KW;
7.633—D户型平均小时采暖热负荷，单位:KW
6—光照时间，小时
3.6—换算系数:1KW?H=3.6MJ;
1000—换算系数:1MJ=1000KJ;
CP—水的定压比热，Cp=4.1868KJ/(Kg??);
000kg/m3; ρ—水的密度，1
tend—储热水箱内上限水温，根据《低温热水地板辐射供暖应用规程》，供水温度范围为35,55?，此处上限水温为60?;
tst—水箱初始温度，30?。
经计算，各户型蓄热水箱计算容积为:
表8
。
4.5 辅助热源的选型及确定
根据现场情况，选用电加热棒直接安装在水箱上作为辅助热源，预留其它热源对接口，在具备条件的情况下，可以使用燃气、生物质锅炉等替代电作为辅助能源，根据各户采暖热负荷值，设计A、B户型使用6KW电加热棒，C、D户型使用9KW电加热棒。按照电加热棒效率95%，燃气锅炉效率85%作为计算依据，采暖季节各月辅助热源使用量理论计算数据如下:
表9
(表9-2)
(表9-3)
5 实施效果
本工程实现了采用太阳能供热采暖系统，并借助辅助能源，满足新农
村冬季采暖及生活热水的需要，大大减小了对常规能源的依赖，且在很大程度上降低了村镇居民采暖的成本，低碳环保、绿色节能，对于绿色能源在新农村建设中的普及提供了比较好的借鉴工程实例。
参考文献:
GB50495-2009太阳能供热采暖工程技术规范
GB/T18713-2002太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范
GB/T50364-2005民用建筑太阳能热水系统应用技术规范
GB/T17049全玻璃真空太阳集热管
GB/T17581真空管太阳集热器
GB50242 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范
GB50268给水排水管道工程施工及验收规范
GB4272-92设备及管道保温技术通则
GB50015-2003建筑给水排水设计规范
范文三：太阳能采暖技术在新农村建设中应用
太阳能采暖技术在新农村建设中应用
朱敦智, 刘 君, 芦 潮
(北京市太阳能研究所有限公司, 北京 100083)
摘 要: 在新农村建设中, 太阳能采暖技术是可再生能源利用的重要应用领域。 本文通过介绍平谷区挂甲峪太阳能采暖示
范项目, 阐述了太阳能采暖系统的构成、系统设计方案和运行状况, 并对太阳能采暖系统的成本和经济性进行了分析, 为太
阳能采暖技术的不断发展提供了丰富经验。
关键词: 太阳能; 太阳能采暖系统; 地板辐射采暖; 生物质燃料
朱敦智, 刘 君, 芦 潮. 太阳能采暖技术在新农村建设中应用 [J ]. 农业工程学报, 2006, 22 (增 1) : 167- 170.
Zhu D unzh i, L iu J un, L u Chao. A pp lica tion s of so la r com b isystem s in new village con stru tion [J ]. T ran saction s of the
CSA E, 2006, 22 (Supp 1) : 167- 170. ( in Ch inese w ith Eng lish ab stract)
此常称为太阳能联合系统 (So la r Com b isy stem ) 。 0 引 言 如图1, 太阳能采暖系统主要由三部分构成: 1) 热能
北京市平谷区新农村改造项目由北京市平谷区委、 提供部分, 即太阳能集热器和辅助能源; 2) 储热和换热 区政府主持和领导, 旨在发展以农民为主体的民俗休闲 设备; 3) 热能利用部分, 提供生活热水和采暖。 旅游业, 建设融入生态环境的, 集居住、接待、观光为一
体的新农村。
2005 年, 北京市发改委、平谷区政府、大华山镇挂
甲峪村和北京市太阳能研究所以平谷新农村建设为契
机共同开展了挂甲峪村新农村新能源示范项目, 该项目
采用太阳能采暖技术结合生物质能解决农村的采暖、热
水和炊事的生活用能需求, 是一种依靠可再生能源解决
农村生活用能的示范项目。
在北京的新农村建设中, 推广太阳能采暖和生物质
能利用具有深远的意义。太阳能和生物质能作为新能源
和可再生能源的一种, 是取之不尽、用之不竭的洁净能
源。 推广利用可再生能源替代常规能源, 可减少常规能
源使用产生的温室气体排放和污染物排放, 实现用能的
本地化和农业废弃物的循环利用。农村能源问题是衡量
该地区是否健康发展的重要指标, 利用太阳能及农业废 图 1 太阳能联合系统示意图
F ig. 1 Schem a tic d iag ram of a so la r com b isystem 弃物等可再生能源, 改变农村用能结构, 改善农村卫生
环境, 有利于建设生产发展、生活富裕、生态良好的社会
太阳能采暖系统与太阳能热水系统相比存在以下 主义新农村。
差异: 1) 采暖负荷随季节温度变化很大; 2) 系统供回水 1 太阳能采暖技术 温度差异较大。 此外, 太阳能与采暖负荷还存在明显矛
盾: 太阳能辐照强度高的月份 ( 3, 10 月) 不需要采暖, 太阳能采暖在欧洲等发达国家已大规模推广, 已成
有辐照的白天是采暖负荷较低时段, 无辐照的夜晚却是 为太阳能热利用新的发展方向。 欧洲到 2005 年共安装 采暖负荷最高的时段。 1536 万m 2 太阳能集热器[ 1 ] , 采暖系统使用集热器约占 由于太阳能采暖系统和热水系统存在以上差异, 因 总量的 20% , 每年新建太阳能采暖系统约 12 万个, 可节 此在采暖系统设计中不能简单把热水系统放大, 必须考 约常规能源 20%, 60% [ 2 ]。 中图分类号: X 382; S214. 3 文献标识码: A 文章编号: 100226819 (2006) ZK20167204 太阳能采暖系统是利用太阳能集热器收集太阳能 虑以下几个方面: 1) 辅助能源; 2) 太阳能保证率; 3) 系统
的防冻问题; 4) 系统的过热问题; 5) 换热水箱的设计。在 并结合辅助能源满足采暖和热水的供热需求的系统, 因 系统设计中, 尤其需注意系统的过热问题和换热水箱的
设计。
作者简介: 朱敦智 (1966- ) , 男, 汉, 安徽人, 教授级高工, 博士, 主要 由于采暖系统集热器面积较大, 所以在非采暖季节 从事热利用方面的研究。 北京市海淀区花园路 3 号 北京市太阳能 会出现太阳能得热量远大于供应热水所需要热量, 即所 研究所有限公司 100083。 Em ail: zhudunzh i@ sina. com
收稿日期: 2006208210
农业工程学报 2006 年 168
加幅度比较小。 谓过热问题。 如果设计不当, 会造成系统温度高于系统
从投资回收年限看, 以太阳能采暖方式替代电或油 部件工作允许温度, 导致部件寿命缩短和连接件漏水,
