健康舒適的生活環(huán)境離不開各種機(jī)電設(shè)備技術(shù)。正是這些創(chuàng)新的空調(diào)節(jié)技術(shù)，為我們提供了一個(gè)溫度舒適、濕度合理、氛圍健康的舒適生活環(huán)境空。

第一，太陽(yáng)能地暖

太陽(yáng)是一個(gè)巨大的熱球體，中心區(qū)域溫度幾千度，平均表面溫度約6000K，它以電磁波的形式將能量輻射到宇宙空。中國(guó)地表每年接收相當(dāng)于4.9萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的太陽(yáng)輻射能量，大約等于幾萬(wàn)個(gè)三峽工程的發(fā)電量之和。由于太陽(yáng)本身的特性和太陽(yáng)與地球的關(guān)系，地球大氣層外和太陽(yáng)光線垂直面內(nèi)的輻射強(qiáng)度幾乎是一個(gè)恒定值。但由于地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)以及地軸與公轉(zhuǎn)軌道面之間23° 27′的固定傾角，地球表面出現(xiàn)晝夜交替、季節(jié)變化和陰雨雪，使得某一點(diǎn)的太陽(yáng)能成為一個(gè)可變的間歇值。然而，全國(guó)三分之二的土地面積每年日照時(shí)間超過2200小時(shí)，年太陽(yáng)輻射超過5000 mj/m2。

我們提倡最好使用太陽(yáng)能地暖系統(tǒng)供暖。目前，我國(guó)太陽(yáng)能熱水器的產(chǎn)量和數(shù)量居世界首位，其太陽(yáng)能真空集熱管技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平，但成本相對(duì)較低。利用太陽(yáng)能將水加熱到60℃或70℃，其效率非常高，而地板采暖，水溫在40℃或50℃即可達(dá)到人們所需的舒適度。對(duì)于普通住宅，地暖比對(duì)流供暖節(jié)能20%左右。另外，地暖還有以下優(yōu)點(diǎn):垂直溫度場(chǎng)分布比較均勻；相同室溫下，高出地面0.05 ~ 0.15 m高度的溫度比對(duì)流加熱高8 ~ 10℃左右，有利于人體生理(即腳暖，全身暖)。與對(duì)流采暖相比，空空氣對(duì)流減弱，空氣潔凈度更好:房間熱慣性更好；適當(dāng)?shù)钠骄椛錅囟瓤梢詼p少人體的輻射和散熱；熱源選擇廣泛靈活，可應(yīng)用于可提供40℃以上熱水的場(chǎng)所；有利于建筑裝飾，不占用使用面積；有利于實(shí)施分戶熱計(jì)量；降低地板噪音；使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)少。

我們假設(shè)水在12月會(huì)從20℃加熱到50℃，那么:

每天每平方米總熱量:176.4萬(wàn)千卡= 1764千卡；

每千克水從20℃加熱到50℃所需的熱量:

(50-20)℃×1000千卡/℃=30000千卡=30千卡

每天每平方米集熱管能產(chǎn)生的熱水量為(溫差30℃):

1764 30 = 58.8千克

因此，只要使用合理，設(shè)計(jì)得當(dāng)，太陽(yáng)能完全可以滿足日常供暖需求。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，太陽(yáng)能集熱面積與地暖面積的比例可以達(dá)到1:5左右。一旦出現(xiàn)連續(xù)陰天，可以自動(dòng)使用輔助能源，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)不間斷地暖。太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，通過太陽(yáng)能平板集熱設(shè)備收集太陽(yáng)光的熱量，通過熱傳導(dǎo)循環(huán)將熱量引入儲(chǔ)能罐，通過散熱端將熱量引入室內(nèi)，通過電子控制儀表控制室內(nèi)水溫。

太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)由太陽(yáng)能集熱部分、熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)、輔助供熱系統(tǒng)、生活熱水末端系統(tǒng)和供熱末端系統(tǒng)供給組成。

1 >太陽(yáng)能集熱器:太陽(yáng)能集熱器是整個(gè)裝置的關(guān)鍵部件，主要收集太陽(yáng)能，對(duì)熱水儲(chǔ)水箱中的水進(jìn)行加熱。在太陽(yáng)能采暖熱水系統(tǒng)中，一般選用平板集熱器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、承載力高、維護(hù)率低、易于與建筑結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)。

