我国北方农村太阳能采暖研究

76 建筑节能与绿色建筑 一、研究背景 1、问题的提出 改革开放以来我国农村发生了极大的变化。首先是农民收入 增加，随之而来建设了大量新的房屋，进而对生活质量有了更高 要求；其次是我国政府倡导实施的新农村建设，使得出现大规模 搬迁新居，农民不得不改变传统的生活习惯。冬季采暖问题在我 国北方寒冷地区就显得非常突出。 目前长江流域比较富裕的农 村，尽管冬季并不算寒冷，也没有采暖的传统习惯，但是随着生 活水平的提高，冬季增加了许多采暖设施，如空调、电暖器等。 相比之下，更加寒冷的北方地区农村也开始增加采暖或改变传统 的采暖习惯。如果不加以引导，这一庞大的市场需求将会出现新 一轮的能耗暴涨与环境的恶化局面，无疑会给我国的节能减排形 式带来极其严重的后果。如何从技术层面上做到适应农村的供暖 方式，这一研究在当前就显得极具意义。 2、目前农村采暖现状 长期以来，农村相对比较落后和贫穷，地处寒冷地区的农 舍采暖属于奢侈需求，基本燃料大都是依靠当地农业秸秆以及拾 荒的柴草等，或者购买少量煤炭作为辅助燃料。除了燃料之外， 传统的采暖形式有采暖炉、热炕等。目前，除了少数很富裕的地 区和农民家庭之外，绝大多数地区和农户仍然维持着传统的采暖 方式。建筑物内的平均温度大大低于城市集中供热的指标，在室 外-10时，室内温度只有8左右。 3、农村采暖的特点 农村房子相对低矮，（为太阳能集热面积提供有利条件）； 生物质能来源比较方便（考虑生物质能燃料）； 居住家庭的人口 较多；建筑面积相应较大（一般在160m2左右）。 二、供暖方式的比较 1、要实现的目标 （1）尽量引导实现减少和避免使用常规能源的消耗，能够采 用绿色能源（可再生能源并且是清洁能源）；适合农村的简单的 操作模式和宽泛的运行管理方式；使得农村冬季家庭供暖卫生健 康；整体经济性好，以适宜于目前大多数农村的经济状况。 （2）具体要求指标 我国北方农村太阳能采暖研究 山东建筑大学热能工程学院 潘晋 孟扬 摘要 关键词 随着农村生活水平的提高以及新农村建设的推进，我国北方寒冷地区的农村对冬季采暖的需求日益增长。从简 单的茅草和农业废弃物为燃料，发展到煤炭、空调、电采暖器等，如果不加以引导势必出现环境污染、能源骤增等 严重局面。本文对各种方案进行比较，优选出太阳能供热方案并加以研究其技术可行性，最后得出值得我们进一步 细化和研究的结论。 农村；冬季；采暖；太阳能 室内温度：控制在不低于14（由于农村室内外进出频 繁，所以略低于城市集中供热的温度）；经济性：经济性主要 包括一次性投资和运行费用以及维护费用等三个方面。经济性是 研究方案中最为重要的要素之一，如果符合前面所讲的能源目标 但是资金投入超出农村实际承受能力的话也是注定无法运行的失 败方案。投资：低于或相同于传统采暖方式的投资；运行：运行 费用低于或相同于传统采暖方式；操作与维护：操作简单；维护 方便且费用低廉。 （二）、按照目标筛选 1热能方面 按照一半建筑达到节能50%估算，北方城市冬季供热的热 能需求，每平方米的供热量大约30w/m2，按照160 m2计算， 冬季的供热量大约4800 w，平均供热天数120天，则供热量 4800 x120 x24x3600=49766400KJ 我们推定年供热量为49766400KJ，热源的年均能源消耗量 为： 公式中，Ba为年均能源消耗量， kg； QA为推定供热量，kJ； Qydw能源的低位发热值，kJ/kg； y为热源的热效率，%； w为热网的热效率，%。 