甚至会产生安全问题。 解决系统过热的措施有: 1) 集热 等能价比高的能源, 投资静态回收期远低于系统寿命, 器排空; 2 集热器回路闷晒运行; 3) 设计散热系统, 以保 投资回报较高, 值得规模化推广; 对于替代天然气或其 证系统在安全温度下运行。 它能价比低的能源, 投资静态回收期已接近或高于系统
太阳能集热系统、热水系统和采暖系统对工作温度 寿命, 投资经济性较差, 投资回报主要体现在社会效益 要求是不同的: 太阳能集热系统的工作温度越低, 热效 和环境效益方面, 推广该技术应综合分析。因此, 在新农 率越高, 因此系统设计中应尽量降低太阳能集热系统工 村建设中推广太阳能采暖技术目前还需要各级政府给
予一定的支持。 作温度, 太阳能采暖适宜采用低温地板采暖系统, 供水
温度在 40?左右; 生活热水供水温度为 50, 60?。为实 平谷挂甲峪太阳能采暖系统介绍 3现不同的供水温度要求, 太阳能采暖系统一般采用垂直
分层水箱。 平谷挂甲峪太阳能采暖系统工作原理如图 2 所示。
垂直分层水箱工作原理是利用水在不同温度下的 太阳能集热系统采用温差循环方式, 落空式防冻防过热 密度差, 实现同一水箱可以产生不同的温度分区, 即低 设计。在集热器的上集管和储热水箱下部设立两个温度 温的水位于水箱底部, 高温的水位于水箱上部时, 并可 测点 (T 1 和 T 2) , 当 T 1 与 T 2 温差高于设定上限温差, 太 以相互不掺混。分层水箱下部布置与太阳能集热器相连 阳能循环泵开始运行, 把集热器吸收的太阳能传输到储 的换热器; 中部水温适合于采暖, 与采暖系统相连; 上部 热水箱; 当 T 1 与 T 2 温差低于设定下限温差, 太阳能循 水温最高, 布置生活热水换热装置。 环泵停止工作; 在冬季当 T 1 达到防冻警示温度后, 循环
根据 IEA 研究结果, 太阳能采暖系统适合于节能 泵停止工作, 太阳能集热器中水在重力作用下回流到水 建筑, 适宜与低温地板辐射采暖系统结合。另外, 太阳能 箱, 实现排空防冻; 在非采暖季, 只要水箱高于设定最高 采暖系统适合用于替代使用电或油等能价比高的采暖 温度, 循环泵停止工作, 集热器中水回流到水箱, 系统停 系统, 或非采暖季节热水需求量大的场合。 止往水箱输送热量, 集热器逐步达到闷晒平衡状态, 实
现排空防过热。此外, 循环泵与手动开关连接, 可以根据 2 太阳能采暖系统成本及经济性分析 热水需求强制关闭太阳能系统。这种系统与其它系统相
以平谷挂甲峪新村B 户 型 为 例, 该 户 型 建 筑 面 比, 有以下优点: 1) 系统传送介质使用水, 与防冻液相比
减少膨胀罐, 投资低, 此外还降低运行维护费用 ( 防冻液 积
系统需要每年检查防冻液成分, 5 年左右须更换, 平均 175 m 2, 采暖负荷根据其维护结构计算为 31. 6 W m 2, 每年费用可达到 300, 500 元) ; 2) 可靠性高, 实现无人 太阳能系统采用高效平板集热器, 假设非采暖季平均热 值守, 在意外停电情况下, 水自动回流到水箱, 避免系统 效率 50% , 采暖季平均热效率 45% , 非采暖季热水负荷
结冻和过热造成系统安全隐患; 3) 冬季采用排空防冻, 为 300 kg d。 根据以上假设, 可以计算不同规模的太阳 减小夜晚的热损失。 能系统投资回报, 见表 1。
表 1 太阳能采暖系统投资、年收益及投资回收期
T ab le 1 Investm en t annua l p rofit and investm en t
retu rn life of the so la r com b isystem
10 20 30 40 50 太阳能集热器面积 m 2
系统造价 元 23000 31000 38000 45000 52000
21729 29892 38055 45665 52339 年有效得热量 M J
每平米集热器造价 2300 1550 1267 1125 1040 元?m - 2
每平米集热器得热量 1589 1203 1074 979 916 M J ?m - 2
年得热量 造价 0. 94 0. 96 1. 00 1. 01 1. 01 M J ?元- 1
1 替电年收益 元?年- 3218 4427 5636 6763 7752 替电静态回收期 年 7. 15 7. 00 6. 74 6. 65 6. 71 1 替气年收益 元?年- 1380 1899 2417 2901 3325
替气静态回收期 年 16. 66 16. 32 15. 72 15. 51 15. 64
注: 1) 电价按 0. 48 元 kw h 计算, 系统效率取 90% ;
2) 天然气热值取 35. 17 M J m 3, 单价按 1. 9 元 m 3, 系统效率取 85% 。
2 区域, 其投资收益是明显增加; 30 m 2 以后, 30 m
从以上分析可以看出, 工程造价并非与集热器面积 其 增
成正比, 系统越小, 平均每平米集热器的造价越高, 同等
造 价 的 得 热 量 就 越 小。 集 热 器 面 积 从 10 m 2 增 加
到
图 2 平谷挂甲峪村太阳能采暖系统示意图
F ig. 2 Schem a tic of so la r com b isystem fo r new ru ra l
residences in P inggu Gua jiayu village
增刊 朱敦智等: 太阳能采暖技术在新农村建设中应用 169 挂甲峪太阳能采 暖 系 统 采 用 复 合 水 箱, 属 国 能源战略调整的发展方向, 采用高新技术将秸秆、树枝
内 首 等生物质资源转化为商品化能源, 可提高农村 用 能 品 创, 该水箱将开式储热水箱和闭式生活热水水箱嵌套在 位, 降低农民用能支出, 改善农村大气环境, 实现农业废 一起, 利用生活热水水箱的壁面给生活热水加热, 构成 弃物资源综合利用。此外, 生物质能是一种可再生能源, 夹套式换热器。储热水箱设计成开式水箱适宜于落空式 是一种低碳燃料, 配合清洁燃烧灶具和锅炉, 可实现温 太阳能系统, 系统结构简单, 成本低; 闭式生活热水水箱 室气体的减排并减少矿石能源利用带来环境污染。 因 利用水箱壁面进行换热, 省去换热系统, 并利用自来水 此, 采用太阳能采暖结合生物质燃料利用是本项目的亮 管网压力提供洗浴用水, 不需安装供水泵, 减少投资和 点, 也是农村能源利用的发展方向。 使用费用; 生活热水水箱与太阳能集热系统和采暖系统 挂甲峪太阳能采暖系统除以上特点外, 在系统设计 隔开, 并采用搪瓷水箱, 保证生活热水达到饮用水水质; 时考虑太阳能与建筑一体化设计问题, 集热器采用屋面 生活热水采用容积式换热器, 保证外水箱温度低时用水 嵌入式结构, 与建筑协调美观; 集热器有可靠的防、排水 需求, 提高瞬时热水供水能力, 嵌套水箱还可以大大提 系统。 采用低噪音、低功耗和长寿命水泵; 采用长寿命、 高非采暖季的热水供应量; 此外, 太阳能系统与采暖系 符合水质要求的塑料管材。控制系统是以德国产温差循 统为直接系统, 不设置换热装置, 可降低太阳能系统工 环控制仪为核心的全自动控制器, 为适应不同运行控制 作温度, 提高太阳能的集热效率。 需求, 所有水泵和电加热均设有手动开关, 实现系统控