2 >太陽(yáng)能儲(chǔ)水箱:水箱保溫材料采用聚氨酯泡沫。

3 >輔助供暖:輔助能源系統(tǒng)是太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的補(bǔ)充和備用。當(dāng)太陽(yáng)能系統(tǒng)不能滿足供暖需求時(shí)，啟動(dòng)輔助能源對(duì)熱水儲(chǔ)水箱中的水進(jìn)行加熱，達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)停止。

4 >太陽(yáng)能采暖終端:是太陽(yáng)能集成能源系統(tǒng)中的建筑采暖設(shè)備。目前與太陽(yáng)能熱源匹配效果最好的采暖末端設(shè)備是地暖熱水盤管或風(fēng)機(jī)盤管。

二、全自動(dòng)太陽(yáng)能地暖系統(tǒng)

全自動(dòng)太陽(yáng)能地暖系統(tǒng)由真空管太陽(yáng)能集熱器、熱水儲(chǔ)水箱、輔助能源和地暖組成。

要求整個(gè)系統(tǒng)的輸水管道必須使用帶氧氣阻隔層的塑料管。目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)地暖系統(tǒng)和散熱器連接管都沒有使用隔氧管，給以后的使用留下了隱患。與金屬管相比，塑料管有一個(gè)很大的特點(diǎn)，分子間結(jié)構(gòu)很大，屬于高分子。氧分子可以通過這個(gè)縫隙滲入水體。如果是沒有氧氣屏障的普通塑料管，氧氣滲透率為100%(相當(dāng)于每2天換一次新水的整個(gè)系統(tǒng))。如果加入氧氣屏障，其氧氣滲透率將降低99.6%(相當(dāng)于每125天換一次新水)。有氧運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)水體存在什么樣的危害？主要有兩種，一種是鋼存在時(shí)的腐蝕，即鋼產(chǎn)品存在于系統(tǒng)中，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的壽命；另一種是在水中，如果有氧氣存在，藻類很容易繁殖。凈水處理還含有大腸桿菌等微生物，在有氧條件下會(huì)繼續(xù)繁殖。作為地暖管道，可能十年只附著一層青苔，但在使用50年內(nèi)，這種膜容易堵塞管道，直接影響其導(dǎo)熱效率。在德國(guó)和一些歐洲國(guó)家，已經(jīng)強(qiáng)制要求加熱管必須有氧氣阻擋層。在我國(guó)的地暖規(guī)范中，也提到了建議，但是沒有強(qiáng)制執(zhí)行，因?yàn)閲?guó)內(nèi)生產(chǎn)的管道幾乎沒有隔氧層。規(guī)范中建議使用帶氧氣屏障的管道，或在水中加氧氣屏障。

真空管太陽(yáng)能集熱器和熱水儲(chǔ)水箱組成一個(gè)獨(dú)立的回路，由一個(gè)溫控柜控制，溫控柜有兩個(gè)溫控回路Wl和W2。Wl測(cè)量真空管太陽(yáng)能集熱器水箱溫度，W2測(cè)量熱水儲(chǔ)水箱水溫。當(dāng)Wl大于60℃時(shí)(溫度可由用戶設(shè)定，下同)，電磁閥1打開，延時(shí)幾秒鐘后啟動(dòng)熱水泵。當(dāng)Wl=W2時(shí)，電磁閥1和熱水泵關(guān)閉。當(dāng)W2為45℃時(shí)，要求(Wl-W2大于20℃才能開啟電磁閥1和熱水泵；當(dāng)Wl=W2時(shí)，關(guān)閉電磁閥1和熱水泵。當(dāng)W1=5℃時(shí)，打開電磁閥2，排出收集器中的水。

輔助能源、熱水儲(chǔ)水箱、地暖組成一個(gè)獨(dú)立的回路。輔助能源可以是燃?xì)庠?、電加熱器、熱泵等。，帶有一個(gè)熱水泵和兩個(gè)溫度控制電路F1和F2。Fl測(cè)量進(jìn)水口溫度，要求水溫低于40℃時(shí)，啟動(dòng)點(diǎn)火、通電等輔助能源；當(dāng)水溫高于40℃時(shí)，應(yīng)關(guān)閉輔助能源。F2測(cè)量地暖室內(nèi)溫度。當(dāng)室內(nèi)溫度高于22℃時(shí)，停止熱水泵，低于18℃時(shí)，啟動(dòng)熱水泵，使地暖系統(tǒng)循環(huán)。