表1 各采暖原材料的低位发热值： 燃料类型 天然气 (kJ/m3) 电 (kJ/kWh) 煤 (kJ/kg) 生物质 (kJ/kg) 太阳能 (kJ/ m2) 发热值47000360026000120001800000 表2以不同燃料为热源的采暖系统的热效率 热源形式燃气锅炉电锅炉煤锅炉生物质锅炉太阳能 热源y（%）859576788050 热网w（%）94959495949594958595 由公式，可得出不同组合的年均能源消耗量，计算如下： 燃气锅炉： DOI：10.16116/ki.jskj.2015.06.016 77 建 筑 节 能 与 绿色建筑 电锅炉： 煤锅炉： 生物质锅炉： 太阳能集热器： （2）资源合理性方面 生物质来源广泛，贮存方便；而天然气，煤都是不可再生 的能源同时污染环境。电是一种高品位能量，成本高不经济。所 以，燃烧生物质可以每年可节省天然气695.963m3；每年可节省 电6155.74kWh；每年可节省煤1306.1 kg。同时燃烧生物质能还 可以缓解我国能源危机和大气污染。 （3）能源价格方面 表3 常见能源单位价格 能源类型 天然气 (元/ m3) 电 (元/kwh） 煤 (元/吨） 柴火 (元/吨） 太阳能 (元/ m2） 能源价格2.40.554004000 天然气燃料费用：2.41311.3=3147（元） 电能费用：0.5513824 =7603（元） 煤燃料费用：4002616.70.001=1047（元） 柴火燃料费用：4005456.80.001=2183（元） 3、各种采暖方式的对比 表4 采暖方式的各项指标对比 采暖方式 评价 指标 煤炭炉生物质 燃气电器（煤电） 太阳能 可再生性差好差差好 能源清洁性差中好中好 CO2排放差中好差好 采暖质量好中好中好 一次性投资小小中中中* 运行费用中中高高低 整体舒适性中差好差好 操作方便性差差好好好 使用寿命中中中短长 维护情况差中好好好 综合评价差中中中好 备注：*指的是新建建筑的太阳能整体安装技术 4、对比评价及结论 按照国家政策层面大要求是减少传统能源的使用以及减少排 放对于环境的影响。如果政府采取强制措施或提高农民的环保意 识等，显然是难以奏效的。所以如果能够采取农民乐意接受的方 案，必须在经济上和实际效果上给予引导扶持。由上述对比表可 以看出，综合考虑农民的采暖方式宜采取太阳能 三、太阳能供暖研究 1、几种集热形式 目前市场上的集热器种类较多，主要有真空管集热器、平 板集热器、陶瓷集热器、塑料集热器等。其中集热效率较高的是 真空管集热器和陶瓷板集热器，由于前者排布不能象后者那么密 集，所以集热效率（单位面积的得热量）略低于陶瓷。另外在价 格和寿命方面陶瓷在所有的集热器形式中占有明显的优势，所以 在农村应用具有更好的适应性。塑料太阳能是近期刚刚面世的新 产品，从其产品设计以及整体性能的测试结果来看，该产品也是 未来太阳能发展的一个较好的产品，它非常适宜与建筑结构一体 化，并且也是工厂化程度最高的太阳能产品（这里所说的工厂化 指的是产品从工厂到应用终端所经历的过程中，工厂所占的比 重）。 2、各种太阳能集热器的比较 表5 各种太阳能集热器的应用参数对比 集热器 评价 序号 真空管 集热器 平板集热器 陶瓷板 集热器 塑料集热器 1集热效率高低高高 2与建筑一体化差好好好 3使用寿命短较长长长 4价格较高高低较低 5综合评价较差差好较好 3、适宜农村供热的太阳能集热器 陶瓷太阳能集热器是我国独创的并具有自主知识产权的产 品。