水箱另一个显著特点是设计成垂直分层水箱。对于 制的灵活性; 温度在控制柜上直接显示, 不需用户按健 节能建筑, 低温地板辐射采暖的供水温度较低, 一般在 选择, 避免人员误操作带来的安全隐患。 30, 40?; 太阳能集热系统一般根据水箱底部温度决定 总之, 挂甲峪太阳能采暖系统在设计中优先考虑系 其工作温度, 工作温度越低, 太阳能系统集热效率越高; 统寿命、系统维护和运行安全的要求, 体现以下特点: 1) 生活热水要求供水温度较高, 一般在 50, 60?, 尤其为 采用选择性涂层高效太阳能集热器; 2) 集热器面积大, 了避免军团菌滋生, 不允许生活热水长期处在30, 40? 实现较高太阳能保证率; 3) 采用温度分层复合水箱, 保 温度范围内。垂直分层水箱可以满足以上不同用途水的 证储能、生活热水和采暖需求; 4) 采用钢化玻璃和整体 温度要求。垂直分层水箱工作原理是利用水在不同温度 板芯, 集热器内无接口, 保证系统长寿命和在恶劣环境 下的密度差, 实现同一水箱可以产生不同的温度分区, 中无故障运行; 5) 使用搪瓷水箱保证生活用水水质; 6) 即低温的水位于水箱底部, 高温的水位于水箱上部, 相 用生物质低排放锅炉作辅助热源。 互不掺混。 太阳能集热器与分层水箱下部相连; 采暖系 4 系统测试结果 统与水箱中部相连; 水箱上部水温最高, 布置生活热水
水箱。 通过 2005 年 12 月和 2006 年 1 月测试表明, 在地板
平谷挂甲峪采暖系统成功采用了垂直分层水箱, 采 采暖供水温度为 35, 40?, 可保证室内温度 18?以上; 暖季节太阳能集热系统和地板辐射采暖系统均工作在 夜晚停止采暖系统运行, 在环境温度在- 5, - 9?时, 较低温度范围, 水箱上部利用辅助锅炉保证在 较 高 温 整个夜晚室温下降 2, 3?; 停止辅助能源系统, 晴天室 度, 以保证生活热水供应。在设计中, 避免了太阳能集热 温可达到 12, 14?, 多云天气室温可达到 10, 12?。整 系统运行对水箱温度分层的影响。 个冬季运行表明, 以平板集热器组成的采暖系统采用落
采暖末段采用低温地板辐射采暖系统, 该供暖方式 空式防冻设计可以保证冬季系统安全运行, 即使在意外 有如下优点: 1) 系统通过地下换热盘管加热地面, 地面 停电情况下也可保证系统防冻。
向房间散热, 形成脚暖头凉的温度场, 符合人体生理学 5 结 论 需求, 提高采暖的舒适度; 2) 地板辐射采暖供水温度低,
适合与太阳能集热系统结合, 太阳能集热器工作在高效 1) 太阳能采暖技术成熟, 在欧洲已规模化应用, 该 率区域, 提高太阳能利用效率; 3) 地板辐射采暖有较大 技术适宜用于低层节能建筑, 适宜与地板辐射采暖技术 储热能力, 可以减少储热水箱的容积, 此外为节能建筑 结合。
可以在夜晚关闭采暖系统, 利用地面热容保证室内的温 2) 太阳能采暖系统与热水系统有较大差异, 系统 度。地板辐射采暖设计中, 盘管采用密管距, 低供水温设 设计应考虑非采暖季节防过热措施。 计方案, 保证系统高效率运行。 3) 从经济上考虑, 太阳能采暖适宜替代电或油等
辅助供热能源用生物质锅炉提供。采用生物质压块 能价比高的能源或适用于非采暖季节热水需求量大的 成型设备, 把当地的果木修剪枝条粉碎后压缩成燃料棒 场合; 替代天然气或其它能价比低的能源, 投资经济性 ( 或燃料块) , 作为生物质锅炉燃料, 同时还用作炊事燃 较差, 投资回报主要体现在社会效益和环境效益方面。 料。生物质压缩成型燃料与传统的生物质燃烧利用相比 4) 太阳能采暖系统适宜使用平板集热器。 平板集 存在很大差异: 传统利用方式燃烧效率低、燃烧不完全, 热器系统造价和维护费用低, 且集热器易与建筑结合。 造成燃料浪费和室内的环境污染, 此外, 传统利用因燃 此外可方便解决系统的过热难题。 料密度低, 储藏较困难, 使用时劳动强度大。这些诸多因 5) 太阳能采暖技术结合生物质燃料利用在新农村 素造成生物质利用的比例在很多地区逐年降低, 并形成 建设中是一种可再生能源利用较佳方案之一, 能解决北农村的污染源。农村的生物质资源的高效利用是新农村
农业工程学报 2006 年 170
方农户的采暖、热水和炊事的生活用能, 实现农村用能 护费用和低运行成本的特点, 是一种值得大规模推广的
先进采暖系统。 结构的调整, 实现农业生产的废弃物的循环利用, 实现
能源的本地化, 减少矿石能源等常规能源使用带来温室
[ 参 考 文 献 ] 气体和污染物排放, 是一种一举多得的新农村能源利用
[ 1 ] R enew ab le energy sou rces in figu res, Federa l M inn istry 模式。
fo r the Environm en t, B erlin, 2005. 6) 平谷挂甲峪太阳能采暖系统采用平板太阳能集 [ 2 ] O verview 2000, So la r Com b isysstem s, SHC - IEA 热器、垂直分层复合水箱、高效低排放生物质燃料清洁 TA SK26, 2000. 燃烧锅炉、低温地板辐射采暖技术以及太阳能与建筑一
体化设计。这些技术利用保证系统高效率、长寿命、低维
Application s of solar combisystem s in new v illage con strution
Zhu D unzh i, L iu J un, L u C ha o
(B eij ing S olar E nergy Institu te Co. L td. , B eij ing 100083, Ch ina )
Abstract: T he so la r sp ace hea t ing is an im po rtan t a rea of the renew ab le energy app lica t ion in new village
con st ruct ion. A n advanced so la r com b isy stem designed fo r new ru ra l residen t ia l bu ild ing in P inggu, B eijing is p resen ted. Sy stem configu ra t ion and m anagem en t p h ilo sop hy a re described, and the co st and econom ic ana ly sis of
n ique.
