“太阳能+其他能源”是国内外通用的供暖技术定式,用以解决“太阳能没有太阳就不能”的问题。在该定式的思维惯性下,做好能源匹配和技术融合往往就成为工程设计师关注和研究的焦点课题。
那么,在没有其他能源辅助的条件下,单纯地利用太阳能供暖行不行?
2019年3月29日,辽宁省灯塔市柳条湖镇南李大人村周罗君家的太阳能供暖案例给出了明确的答案。
建筑及供暖情况
周罗君家去年新建的4间尖顶大瓦房,建筑面积为135平方米(东西长15米,南北宽9米)。红瓦顶,白瓷砖墙面,断桥铝合金节能门窗,外墙做了保温处理。另外,在建筑的南侧和北侧还分别安装了玻璃房。由此看出,这幢建筑比普通民居节能指数要高出很多。
三月天,北方春寒料峭。蓝天下,冷风如刀,田野中毫无生机。而周罗君家室内,绿萝在木几上舒展,盆景依窗欣然勃发,春光布满了屋里的角角落落。
刘亚辉总经理
双脚立在乳白色大块地板上,如同站在热炕头上,热力上涌。置身室内,如沐温泉中,身心顿释。
大厅西山墙的控制面板显示,此时的室温为28℃,地板温度为59℃。
“从去冬供暖开始,到现在一直保持这个温度,比楼里供暖强多了,这也是我们从沈阳市的楼房搬回来住的原因。”
“另外,我们家取暖用完全靠太阳能,不烧煤,不烧电。”
女主人说。
独特的水床
主人打开卧室木床下的抽屉,折叠整齐的衣物立刻辐射出比空气温度明显强劲的热能。据同行的吴跃军老师介绍,这是一张“水床”。水床制作方法“很土”,就是用砖块和水泥砂浆砌成比床体稍小的槽,内置高分子防水袋,袋上两孔,一孔进水,另一孔出水。水袋之上以钢构为骨架,槽外围用木料装饰成卧床。通过床内高温热水与低温热水的交换向该提供恒温热能。
右:吴跃军 老师
结构独特的太阳能集热器
尖屋顶南侧基本被4个真空管型太阳能集热器单元覆盖,每3组集热模块串联为1个纵向单元。笔者注意到,与普通集热模块串、并联集成方式不同的是,每个串联单元的联箱末端没有输出管道,呈盲肠状。
吴跃军老师解释说,在联箱内置有一条自上而下的进水管道,低温热水直抵最下端。系统采用定温控制供水技术,集热器水温达到设定温度时,系统自动为集热单元补水,达温水从上层自动流出,进入储能池。
每个集热单元的顶端均设有呼吸阀门和自动排空装置,上端管道的水可以排空防冻,确保管道系统安全。
独特的储能水池
太阳能是低品位能源,具有间歇性特点,而且还受不可控天气的影响,以上缺陷正是设计师忌惮之处。为了确保系统运行的稳定性,往往采用他能源补充。只利用单一的太阳能,他们是如何做到稳定供暖的呢?
据女主人介绍,去冬连阴5天的情况下,室温由原来的22℃下降到20℃,仍然温暖舒适,并没有因天气变化产生影响。
女主人揭秘了原因。她家供暖除太阳能外,没有其他任何设备,只是在室内地下建有一座容积为60m³的储水池。储水池外围为砖石结构,内做保温和防水处理。水池内装满了太阳能热水。
在取暖季,集热系统向池内补充热能。室内地暖循环泵按照温差设定指令启动或关闭,将池内热能输往地热盘管来供暖。
全年恒温海量热水
考察时,笔者还特别留意主人生活热水的解决方案。在洗浴间南侧,置有一白瓷浴缸,可泡浴,也可淋浴。洗漱面盆上设有混水阀。另外,厨房内也有热水龙头。
吴老师介绍,在采暖季,用户的所有生活热水均通过地下储水池换热取得,水质清洁且不影响贮水池的水位。
系统可防过热
取暖期外,集热器通往地下水池的循环管道阀门关闭,不再续热。地热盘管也停止循环,地板开始降温,恢复到常温状态。
值得一提的是,用户可以用到由集热系统提供的高温太阳能蒸气,用来蒸煮食物和为冷水提温。系统产生多余的热能通过集热器上端的呼吸阀排到外界,达到降温目的。笔者在厨房和洗浴间内分别看到探出墙面呈关闭状态的蒸气管道。
项目适合在农村推广
周罗群家的太阳能供暖工程已不是示范项目,而是成功的具有推广价值的商品。据同行的沈阳辉腾热力科技有限公司刘亚辉总经理介绍,吴跃军老师于19年前就在自家应用了与现在原理相似的太阳能供暖系统,并安全稳定运行至今,在当地引起不小的轰动,但并没有引起行业的重视。再加上吴老师是一名在职中学物理教员,也没有把项目商品化的精力。
“后来,消息引起张家口市某领导的注意,并亲自来沈考察,认定是一个好项目后,辉腾热力在河北省张家口市和张北县分别做了不少项目。接下来在山东省菏泽市、辽宁省辽阳市分别承接了户用别墅型建筑的采暖工程。”
“系统经过不断精炼提纯,技术没有问题,我们需要解决的问题就是不断降低成本,达到大量农村用户可承受的水平。”
刘亚辉说。