其主要特点是：整体成本低廉；使用寿命长久；集热效率高 （是目前我国集热器单位面积的得热量最高的）；容易实现太阳 能与建筑一体化。上述特点给农村建筑的太阳能智能整体屋面系 统设计提供了良好的选择。另外，塑料集热器除了成本略高于陶 瓷，其它特点与陶瓷太阳能很接近。陶瓷太阳能集热器每平方米 带水运行时重量不超过20kg，安装快捷方便，是既有建筑加装太 阳能系统最好的选择之一。 4、研究方案探讨 要达到供热的要求，太阳能集热面积大约在61m2。由于前面 计算的供热需求基于围护结构的K值在0.7W/m2K左右，如果将其 降低到0.37W/m2K（目前山东省实施的75%节能标准）；另外考 虑到农村比城市的室内温度低2；这样的太阳能集热面积大约在 26m2即可达到供热的条件。也就是说，实现冬季太阳能采暖需要 围护结构良好保温性能的支撑。另外图1显示，冬季12月，1月是 太阳能得热量较少的季节，而供热的负荷却是最大的，这对利用 太阳能采暖带来非常不利的矛盾。要解决这一难题，因此要做好 建筑的蓄热。依靠蓄热来平衡太阳能每天的不同时间段以及以及 数天之间不同的光照强度等造成的对于室内温度的影响。 78 建筑节能与绿色建筑 目前陶瓷太阳能整体屋面（包括太阳能集热器、屋面结构 层、防水、保温等）的完工实际成本约400元/m2，低于农村普通 的屋面造价。围护结构采用EPS外保温板材系统，使得外墙K值 在0.37 W/m2K以下。另外在建筑形式上采取半集成化，可以降低 施工费用等。以山东聊城地区的新农村建设为例，整体建筑交工 价格在1200元/m2。较高的建筑质量以及附加的冬季采暖全年热 水功能等，将成为农村极具有诱惑力的建筑形式。 图1 采暖季各月太阳能集热器得热量 四、结论 1、目前我国亟需对农村采暖方式进行引导，以避免出现高能 耗、高污染的不健康采暖方式。 2、就目前而言，太阳能是解决农村冬季供暖最合理的能源方 式。 3、实现太阳能冬季供暖必须在整体建筑设计上入手，系统化 综合考虑，在方案中强调围护结构保温作用、蓄热技术的应用、 智能化的控制。 4、集热器的选择应该注意既有建筑和新建筑之间的区别，建 议新建筑考虑陶瓷太阳能整体屋面系统，而既有建筑加装时可以 考虑塑料太阳能集热器。 5、根据计算看出，农村采用太阳能采暖在技术上是完全可行 的，在经济上也是没有很大的障碍的。 参考文献 1德州2013-2014采暖期供热计量数据分析报告. 2张治江等.多种能源供暖的经济分析.工业技术经 济，2002，21（3）：8789 3山东天虹弧板有限公司.复合陶瓷太阳板：中国， 200910007128.XP.2009-07-15. 4董积福等.塑料平板集热器研究现状及发展前景 .2014年中国家用电器技术大会 C 大型商场餐饮排水的设计与思考 无锡海岸新城投资有限公司 陈闰节 摘要 关键词 本文结合无锡某大型商场餐饮的排水系统，介绍了餐饮废水的特征、餐饮排水管道的设计、排水量的计算以及 隔油器的技术要求，从餐饮招商配合工程设计、餐饮排水设计的影响因素、隔油间优化设计、物业运营管理等方面 进行思考与总结，以期为大型商场等公共建筑的建设提供借鉴。 餐饮排水；隔油器；设计；思考 0、引言 随着城市化进程的加快，商业项目的建设越来越多，餐饮作 为商业业态的重要组成之一，其功能性和超强的聚客能力越来越 受到开发商的重视。基于此，开发商希望借助出色的餐饮招商带 动整个项目的成功。相对于其它零售、百货等业态而言，餐饮业 态需要各专业之间的配合较多，需要考虑的排水问题也较复杂。 1、餐饮废水的特征 餐饮废水是餐饮业营