Key words: so la r energy; so la r com b isy stem ; rad ian t2floo r hea t ing; b iom a ss fuel
so la r hea t ing a re g iven. It p rovides abundan t exp erience fo r the fu rther developm en t of so la r sp ace hea t ing tech2
范文四：新农村建设中太阳能采暖技术的应用
安徽农业科学,JournalofAnhuiAgri.Sci.2007,35(34):11177-11178 责任编辑 陈娟 责任校对 俞洁
新农村建设中太阳能采暖技术的应用
蔡伟,解国珍,闫树龙,吴刚,张新兴 (北京建筑工程学院,北京100044)
摘要 阐述了太阳能采暖技术应用现状,并结合北京郊区新农村建设实际工程,详述太阳能采暖系统的设计方案、特点及运行状况,分析了太阳能采暖系统的可行性和经济效益,探讨了太阳能地板采暖的社会效益和推广前景。关键词 太阳能采暖;新农村;地板辐射采暖;节能中图分类号 S214 文献标识码 B 文章编号 0517-6611(2007)34-11177-02ApplicationofSolarHeatingTechnologyinNewCountrysideConstruction
CAIWeietal (BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,Beijing100044)
Abstract Thecurrentstatusofapplyingsolarheatingtechnologywasexpatiated.CombinedwiththepracticalengineeringofnewcountrysideconstructioninthesuburbofBeijing,thedesigningscheme,characteristicsandoperationstatusofsolarheatingsystemwereexpoundedindetail.Andthefeasibilityandeconomicbenefitsofsolarheatingsystemwereanalyzedandthesocialbenefitsandthepopularizingprospectsoftheunderfloorheatingsystemoperatedbysolarenergywerediscussed.Keywords Solarheating;Newcountryside;Underfloorradiationheating;Energy2saving
我国北方大部地处严寒地区,一年中近1/3时间属采暖季。传统的采暖手段严重影响空气质量,加剧了我国能源的紧张程度[1]。在加强农村基础设施建设,,的应用情况。
1 太阳能采暖技术应用现状
,空气透明度高,新农村建设示范点北京市昌平区菩萨鹿村和平谷区挂甲屿村均采用太阳能采暖系统,技术合理,操作简单。经测试,地板采暖供回水温度为45℃/35℃时,可保证室内温度
18℃,阴雨天时启动辅助热源,亦有良好的舒适度。该系统
太阳能采暖系统是利用太阳能集热器收集太阳能并结合辅助能源满足采暖和热水供热需求的系统,因此常称为太阳能联合系统(SolarCombinedSystem)。一般而言,太阳能供暖可分为主动式和被动式两种方式,其中主动式采暖被人类利用较晚。20世纪80年代,以德国为代表的欧洲国家开始大规模应用太阳能供热技术。近年来,欧盟国家的太阳能供暖增长迅猛,约占全球太阳能热利用市场的40%～50%。随着我国能源与环境问题的加剧,人们也逐渐重视太阳能供暖方式,已相继在北京、西藏等地完成了一批太阳能供暖项目,如清华阳光公司办公楼、北京太阳能研究所办公楼、西藏科技厅办公楼和平谷新农村村民住宅等,取得了良好的经济效益和社会效益。
2 太阳能采暖技术的可行性
由太阳能集热系统和采暖系统两部分组成(图1)。集热系统主要由集热器、换热盘管、循环泵、辅助热源和众多阀门组成,采暖系统则由采暖地板盘管、分水器、采暖循环泵和生活用水口等组成。系统工作时,集热系统中的防冻液在集热器与换热盘管间温差控制下全自动强制循环以加热水箱,然后利用采暖循环泵进行地板辐射采暖。系统还配有自动控制系统,以控制集热器和辅助加热系统,在日照不足时,自动启动辅助热源加热系统,使热水温度保持设定值
,保证阴雨天和晚上居民的用热需要,最大限度地实现了系统的节能与优化。该系统具有以下几个特点:
近年来,我国农村住宅建设得到了跨越式发展,居住条件大有改善,但冬季采暖是一个尚未解决的问题。我国有近
9亿农民,农村地区的能耗对能源供求总量和能源结构有着
重要影响。目前,南方地区农村大多采用燃煤炭取暖,能耗大且不卫生;北方地区农村大多采用土炕、土煤炉采暖,还有很多地区尚无采暖设备,仅靠燃烧薪柴驱寒,过度砍伐加剧了水土流失、生态环境恶化。
农村住宅相对分散、密度低,不宜采用投资大、维护水平高的集中供暖模式。太阳能作为一种可再生的清洁能源,无需开采和输运,方便安全,必将成为人类主要能源之一,其低廉、安全、环保等特点符合新农村建设的客观要求[2]。我国
基金项目 北京市供热、供燃气、通风与空调工程重点实验室项目。
()作者简介 蔡伟1983-,男,江西九江人,硕士,从事建筑节能、传热传质相关研究。
收稿日期 2007209204
注:1.集热器;2.注水口;3.观察口;4.热量计;5.膨胀罐;6.截止阀;7.溢流口;8.水箱;9.盘管;10.辅助热源;11.温度探头;12.采暖地板;13.分水器;14.压力表;15.循环泵;16.控制器;17.生活用水;18.泄水口。
图1 太阳能采暖系统
3.1 采用低温热水地板辐射采暖 用低温热水流经埋入地
板的盘管,释放热量,加热土壤,使辐射热均匀传至室内,梯度合理,符合人体脚暖头凉的生理要求。在保持同样舒适感的前提下,地板辐射时室内设计温度可比传统采暖方式降低
2～3℃,节省供热能耗。
3.2 将水箱设计成垂直分层形式 利用水在不同温度下的
11178 安徽农业科学 2007年
密度差实现水箱温度分区,底部的水温低,上部的水温高。太阳能集热器与水箱下部相连;地板辐射采暖的供水温度较低,一般在30～40℃,与水箱中部相连;生活热水系统同水箱上部连通,供水温度50～60℃,可满足日常生活需要。
3.3 采用双循环采暖系统 以防冻液作为集热系统循环介
宅面积约150m2,采用地板辐射采暖系统,供回水温度45℃/
35℃,室内外管路相同[3]。不同之处在于热源,各方案热源
分别为燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、低温电热膜辐射采暖、太阳能采暖。由图2可知,利用太阳能采暖可节省较多采暖费用,优势明显。
4.2 社会效益 由图3可知,商品能源在我国农村能源消
质,避免集热器冻结。集热系统和采暖系统分开运行,分设铜管换热器、控制器检测水箱与集热器温度差,达到指定指标便启动循环泵,低于设定指标便自动停泵。
3.4 采用辅助热源 由于太阳能自身的特点,生物质能应
费中占较大比例[4]。太阳能采暖可节省大量化石能源,
