王强：太阳能空气集热采暖的实践

2018中国太阳能产业与经济发展（北京）论坛暨首届“中国太阳能优良部品”颁奖盛典在京盛大召开

王强：太阳能空气集热采暖的实践

河北沃德沃姆新能源科技有限公司董事长王强

河北沃德沃姆新能源科技有限公司董事长王强现场做《北方农村户用清洁采暖的调查与实践》主题演讲。他认为，所谓北方农村户用采暖是指在北方寒冷地区远离城镇不具备集中供暖的分散用户（分散、单体、四层楼以下）供暖。

1、房屋类型：多层楼房3～4层；平房。

2、应用类型：民居、办公楼、学校、敬老院 、幼儿园等。

3、单体每集热单元供暖面积平米200平方米以内。

通过两年对吉林、河北、内蒙古、山西、陕西、宁夏部分地区农村建筑节能性、居住现状、采暖需求调查走访：

1、建筑多数为37墙砖混结构，80%（非极寒冷地区）无建筑节能保温，建筑节能型差；

2、以村为单位在局部地区无序分布，建筑户型结构各异；

3、生活能源供应以散煤、秸秆为主，电力配置落后，集中燃气配套基本无从谈起；

4、随着国家城镇建设推进，中、青年人外出务工等因素，实际在家人数、实际需要供暖面积，同在册人数，建筑面积差距巨大（局部地区超过50%）；

5、采暖习惯要求：过得去、少花钱、采暖系统随意开关；

随着城乡人们可支配收入水平的提高，生活用能量在逐步提高，在河北省农村室温要达到14℃以上，60平米采暖面积，采暖生活热水两项每个家庭每年至少要消耗煤炭2.5吨工业煤（5000大卡）。

河北省农村常住农户1079万个，照此启动，每年需要：

原煤3110.4万吨，折标煤2221.7万吨，

运输需要载重量20吨运输车辆155.5万辆次。

这些煤炭消耗量折成电力需要1555.2亿度电力；

这些煤炭消耗量折成天然气需要192亿自然立方米。

社会现有能源供给能力难堪重负，需要另寻途径。

会议现场，王强还对2017年冬季太阳能空气集热采暖项目进行了分析介绍。

1、本项目位于石家庄平山地区，农户居住区域冬季采暖120天，每天24小时提供采暖，建筑墙体370mm，无墙体保温，单层窗户无隔热，采用太阳能空气集热采暖+电辅助加热方式。

2、供暖面积：100㎡，供暖设计温度14℃，设备稳定性：良好。

3、地理位置及气象参数：石家庄平山地区属于太阳能资源丰富的二类区域，石家庄平山（地理坐标：北纬38°25′，东经114°2′），属暖温带半湿润季风大陆性气候，全年平均气温为12.7℃，年平均风速2.2m/s年平均总辐照量：5000MJ/㎡，年平均日照时数：2611h。

4、室外平均温度-3.2℃、极端最低温度-17.9℃。

5、太阳能集热器、规格型号（每组集热器φ58-1800-50）、数量4组/户、设备运行规律：智能控制，自动切换供热模式。

6、制热量100W/㎡，系统综合能效比COP 3.8。（消耗实际电能同需要电能之比）

7、风机250W+80W，末端风机电加热功率1.5-2kW。

8、单位取暖面积建设费用（187元/m2）含末端改造。

9、电实际总消耗量：7596kW·h/100㎡，单位取暖面积折合标煤量 933.55千克（9.34千克标煤/m2）。

10、电费、人工费、固定资产折旧（10年折旧）、其它等分项费用，单位取暖面积运行费用（9.83元/m2）

11、与燃煤锅炉相比节能减排量：节约标准煤2605kg，减CO26354kg减排粉尘1771kg，无污染物排放。

数据分析

1、引用并计算：

1）采暖面积80㎡，制热量100W/㎡，采暖天数120天，全天24小时供暖；

依照上述条件计算，供暖期总供暖能耗：

80×100×24×120÷1000=23040（kW·h）

2）风机250W+80W，供暖期平均每天按运行7小时计算；

依照上述条件计算，供暖期风机总能耗：

（250+80）×7×85%×120÷1000=235.6（kW·h）。

3）电实际总消耗量：7596kW·h/100㎡。

供暖期风机总能耗，为此得出：80㎡建筑供暖期电辅助量为

7596－235.6=7360.1（kW·h）。

有电费补贴：7360.1kW·h×0.12元=883元

235.6kW·h×0.36元=84.82元

883+84.82=967.82元

无电费补贴：7360.1kW·h×0.32元=2355.23元

235.6kW·h×0.56元=131.94元

2355.23+131.94=2487.17元

2、数据分析

1）太阳能集热器、规格型号（每组集热器φ58-1800-50）、数量4组/户、设备运行规律：智能控制，自动切换供热模式。

2）引用系统运行原理图

3）解读运行原理图

通过对系统运行原理图分析：太阳能集热系统由4组集热器组成，吸热、传热介质为空气，集热器通过热风管道、风机与室内房间风道相通。集热器吸收太阳光照，加热集热器中的空气，当空气升温到设定温度后启动风机，风机将热风送入采暖房间，并将房间的冷空气抽出，送入太阳集热器加热升温。

根据系统运行原理可以理解：白天有日照时，在集热器中被加热的空气达到某一设定温度时，风机一直是工作的；当夜间、或阴天、或日照不能将空气加热到设定温度时，可自行启动电加热器加热空气，再通过风机将被电加热器加热了的空气送入房间取暖。

（2）平山县东回舍镇自2017年11月15日进入供暖期，至2018年3月15日止，总计120天。晴天90天，太阳能系统可吸收太阳光照全白天工作；阴雪雨天气9天，太阳年系统出力很少，估计不会超过供暖负荷的15%，以此确定阴雪雨天（白天）电辅助供暖时间9×10×85%=76.5（h）；半阴天气21天，太阳能系统处理按照50%估算，多云天气的白天电辅助供暖时间21×10×50%=105（h）。

（3）供暖期电辅助供暖累计时间：

1200+76.5+105=1381.5（h），折合57.56天。

即：100㎡石家庄市平山县山区农村单层建筑，在120天的供暖期内，提供的4组太阳能集热器供暖，其有效累计供暖时间约为62.44天。

5）建筑能耗

（1）通过上述计算，在57.56天需要由电加热提供的供暖时间内，总耗电7360.1KWh，每日平均耗电127.87KWh。

（2）据此得出该农村建筑的采暖耗热量指标：

127.87÷80÷24×1000=66.6（W/㎡）。

（3）建筑采暖期采暖总耗热量：

66.6×80÷1000×24×120=15344.6（kW·h）。

6）太阳能出力

15344.6-7360.1=7984.5（kW·h）。

7）太阳能保证率

7984.5÷15344.6×100%=52.03%。

8）太阳能系统有用热能转换率

（1）太阳能集热系统平均每一天的有效转换热量：

7984.5÷120=66.54（kW·h）。

（2）采暖期集热器接收面平均太阳全辐射辐照量： 15.2×4×4.8÷3.6=81.07（kW·h）。

（3）系统有用热能的转换效率

66.54÷81.07×100%=82.08%。