太阳能到底能不能实现人们期待中的采暖,有人说可以,有人说不行,众说纷纭。下面我来给大家进行一次科学的分析,并且结合实际的工程经验给大家得出一个准确的结论。我们先看看全国太阳能的分布图

全国太阳能辐射量分布图
从分布图中我们可以看出,一类、二类、三类地区都是太阳能较为丰富的地区,包含了我国大部分的地区,都是可以开发利用太阳能热水或太阳能采暖。太阳能热水系统我们这里就不探讨了,我们的热水工程效果很好,改天单独写一篇太阳能热水的文章给大家分享。北京地区属于三类地区,太阳能每平米年辐射量相当于1393-1625度电的热能,下面以北京地区能否实现太阳能采暖做一个分析,首先看一下北京地区各个月的太阳能辐射量(千卡/厘米2 )和每平米相对应的电能,如下表所示:

北京地区全年太阳能辐射量
根据上表,北京冬季四个月平均每平米太阳能辐射量于79度电的热量,常用的单块太阳能集热器集热面积为8平米,真空管集热器效率为80%,单块集热器每月可产79×8×80%=505度电的热能。一般住户安装6组集热器,冬季可产505×6×4=12120度电的热能。一般保温较好的建筑物按照70w/㎡的负载计算,负荷系数为0.6,每平米建筑面积冬季的用电量为 70瓦×24小时×0.6×120天=121度电。6组集热器可以驱动12120÷121=100㎡的采暖面积,结论为:1㎡太阳能集热器可以驱动2㎡的采暖面积。通过以上科学的计算北京地区冬季太阳能采暖是可行的,那么一类和二类地区的太阳能采暖效果会更好。
举一个通俗的例子,北方地区都有蔬菜温室大棚,晴朗天气日照充足,棚内温度在30度以上,夜间盖上保温层以后棚内温度也维持在16度左右,该例子说明完全依靠太阳能是可以满足采暖需求的。
以上是通过科学计算得出太阳能是可以满足建筑物采暖的,实际中又是什么情况呢,我们以四组太阳能集热器配一吨水箱,实现太阳能采暖,下图是太阳能采暖系统的实物图

普通太阳能采暖实物图
按照我们之前的结论,每平米集热面积可以带动2平米的采暖面积,以四组集热器为例,集热面积32平米,驱动采暖面积64平米。实际情况是热量并没有被有效利用,浪费50%以上,这就是为什么现在市场上太阳能采暖都失败的原因。
我们分析一下失败的原因,每支真空管内存储2.7升水,四组集热器200只管,加上四个联箱,总共600升水左右。集热器温度升高到50度进行采暖循环,也就是说集热器温度不低于50度,如果600升水在屋面过夜,第二天早晨集热器温度降为0度,损失的热量为34度电的热量,四组集热器一天产生65度电的热量,已经浪费了一半以上,失败就不可避免了。通过实际观察集热器温度冬季从0度上升到50度已经到中午了,跟我们预测的一样。这部分热量没办法利用,被浪费了。
下图是我研制的基于物联网远程控制的太阳能采暖系统,实现太阳能采暖,并取得了成功。该系统具备定时排空,定时循环功能,上面分析了失败的原因就是集热器内的水在屋顶过夜浪费了一半以上的太阳能热量。本系统通过手机APP自动控制打开排空阀,定时排空屋顶集热器内的热水,并回流到水箱,比其它太阳能采暖多利用一半以上的热量,定时循环又保证早上热水充满集热器,防止高温炸管。通过APP控制采暖泵工作时间,进行精确的热量释放,可以更好的实现太阳能采暖体验。

新型太阳能采暖系统原理图

采暖控制器
综上所述,太阳能采暖是完全可行的,成功的秘籍就是集热器一定要排空,否则浪费一半的热量,失败就不可避免了。另一个要点就是一定要采用明装风机盘管做为散热器,配合手机APP,进行采暖控制,这样效果最好。我们的太阳能采暖系统不仅冬季4个月提供采暖,10月份和4月份太阳能日照更加充足,可以保证屋内6个月的采暖需求,显著提高生活品质。
除了采暖功能,该系统水箱内通过盘管换热,对水质无污染的情况下全年提供生活热水,夏季出水温度80度以上,可以用于做饭,大量节约天然气。该系统3年左右收回成本,寿命15年以上。系统尤其适合于企业、学校、商业机构等对采暖时间较短的场景,别墅和保温效果较好的新型房屋效果更佳。

明装风机盘管

太阳能系统APP

实际运行项目

定时排空,定时循环

太阳能采暖实物图

太阳能采暖实物图

太阳能采暖实物图

太阳能采暖实物图
对太阳能采暖有兴趣的朋友,可以通过头条私信跟我联系,留下联系方式,我们共同探讨。