减少污染物,还可将农村秸秆、树枝等生物质能转化为商品资源,降低农民用能支出,改善大气环境,实现农业废弃物再利用,为可持续发展提供强有力的支持。
为新农村较理想的辅助加热方式,以满足用户对热舒适度的要求。采用自动控制系统切换,保证阴雨天和晚上用户的热需求,最大限度地实现系统节能与优化。
3.5 太阳能系统与建筑的一体化 该系统建筑结构和太阳
能设备构造合理,整体和谐,不影响建筑美观又可节省能源,符合功能化、美观化和生态化的发展方向。把储热水箱和循环泵放在居民厨房屋顶上,控制器放在厨房中
,管线布置方便,损耗小。集热器的倾角与屋面倾角一致,嵌入屋面青瓦中形成一体,美观大方。
图3 我国农村能源消费情况
5 结论
太阳能地板辐射采暖是满足我国新农村采暖要求的新型采暖方式,其舒适性和节能性明显,可利用低品位的太阳能最大限度地降低农村采暖负担,洁净、卫生、安全,符合新农村建设的客观要求,在新农村建设中有较好的社会效益和推广前景,对我国经济、环境和能源建设有积极的推动作用。参考文献
注:方案1、2、3、4、5的热源分别为燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、低温电热膜辐射采暖、太阳能采暖。
图2 不同热源方案费用比较
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4 太阳能采暖效益分析
4.1 经济效益 以菩萨鹿村某居民住宅采暖系统为例,住(上接第11176页)
行的。
4 分析结果在规划中的应用与修正
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应用层次分析法得出的指标分配权重可以作为建设用地指标分配的基本依据,同时要注意到由于方法中所用的非农人口增长和非农业产值增长均为规划目标年预测值,分配结果难免会有偏差。另外,由于未来经济社会发展中存在着一定的不确定性。因此,在实际进行建设用地指标分配的时候,应在层次分析法所确定的权重分配的基础上,根据规划期内各地区的发展趋势和重点项目的布局情况进行适当的调整。参考文献
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范文五：南方采暖新技术
青海师范大学 暖 “ 心 ” 门 —— 让南方的冬天不再寒冷
系别:物理与电子信息工程学院
专业:新能源科学与工程
班级:14 B
学生姓名:张力
学号:20141711228
日期:2017年 6月 6日
指导老师:袁娇
目录
一、引言 . ................................................................................................. 1
二、研究背景 . ......................................................................................... 1 2.1 南北冬季气温的差异 ......................................................... 1 2.1.1 纬度影响 .................................................................. 1 2.1.2 地形影响 .................................................................. 2 2.2 取暖方式的差异 ................................................................. 2三、产品介绍 . ......................................................................................... 3 3.1 主要介绍 ............................................................................. 4 3.2、产品结构图 ....................................................................... 4 3.2.1 碳纤维电热板 .......................................................... 4 3.2.2 整体效果图 .............................................................. 5 3.3 技术水平 ............................................................................. 5 3.3.1 触摸屏控制电路 ...................................................... 5四、产品的设计选型 .............................................................................. 7 4.1碳纤维电热板 ...................................................................... 7 4.1.1碳纤维电热板的工作原理 ....................................... 8 4.1.2碳纤维电热板选型 ................................................. 10五、市场前景分析 . ............................................................................... 11 5.1 空调采暖 ........................................................................... 11 5.2 地暖采暖 ........................................................................... 12
5.3 暖气片采暖 ....................................................................... 13 5.4 碳纤维电热板采暖 ........................................................... 14 5.4.2 碳纤维电热板性能特点 ........................................ 15
六、成本分析 . ....................................................................................... 17
