原创《北方农村户用太阳能空气集热采暖系统设计案例分析》
本文是关于系统设计类论文范例与案例分析和农村户和采暖有关专科开题报告范文。
摘 要: 该文以石家庄太阳能空气集热采暖示范点为案例,系统分析了其设计方案、技术参数、经济效益、技术优势及运行维护等特点,为北方农村推广太阳能空气集热采暖提供了参考.
关键词: 农村；太阳能；空气集热器；采暖；设计
孙振锋. 北方农村户用太阳能空气集热采暖系统设计案例分析[J]. 农业工程技术,2018,38（14）：34-35.
当前,北方地区清洁取暖比例低,特别是部分地区冬季大量使用散烧煤,大气污染物排放量大,迫切需要推进清洁取暖.这关系北方地区广大群众温暖过冬,关系雾霾天能不能减少,是能源生产和消费革命、农村生活方式革命的重要内容.《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021 年）》明确提出：“农村地区应优先利用地热、生物质、太阳能等多种清洁能源供暖,有条件的发展天然气或电供暖,适当利用集中供暖延伸覆盖.2019 年,清洁取暖率达到20% 以上；2021 年,清洁取暖率达到40% 以上”.
太阳能光热取暖是收集利用太阳辐射能并转化为热能用于取暖的技术,是一种清洁能源取暖方式.河北属于太阳能资源较为丰富的省份,张家口、承德为太阳能资源二类地区,其他为三类地区,具有开展太阳能取暖工作的良好基础.本文以太阳能空气集热采暖为案例,对系统设计、运行效益、技术特点等进行了研究分析.
一、基本概况
该农村户用太阳能空气集热采暖示范点位于石家庄, 石家庄处于北纬38° 43′,东经114° 55′,属暖温带半湿润季风大陆性气候,全年平均气温为14.9℃,年平均风速为1.4 m/s,年平均总辐照量4900 MJ/m2,年平均日照时数2500 h,属于太阳能资源丰富的二类区域.示范点农户冬季采暖期是120 天（11 月15 日至来年3 月15 日）,需24 h 采暖,采用太阳能空气采暖+ 电辅助加热方式取暖,取暖面积100 m2,采暖设计温度18-22℃.
二、技术参数
1.集热器规格参数
2.真空管
真空管采用高硼硅3.3 玻璃,有效抗击高温,真空度不低于5×10-a,对阳光有很高的吸收率（a ≥ 94%）,真空管内置串联系统.
3.集热箱
集热联箱内胆采用SUS304-2B 食品级不锈钢材料,厚度不小于0.41 mm.联箱保温层材料为聚氨酯,在恒温下,机械发泡一次成型,厚度≥ 50 mm,外壳材料为≥ 0.5 mm 的镀铝锌板喷塑.风道辅助使用电加热功率为4 kw.
三、设计方案
太阳能空气采暖系统包括：集热器、风机、电加热机组屋面安装；串并联式真空管集热器+ 电辅助加热装置；末端采用风口供暖；安装智能控制系统.
1.集热器
集热器在建筑屋面南北多排串并联式排列安装,系统中采用4 组集热器,每组集热器φ58-1800-50.
2.管道
系统为空气采暖,管道设计按照风道规格参数计算,主管道风道采用φ100 螺旋风管,支管道风道采用φ100、φ75PVC管道；风机采用250 w 主风机和80 w 离心风机；末端为风口,风口尺寸为φ100.
3.智能控制系统
系统自控柜全智能自动控制,优先使用太阳能热量,太阳能不足时启动电辅助加热系统,保持出风口温度恒定.系统数字模糊控制：定时定温,过热保护,室温自动控制,传感器、风机等控制元件开机自检.4、项目系统设计图
四、效益分析
1.在有国家补贴条件下的运行费用分析
2017 年政府统一组织实施的“煤改电”居民用户给予冬季取暖电价补贴,法定采暖期内,居民每使用1 度电给予0.2 元补贴,最高至2000 元封顶.
维持日常运行（风机运行,功率250 W+80 W）：每天20 h运行费用：0.33 kw×（0.36 元+0.12 元）×10 h等于1.58 元/ 天.一个采暖期运行费用：1.58×120等于190 元.
电辅（电加热功率4 kw）,晚上使用低谷电价.一个晚上10 h 运行费用：4 kw×0.12 元×10 h等于4.8 元/ 晚.一个采暖期晚上运行费用：4.8×100 天等于480 元.一个采暖期按照20 天阴雨雪、雾霾天计算： 每天运行费用：4 kw×（0.36+0.12）×10 h等于19.2 元,一个采暖期阴雨雪、雾霾天运行费用：19.2×20 天等于384 元.
整个采暖期总采暖费用：190+480+384等于1054 元.综上所述,用户一个采暖期系统运行费用约1000-1200 元.
2、无国家电价补贴,仅使用低谷电价条件下的运行费用分析维持日常运行（风机运行,功率250 W+80 W）：每天20 h运行费用：0.33 kw×（0.52 元＋ 0.32）×10 h等于2.77 元/ 天.一个采暖期运行费用：2.77×120等于332 元.
电辅（电加热功率4 kw）,晚上使用低谷电价.一个晚上10 h 运行费用：4 kw×0.32 元×10 h等于12.8 元/ 晚.一个采暖期晚上运行费用：12.8×100 天等于1280 元.一个采暖期按照20 天阴雨雪、雾霾天计算： 每天运行费用：4 kw×（0.52+0.32）×10 h等于33.6 元.一个采暖期阴雨雪、雾霾天运行费用：33.6 元×20 天等于672 元.
整个采暖期总采暖费用：332+1280+672等于2284 元.综上所述,用户一个采暖期系统运行费用约2000-2500 元左右.
五、技术优势
“太阳能空气采暖+ 电热辅助”系统具备以下技术和应用优势：
煤改电（气）：空气源热泵运行费用高；燃气供应区域局限性.国家发明专利非承压串联式真空管集热器,有效（93％以上）将摄取的能量释放利用.系统末端采用空气供暖,不用再改造原有暖气片供暖系统需要的重新铺设地暖系统费用,直接联接原有系统即可.投资少,系统运行费用低、稳定,售后维护简单.增强型系统,可在系统中增加相变储热材料,更加均衡释放能量,充分对接峰谷电力,节约运行费用.用户四季生活用热水同空气完全隔离换热方式实现,保证了生活热水的卫生安全性,大大提高了集热器的使用效率.可根据实际情况增加储热换热系统.
六、运行维护
太阳能供暖是目前所有供暖方式中最节能的模式,就其自身特点,请用户注意以下几点：
本系统为全智能模式,调试人员会输入您需求的参数,设备将智能运行；系统出厂设置为智能启动电加热,（提示：此设置启动温度为可调温度,您可根据自己需要调节,但调节温度越高,使用电量会增加）；遇到连续阴、雨雪、雾霾天,如家里供暖区域太大或人员少时可使用自备局部区域供暖设备,并关闭系统,能起到节电效果；为便于热能供应给最需求的区域,各出风口可自己安装成电动开关式风口,以便随时控制.本系统无需防冻,如果短期外出,不用关闭电源,保持系统正常运行,储存能量,可保持室内恒温.如果长时间无需供暖,需直接关闭设备总电源.
系统设计论文参考资料：
回顾述说:上述文章是一篇关于对写作案例分析和农村户和采暖论文范文与课题研究的大学硕士、系统设计本科毕业论文系统设计论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料有帮助。