熱水儲(chǔ)罐要求保溫性能高，進(jìn)出管道的所有節(jié)點(diǎn)都要采取非常好的保溫措施。溢流管采用單向閥。當(dāng)儲(chǔ)水箱中的壓力升高時(shí)，它會(huì)向外排水或排水。反之，當(dāng)壓力降至負(fù)壓時(shí)，不允許回吸外界空氣空。補(bǔ)排水管也是單向閥，要求當(dāng)儲(chǔ)槽內(nèi)壓力為負(fù)壓時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)充處理后的含氧量低的水。

地暖系統(tǒng)可以根據(jù)采暖面積大小決定分水器的類型和數(shù)量。同時(shí)要求有地暖的建筑保溫性能越高越好。

三、簡(jiǎn)易太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)

利用這個(gè)系統(tǒng)，我們可以改造現(xiàn)有的非集中供暖房屋。對(duì)于居住在城鎮(zhèn)住宅區(qū)的家庭來(lái)說，有的是地暖，有的是暖氣片。無(wú)論哪種加熱方式，都會(huì)有一個(gè)帶有溫控電路的燃?xì)庠钭鳛榧訜崮茉础Ｖ灰诿簹鉅t進(jìn)水口前串聯(lián)一個(gè)小型熱水儲(chǔ)水箱，儲(chǔ)水箱和帶有真空管的室外太陽(yáng)能集熱器組成一個(gè)簡(jiǎn)單的恒溫排水回路，就可以達(dá)到太陽(yáng)能加熱的目的。

對(duì)于廣大農(nóng)村家庭來(lái)說，這個(gè)系統(tǒng)可以更簡(jiǎn)單地使用。輔助熱源可以是家里做飯用的煤爐，可以補(bǔ)充一日三餐和燒水時(shí)的熱量。真正的空8平米左右恒溫排水太陽(yáng)能集熱器，完全可以滿足一個(gè)家庭的日常取暖需求。3 ~ 4年后即可收回全部投資。

太陽(yáng)能蓄熱供暖簡(jiǎn)介

太陽(yáng)能蓄能供暖分為日蓄能供暖、周蓄能供暖和季間蓄能供暖

A.當(dāng)天儲(chǔ)能加熱

同一天蓄能供暖是指利用太陽(yáng)能集熱器收集水箱中的熱能并儲(chǔ)存起來(lái)，以滿足建筑末端的供暖需求。

B.每周儲(chǔ)能加熱

周蓄能供暖是指利用太陽(yáng)能集熱器將一周的熱能收集到水箱中儲(chǔ)存，以滿足建筑末端的供暖需求。集熱器的面積根據(jù)一周的太陽(yáng)輻射量確定，水箱的容量略大于當(dāng)天蓄能供熱系統(tǒng)的容量。適合不常住的度假別墅。

C.跨季節(jié)蓄能供暖

跨季節(jié)蓄能供暖是指利用太陽(yáng)能集熱器將春夏秋季的熱能收集到水箱中儲(chǔ)存，以滿足建筑末端的供暖需求。集熱器的面積根據(jù)三季的太陽(yáng)輻射量確定，水箱的容量比同一天蓄能供熱系統(tǒng)的水箱大10倍左右。適合沒有足夠空間放置太陽(yáng)能收集器的別墅。

輔助能量的選擇

輔助能源介紹:燃油鍋爐、燃?xì)鉅t、生物質(zhì)鍋爐、燃煤鍋爐、電加熱、(內(nèi)置電加熱器或水箱外置電加熱器)、熱泵。

燃煤鍋爐啟停時(shí)間長(zhǎng)，難以調(diào)節(jié)出力，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制或無(wú)人值守，存在環(huán)境污染問題；

燃油、燃?xì)忮仩t易于控制、調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制運(yùn)行，但機(jī)房需要滿足消防要求；

熱泵運(yùn)行成本低，控制方便，但設(shè)備初投資高。另外，我國(guó)北方地區(qū)冬季使用的空空氣源熱泵的能效比很低。

電加熱設(shè)備易于安裝和控制，是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)最常用的輔助熱源，但運(yùn)行成本高，有時(shí)由于需要增加功率容量，系統(tǒng)投資大大增加。

選擇輔助熱源時(shí)，應(yīng)綜合考慮所有因素。

太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)輔助材料的選擇

1.管道

太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)中使用的管材和管件應(yīng)符合現(xiàn)行產(chǎn)品要求，管材的工作壓力和溫度不得超過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定的允許工作壓力和溫度。