七、应用范围 . ....................................................................................... 17
一、引言
有一种冷,叫中国南方家里的冷,没体会过的人不会明了,南方 取暖基本靠抖, 室内室外温度一样, 随着寒潮的到来全国都在冷风中 “ 一夜变冬天 ” 。幸运的是天寒地冻,大雪铺路的北方有暖气支撑。一 扇玻璃能隔出室内室外冰火两重天南方就没有那么幸运了。近年来, 大众家庭生活水平提高, 不少家庭也有自家的取暖设备。 目前在南方 主要使用的取暖方式有家用空调、 电暖气、 暖风机、 地暖、 壁挂炉等, 但都各有优缺点, 在能保证提高室内温度的前提下, 不保证人体的舒 适度。 集合当前几种取暖设备的优点, 推出新一款适合广大南方家庭 使用的取暖设备 —— 暖 “ 心 ” 门。
二、研究背景
2.1南北冬季气温的差异
2.1.1纬度影响
北方地区最先进入冬季,纬度越高,冬季就越漫长,具体说来, 北方地区的昼夜长短变化更明显,白昼越来越短,而晚越来越长。昼 夜温差也是越来越大, 特别是晴天的时候。 而相应的低纬度地区由于 受来自西伯利亚的强冷空气影响较小, 气温会高很多, 也伴有不同程 度的降水。 我国南方地区由于靠近赤道, 昼夜长短变化不如北方明显, 昼夜温差也不如北方地区明显。对于北方地区而言,冷空气袭来时, 气温骤降,伴随有强降水或降雪,当冷空气稳定下来之后,天气又是 比较晴朗的,但是气温依然较低。而南方不同,当冷空气已无力再南 下时,天气转晴,气温骤然又升,犹如夏季。从同一纬度的几个城市
进行比较,进一步说明我国冬季气候受哪些因素的影响。成都、武汉 和上海,都是北纬 30度附近的城市,同样受冷空气的影响,成都的 气温会高于他两座城市, 而上海的降水最多。 很明显受经度地带性影 响, 上海的气候具有比较明显的海洋性特征。 而成都的气温高于同纬 度地区的原因还是因为盆地地形。
2.1.2地形影响
由于受地形地势的影响, 我国东部地区和西部地区的冬季气候也 呈现出明显不同的特点, 我国东部地区地形以平原丘陵为主, 一旦冷 空气南下,势如破竹,因此东部地区降温较快,中西部地区地形以山 地高原为主, 冷空气受阻挡不易南下, 特别是四川盆地和青藏高原几 乎不受冷空气的影响。 四川盆地是由于山岭环绕, 阻挡了冷空气的进 入,而青藏高原则是因为海拔太高,冷空气影响不到。
在多个地理因素(纬度、地形)的综合作用下,使得我国南北温 差冬季比夏天大很多。
2.2取暖方式的差异
中国的集中供暖制度始于 20世纪的 50年代, 参照当时苏联的模 式,初步建立了建筑供暖体系。根据前苏联的气候计算方法规定,室 外温度 5摄氏度以下定义为冬天。 因此, 只有累年日平均气温稳定低 于或等于 5℃的日数大于或等于 90 天被界定为集中供暖的地区,主 要包括华北、东北、西北等地区,传统意义上的 “ 中国南方 ” ,是指我 国秦岭上世纪 50 年代,由于当时 “ 能源奇缺 ” ,**亲自主导以秦 岭、淮河为界,划定北方为集中供暖区,南方不集中供暖,此即为南 北供暖线如图 1所示。 从计划经济时代, 北方城镇就确立了强制性的
集中供暖制度,并在 2003年以前都享受着 “ 单位包费,福利供热 ” 的 待遇, 即使在启动供暖体制改革之后, 北方居民依然能够享受到政府 和单位所提供的供暖补助,能够安然地在 18— 20摄氏度的如春天般 的暖室里度过漫长冬季。
由于历史原因,将广大的中国南方地区硬性地规定为冬季供暖 “ 禁区 ” , 因而在很大程度上抑制了我国南方地区旺盛的城市供暖市场 需求。往事不堪回首。当供暖突破 “ 禁区 ” 之后,人们对于不断改善家 居采暖环境,以及相应的生产力提高日趋强烈,现实几乎是 “ 应有尽 有 ” 地适应了市场迅速膨胀发展的强劲势头,从而极大地满足了日益 繁荣的市场需求。在 2016年 8 月 31 至 9 月 2 日,针对中国南方 地区分户采暖需要的专业展览会 —— 第五届 ISH Shanghai &CIHE 上海供热展举行,也掀起了南方采暖的新一轮浪潮。同时,随着南方 居民生活水平的提高, 南方家庭的自主采暖近年来已经蔚然成风。 这 带来了一个冉冉升起的庞大市场。
图 1 南北供暖线
三、产品介绍
3.1主要介绍
暖 “ 心 ” 门主要是由碳纤维电热板、 触摸显示器、 APP 手机软件等 构成。 在一般的门内安装上一级节能标准的碳纤维电热板, 传热迅速, 能在几分钟内达到设定温度,散热面积大,一块 50cm*50cm的碳纤 维电热板在 20分钟内能提高 12~15m 2空间内的温度 5度以上, 高效 的碳纤维电热板能更大程度的节省电费。 利用电源加热碳纤维电热板, 电热板温度上升至一定温度时, 让附近的空气做布朗运动, 均匀的向 外辐射能量, 即使长时间待在该环境下, 也不会让人感受到皮肤干燥 等不适症状。 同时还将在门上安装一个电子触摸屏, 每隔 30min 检测 一次室内环境温度, 将检测到的温度存储到自身存储器内也可以实时 传输到手机 APP 中,通过在 APP 中提前设置设备开启时间、设定温 度大小、 、 开设时长等, 当室内温度达到所设定值时, 自动切断电源, 减少能源浪费, 即使用户在室外也可以操控设备, 当你到达家里时已 不再是零下几度的室外温度。 不仅仅提高了自己的生活品质, 也解决 了自己家庭取暖的难题。
本产品主要的功能是用做家庭取暖, 改变室内环境温度, 让人们 能更舒适的享受生活, 主要针对的群体是南方广大家庭, 每个家庭的 门的大小都不一样, 在设计时按照普遍家庭卧室门的标准设计, 行业 规定标准卧室门的宽 80cm ,高 200cm 。但对于非标准门,也可以按 需定制碳纤维电热板加热器, 使产品的使用范围更广, 让每一个南方 家庭都不再忍受寒冷的冬天。
3.2、产品结构图
3.2.1碳纤维电热板
3.2.2整体效果图
3.3技术水平
3.3.1触摸屏控制电路
为了让本产品加入智能家装的行列,本产品采用了基于 51单片 机的触摸屏控制器 [1],该控制器采用 ADS7843 触摸屏驱动芯片,通 过 AT89C2051单片机编程产生驱动信号,并由串行通信对测量过程 进行信息传递。触摸屏驱动电路设计中,应用了 ADS7843芯片作为 其中的驱动模块,它在控制器的作用下完成了触摸坐标信息采集及 A/D 转换, 并将处理后的信息送到控制器中, 实现了信息交互功能。 该触摸屏控制器设计具有系统精度高、体积小、结构简单、可控性高 且软硬件系统成本预算低廉等特点。因此适合家庭使用,操作简单, 价格便宜质量可靠。
1王诚成 , 应朝龙 , 周亮 . 基于 51单片机的触摸屏控制器制作 [J].
电子制作 , 2009(9):32-34.
四、产品的设计选型
4.1碳纤维电热板
碳纤维(carbon fiber,简称 CF ) ,是一种含碳量在 95%以上的高 强度、 高模量纤维的新型纤维材料。 它是由片状石墨微晶等有机纤维 沿纤维轴向方向堆砌而成, 经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材 料。碳纤维 “ 外柔内刚 ” ,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且 具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。 它不仅具有碳材料的固有本征特性, 又兼备纺织纤维的柔软可加工性, 是新一代增强纤维。
碳纤维具有许多优良性能, 碳纤维的轴向强度和模量高, 密度低、 比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导 电性介于非金属和金属之间, 热膨胀系数小且具有各向异性, 耐腐蚀 性好, X 射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。目 前被广泛使用在各个方面:
①居室供暖:住宅、别墅、写字楼、酒店公寓;
②大型场馆:图书馆、展览室、会议厅、影剧院、幼儿园、娱乐 场所、购物中心、银行、医院;
③特殊供暖:游泳馆、体育场馆、温室花房、停车场、候车室、 路桥隧道、厂房仓库、机场、地面滑雪等。
碳纤维产品在采暖方面的应用分了不少形式, 比如短纤, 短切纤 维通常用在如 “ 碳晶 ” 、 “ 地暖膜 ” 等采暖产品上,石墨类产品在早起的 采暖膜中应用比较广泛, 膜类产品除了在采暖上有所应用, 在热水器, 工业设备恒温环境保障方面应用也是十分广泛。
碳纤维电热板为非金属的碳纤维发热材料, 与高强度绝缘材料经 高温高压密闭复合而成一种加热器件,如下图 2所示。
图 2 碳纤维电热板
其主要技术参数:
4.1.1碳纤维电热板的工作原理
热量传递有三种基本方式:热传导、 热对流和热辐射。碳纤维电 热板以热辐射方式为主,另外还有一部分是热传导的方式进行散热。
碳纤维电热板通电后产生远红外线,将能量以此种方式在室内传递。 另外,其本身也会产热,因是平面状发热材料,与被加热体形成最大 限度的导热面, 热阻少, 所以热可以不锈钢电热板迅速传给被加热体。 并且由于这种加热方式热导性好, 所以碳纤维电热板自身温度并不高。 碳纤维远红外电热板工作时产生的远红外线能够以光的速度传 播到人体, 大部分被人体表面吸收, 有少部分透射入人体内部再被吸 收。辐射能的传播可以不依赖于空气介质,而和人体直接发生作用。 而且空气的主要成分 O 2、 N 2几乎不吸收红外波段能量,空气只有在 与热源和被加热体 (人体 ) 直接接触时,才能接收一些能量,因此辐射 采暖消耗于空气的能量少,能量利用率高,采暖效果好。
这种采暖方式与对流方式有着本质区别:对流采暖依赖于中间介 质 —— 空气,靠近热的散热器表面的空气分子吸收热量,温度升高, 运动增强, 在浮升力的作用下向空间的上部流动, 从而驱使冷空气流 向散热器。 冷热空气如此往复流动, 使房间活动区内空气温度最终达 到要求。 冷热空气流动的特点决定房间上部的空气温度始终比人所在 的活动区温度高, 增加了能量的浪费, 导致对流采暖中能量利用率相 对较低,采暖效果差。
不同的采暖方式, 人体及周围物体获得能量的方式也不同。 人体 吸收辐射热的性能很高,落在人体上的辐射热的 97%可被吸收。在 对流采暖中, 主要以对流方式从被加热的空气中获得能量, 因此室内 的空气温度总是比周围物体温度高。 而辐射采暖中, 主要以辐射方式 从辐射源直接获得能量, 室内的空气温度总是比周围物体温度低。 这 也是辐射采暖节能的原因所在。 实验已经证明:辐射热条件下的室温 16℃, 相当于 18~20℃的对流环境, 进而可以节省 20~30%的能源。
碳纤维远红外电热板在工作时会发射出 8~16μm的远红外线, 使人体皮肤 2mm 深处的 “ 热点 ” 传感器产生刺激, 因而人体感到温暖。 人体对热的感受和其所处周围环境及自身的散热方式有关。 人体会向 外发散辐射热, 由于空气不是一个良好的吸热体, 所以由人体辐射出 来的热往往是到环境中的固体物上的,如冷的窗玻璃、墙壁等。辐射 是人体重要散热方式之一,但当周围物体 (墙壁等 ) 的温度接近人体体 温时,辐射散热就失去作用。因此在电热膜采暖的房间内,虽然室内 空气温度不高,但人却不会感觉到冷,相反会觉得很舒服。
4.1.2碳纤维电热板选型
本产品中的碳纤维电热板选择为韩国碳纤维电热膜电热板, 其基 本参数如下表 2:
表 2 韩国碳纤维电热膜电热板
韩国碳纤维电热膜电热板其基底材料为:聚酯薄腊;成分是:聚 对苯二甲酸乙二醇酯; 发热体材料为特殊配方的碳纤维油墨、 银粒子 等;载流条材料为:金属铜;将碳纤维油墨印刷在聚脂薄膜上,再将 两层聚脂薄膜用特殊的热压工艺复合在一起, 该产品是采用绝缘工艺
生产的,可在水中工作 . 发热区为并联线路。
该产品是通过远红外线热辐射使周围密实物体(墙壁、地面、家 具等)首先吸收能量,温度升高,然后由这些物体散发辐射热来自然 均匀地升高室内温度, 全然没有传统采暖系统带来的干燥、 闷热的感 觉, 室内温度保持均衡。 远红外线热辐射电热板取代了以往通过电阻 丝发热供暖的传统方式, 安装条件也打破了仅限于木地板的限制, 而 可以兼容地板、瓷砖、水泥地面等地面材料,设计更为人性化。发热 快、发热均匀,电热转化效率高达 98%以上。发热快,通电 10秒钟 即热, 五分钟达到设定的温度。 温度上升速度比普通电暖器快 5倍以 上,安装于门内时, 1小时左右可达设定温度。传热面积比电阻元件 增加 90%,散热面积是电阻丝的 50倍以上。与市场上任何一种加热 介质相比,同样效果节约能源约在 15— 50%。每千瓦时可发 1650大 卡热量。平均节能 40元,运行费用低。
五、市场前景分析
目前市场上针对南方家庭采暖最常用的取暖设备有壁挂炉、 电暖 器、空调、暖风机、地暖等。不管是在价格、效能、舒适度、时尚性 等方面都存在不足。
5.1 空调采暖
空调采暖是指用冷暖空调采暖或者是中央空调采暖。 主要常见于 南方地区,而在北方地区应用较少。一是因为北方有集中供暖,二是 因为北方冬天气温普遍较低, 而空调在 5摄氏度下制热能力就会大幅 降低,因此也不大适用于北方地区。优势:可控性强,空调操作简单 方便,启动升温速度快,且能够定时、定温,精确调节温度。此外,
不用的时候,可以将之关闭,非常灵活。劣势:费用较高,空调的初 装费就比较高。而在后期采暖过程中,耗电量较大,电费开支较大。 舒适度低, 由于空调是依靠热风强吹到屋面的中下部, 热量分布不均 匀, 上热下凉。 此外空气对流猛烈, 机械性强制吹风让人感觉不舒服, 且加快空气中的水分蒸发和扬起灰尘, 降低了室内空气质量, 或会诱 发呼吸道疾病。
5.2 地暖采暖
地暖采暖是以整个地面为散热器, 通过地面辐射层中的热媒, 均 匀加热整个地面, 利用地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律由下至 上进行传导,来达到取暖的方式。地暖是一种比较新的采暖方式,分 为水地暖和电地暖。水地暖:以温度不高于 60℃的热水埋置于地面 以下填充层中的加热管内循环流动, 加热整个地板, 通过地面以辐射 和对流的热传递方式向室内供热的一种供暖方式。 电地暖:将外表面 允许工作温度上限为 65℃的发热电缆埋设在地板中,以发热电缆为 热源加热地板, 以温控器控制室温或地板温度, 实现地面辐射供暖的 供暖方式。
地暖优劣势分析
(1)采暖范围
水地暖:水暖管路必须连续,因此适用于大面积连续区域使用。 而且温足而凉顶,非常舒适。电地暖:采用电地暖,只要该房屋能正 常使用空调,则电路能承受电暖功率,否则要慎重考虑,以免负荷过 大。电地暖安装相对水地暖灵活,能够分区域安装。