太陽(yáng)能收集系統(tǒng)的管道可以是鋼管、薄壁不銹鋼、塑鋼熱水管、塑料和金屬?gòu)?fù)合管等。以乙二醇為主要成分的防凍系統(tǒng)不應(yīng)使用鍍鋅鋼管。

熱水管應(yīng)耐腐蝕，符合衛(wèi)生要求，一般為薄壁銅管、薄壁不銹鋼、塑料熱水管、塑料金屬?gòu)?fù)合管等。

設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在系統(tǒng)管道的必要位置設(shè)置排氣裝置、排水裝置、溫度計(jì)、壓力表、安全閥、膨脹罐等輔助設(shè)備。膨脹罐或減壓閥應(yīng)設(shè)置在封閉系統(tǒng)中。

2.管道絕緣

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的連接管、水箱和供水管應(yīng)保溫。常用的保溫材料有巖棉、玻璃棉、聚氨酯泡沫、橡膠泡沫等材料。

管道保溫材料的選擇有以下要求:

1).保溫產(chǎn)品的允許溫度應(yīng)高于太陽(yáng)能系統(tǒng)工作介質(zhì)的最高溫度。

2).保溫材料不宜使用有機(jī)材料，以免防蟲。腐爛，產(chǎn)卵，吸引老鼠。

3).應(yīng)采用吸濕性小、保水性弱、不腐蝕管壁的材料；室外管道保溫層應(yīng)加保護(hù)層，以防積水。

4).隔熱材料應(yīng)采用不燃和阻燃材料。符合GB50016《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求；電加熱器的絕緣必須使用不可燃材料。

3.太陽(yáng)能系統(tǒng)的效率與集熱器的類型和工質(zhì)的工作溫度密切相關(guān)。太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)的散熱部件根據(jù)以下原則選擇:

1).太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)應(yīng)以低溫輻射采暖系統(tǒng)為主。

2)水-空氣體處理設(shè)備和散熱器系統(tǒng)應(yīng)采用60-80℃高效太陽(yáng)能集熱器，如高效平板太陽(yáng)能集熱器或熱管太陽(yáng)能集熱器。該系統(tǒng)適用于夏熱冬冷或氣候溫和的地區(qū)。

3)熱風(fēng)供暖系統(tǒng)適用于低層建筑或局部需要供暖的地方。

4.低溫輻射供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)更適合低溫輻射采暖。供水溫度不應(yīng)超過60℃，供回水溫差應(yīng)在10℃左右，太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)供水溫度應(yīng)在35-50℃；加熱系統(tǒng)的工作壓力不得超過0.8兆帕..

地面結(jié)構(gòu)

地面結(jié)構(gòu)由地面或與土壤相鄰的地面、保溫層、加熱管、填充層、找平層和面層組成。與土壤相鄰的地面必須設(shè)置保溫隔熱層，保溫隔熱層的下部必須設(shè)置防潮層。與室外空氣直接相鄰的地板空必須有保溫層。衛(wèi)生間、洗衣房、浴室、游泳池等潮濕房間，應(yīng)在填充層頂部設(shè)置隔離層。當(dāng)工程允許地面按雙向散熱設(shè)計(jì)時(shí)，樓層之間的上層不設(shè)保溫層。

熱阻小于0.05㎡的材料。表層宜采用℃/W?；◢弾r、大理石、瓷磚的熱阻為0.02㎡。℃/W，木地板0.10㎡?！?W，毯的為0.15 ㎡。

保溫層采用聚乙烯泡沫塑料板，容重不小于20kg/m，抗壓強(qiáng)度不小于100kPa，導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.41w(m.℃)。保溫層的厚度應(yīng)符合下列要求:層間樓面保溫層不小于20毫米，與土壤或室外空空氣相鄰的樓面保溫層不小于40毫米。

不間斷伸縮縫應(yīng)鋪設(shè)在與內(nèi)外墻、立柱、大門等豎向構(gòu)件的交接處，伸縮縫寬度不應(yīng)小于20毫米。伸縮縫采用聚苯乙烯或高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料。當(dāng)建筑面積超過30㎡或邊長(zhǎng)超過6m時(shí)，應(yīng)設(shè)置伸縮縫，其寬度不應(yīng)小于8mm，伸縮縫應(yīng)采用高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料或填充彈性膨脹膏。

結(jié)束