(2)升温速度
水地暖:水暖一般情况下,采暖季第一次启动时,升温在六个小
时以上, 二次启动在 1.5小时以上。 如果大面积采暖, 或楼层较多时, 如未使用泵, 或者高温混水的用户, 时间还要延长, 锅炉功率较小时, 时间也要相应延长,但是锅炉功率过高,能耗增加。电地暖:有多种 产品样式,除了电缆升温速度较慢外,其它类型的升温都比较快,一 般在 1个小时以内, 部分可在半小时内升温。 相较于水暖升温速度较 快。
(3)使用寿命
水地暖:水地暖是很多材料的集合, 如:锅炉, 管材, 分集水器, 阀门,温控等,其中合格的 PE-RT 管材的寿命一般是 50年,而其它 的产品,如锅炉,分集水器,阀门,温控等,由于品牌众多,质量不 一,一般在十年左右都有进行更换。电地暖:电地暖有电热电缆、电 热膜等多种形式,就电热电缆来讲,在实际使用中,一般的有效寿命 为 30年。
(4)安全性
水地暖:水地暖下面是水管,一般来说地面盘管是无接头,不会 存在漏水的隐患。电地暖:一般来说也不会漏电,而且现在每家每户 都有漏电保护,并且整幢楼也有总的漏电保护,安全性能好,不会有 危险。
5.3 暖气片采暖
暖气片采暖主要是利用壁挂式锅炉加热循环热水, 在通过管材将 热水传递到暖气片, 暖气片将适宜温度的热气输出, 利用空气对流提 高室内温度的供暖过程。
1、优势
升温快:暖气片升温快、散热效果好。好的暖气片大约为 10分
钟开始散发热量,半个小时达到预设的温度,即开即用,无须等待, 节约时间。对地面材料没有要求:不管是 pb 管还是铝塑复合管都可 以做保温导管,不影响家里的地面。可明装也可暗装:装修好了的房 子也能够通过明装暖气片来进行安装, 并且不会影响到家里的原有装 修和家庭生活。
2、劣势
舒适度低:相对于地暖,暖气片舒适度较低,可能会造成室内冷 热不均的现象。占用空间:并且暖气片安装需占用部分空间,不适用 于室内空间较拥挤的房屋。
5.4 碳纤维电热板采暖
优势一:使室内环境更加舒适宜人, 感受阳光沐浴外, 产品质量 检验中心测定,波长集中在 8—15μ波段,完全覆盖在太阳照射光线 的红外光波长之内,让您的室内充满阳光。
优势二:避免了空气对流, 卫生环保。 辐射供暖通过远红外线辐 射形式散热取暖,对室内物体直接加热升温而不通过加热空气升温:不会造成室内燥热,异味,皮肤失水,口干舌燥,室内尘埃,污浊空 气对流。
优势三:热性能更高:更稳定碳纤维是电热体是一种全黑体材料, 电热能转换率能达到 99%以上, 在电热过程中, 抗拉强度没有极大变 化:前期经过科技处理,高温状态下不氧化,其单位面积的电流负荷 不发生。
优势四:不占有使用面积。 看不见的享受科源碳纤维电热板可根 据需要,选用不同功率,灵活敷设在地面:墙面和吊顶上,不占用任 何室内平面空间, 使室内空间可以更灵活地布置和安放家具, 增加使
用面。
优势五:低费用运行。高品质享受红外线辐射采暖,碳纤维热转 换率高, 聚苯乙烯保温层等诸多优势降低了采暖的运行费用, 碳纤维 地板采暖,当室温设计到 16℃时能达到普通水暖 20℃的取暖效果, 电热转换率为 99%。 远红外辐射采暖, 室内周围物体温度高于空气温 度, 在短期关闭供热系统时, 室内周围物体散发的热量会起到保持室 温稳定的作用, 碳纤维电热板是以高科技的碳纤维材料为发热体碳纤 维面状发热材料,克服了以往其它发热材料长期使用电极间过电流、 易断裂、发热体过氧化、易脱落、绝缘强度低、耐热性能差等缺点。 5.4.1 碳纤维电热板功能特性
1:电热转换效率达到 98%以上,节能省电发热快,通电即热, 5分钟达到设计温度。
2:温度均匀,面状发热,不起泡,不起层。
3:防水等级 6级,经特殊设计可浸泡于水中使用。
4:超薄柔软,可以卷成圆形或半圆使用。
5:采用天然材料制造,环保健康。
6:发射超强远红外波,保健理疗功效显著。
7:使用寿命长达 30000小时。
5.4.2碳纤维电热板性能特点
1、高效节能
碳纤维电热板采用非金属碳质材料, 通电发热时直接将电能转化 为热能,不会产生光能和机械能,无自身热损耗,经国家红外及工业 电热产品质量监督检测中心检测证明:电热转换效率高达 99%以上,
其最大的特点是以最佳的辐射热的方式传递, 电 — 热辐射转换效率超 过 60%以上, 而且是面状发热, 发热速度快且均匀, 通电 1分钟表面 温度即可达到设计温度; 与传统的传导热:对流热相比本产品的节能 达到 30%以上。其节能原理:
①面状发热
电热板是面状散热,其导电发热体如同三维网络,局部无序:整 体有序的短碳纤维所形成的面状电阻体, 面状电阻体即是发热面又是 散热面,传热面积比电阻丝增加 99%,散热面积是电阻丝的 50倍以 上。
②电子撞击发热
热元件在电引发激励条件下产生热反应, 电子在热元件中作高速 运动, 并在不规则导体面状电热板上产生布朗运动, 电子间的撞击和 摩擦产生热量,穿透介质;整个发热过程无声:无光:无污染,是名 副其实的绿色产品。
2、安全可靠,使用寿命长
发热体为非金属的碳纤维发热新材料, 并且与高强度绝缘材料经 高温高压密闭复合而成,在长期运行下不氧化、不脱落、不断裂;具 有阻燃性、耐腐蚀性、防水防潮、防震性能极佳、耐冲击、具有良好 的机械性能;绝缘强度达到 1000V ,长期使用可达 30000小时以上。 3、绿色环保
电热板为非金属纯电阻加热体, 运行时无噪音无磁污染, 无静电, 无明火,已通过环保认证。
4、理疗环保
电热板红外波长在 5~15μm 之间, 是人体最匹配的红外波段, 故
被医学界誉为 “ 生命之光 ” ,它能激活人体细胞组织形成共振吸收,促 进机体新陈代谢,有明显的理疗功效。
5、节省空间
产品厚度在 0.3~0.5mm之间, 可根据使用需求, 规格形状任意设 计,安装不占用空间是其最大的特点。
综上所述,从经济性、舒适度、效能等方面分析,碳纤维电热板 是针对南方家庭采暖的最佳选择。
六、成本分析
本产品主要是由碳纤维电热板、触摸屏控制器、手机 APP 以及 普通木质门构成。 在严格保证质量的同时对于价格都是严格筛选比较, 以拿出最合理、最适用大众家庭消费的价格。
下列以一套暖 “ 心 ” 门价格分析如表:
表 3 价格分析表
一套产品的成本价大概为 700元,比起其他的取暖设备(空调、 地暖、暖气片等)更加便宜,更易被广大家庭所接受。
七、应用范围
本产品主要针对我国夏热冬冷地区的家庭供暖, 包括重庆、 上海
2个直辖市;湖北、湖南、安徽、浙江、江西 5省全部;四川、贵州 2省东半部;江苏、河南 2省南半部;福建省北半部;陕西、甘肃 2省南端;广东、广西 2省区北端,共涉及 16个省、市、自治区,约 有 4亿人口,是中国人口最密集,经济发展速度较快的地区。该地区 最冷月平均气温 0℃~10℃,平均相对湿度 80%左右,冬季气温虽然 比北方高, 但日照率远远低于北方。 该地区冬季的基本气候特点是阴 冷潮湿。这 4亿人口换算下来,大约有 1亿家庭,供暖用户只要达到 10%,就是 1000万户,一半使用本产品,既有 500万户, 2500万套 暖 “ 心 ” 门,对于南方供暖行业来说,前景巨大。
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