【2019年整理】太阳能光热采暖电磁辅助加热系统

太阳能热利用系统辅助加热系统分析摘要：太阳能热利用系统作为清洁无污染的绿色能源，对光照依赖度较强，为了提高系统可靠性必须配置辅助加热系统。

本文就目前常见的几种辅助加热系统优劣势进行分析，以便在太阳能热利用系统的设计中更好地优化选择。

正文：太阳能热利用技术是指通过太阳能集热器将太阳辐射的光能转化为热能，将集热器内的水从低温加热到高温从而加以利用的技术。

随着太阳能热利用技术的发展和普及，集热器效率有了很大的提升，太阳能热利用系统已从原来提供热水用于洗浴，发展到供暖、发电、提供蒸汽。

太阳能热利用系统虽然有着清洁无污染等优点，但是本身也有局限性，其对天气条件具有强烈的依赖性，当遇到雨雪及冬季日照不足的天气时，太阳能热利用系统就难以收集足够的热能供日常使用，虽然很多系统可以配置一定的储热装置预先存储一些热量，但遇到连续阴雨等极端天气，系统的可靠性还是会受到质疑。

因此，一般的太阳能热利用系统都会配置一个或多个辅助加热装置，作为光照条件不足时的备份热源。

目前常见的辅助加热方法，根据热源区分，主要有电辅助加热、燃气辅助加热、空气源热泵辅助加热等；根据加热结构区分，可分为在线式加热、储热式加热等。

下面将对各种加热方式进行分析：一、电辅助加热电辅助加热是指利用电热装置（如电热棒、电热丝等）为太阳能热利用系统提供辅助加热的方式，也是目前最为常见的一种辅助加热方式。

电辅助加热可以灵活适用于在线式加热、储热式加热。

用于在线式的电辅助加热装置，一般安装于出水末端，对末端出水水温要求不高（40℃~60℃），且对电加热装置的瞬时功率要求较高。

其可自适应末端水温，当水温不足时进行在线加热使水温达到目标温度。

优点是结构简单，即开即用，更换方便；缺点是无法有效利用谷电进行加热，且需做好漏电保护。

用于储热式的电辅助加热装置，一般安装于储热水箱内部，或与储热水箱进行热循环。

根据应用场景的不同，可灵活配置加热功率。

安装于储热水箱内部的电辅助加热装置，成本低廉，但更换比较麻烦，需要排空储热水箱；安装于储热水箱外部的电辅助加热装置，需要另行配置热循环设备（中继水箱、水泵等）。

3.5辅助加热系统3.5.1辅助加热系统的选取3.5.2 选择辅助加热系统必要性分析3.5.3辅助加热系统的利用由于太阳能是一种不太稳定的新能源，经常会受地域气候因素对其的负面影响，从而使得我们不能每时每刻去获取太阳能源，尤其在雨、雪天中太阳能几乎不能利用。

因此，必须得同其他的能源的设备相结合进行联合使用，才可以保证较为稳定的热水供应，使得我们在有用水需求时能够有足够温度且水量充足的热水供应。

为了方便起见，将这种水加热设备统称为“辅助热源”，这样的加热系统称之为“辅助加热系统”。

辅助热源的作用是在太阳光照弱使得太阳能不足时作为太阳能热水系统的热能补充。

我们需要考虑到本太阳能热水系统在冬季时，会由于环境温度过低，光照不足，从而使得集热器不能够将热水加热到所需温度；以及若遇到阴、雪天气，集热器无法正常工作。

像这样在遇到太阳能不充足的天气、季节时，我们可以启动辅助加热系统，对储水箱进行加热保温，避免因为天气缘故而影响用户奶牛场挤奶设备的清洗。

在太阳能集热器无法正常工作时，我们可以通过辅助加热系统来加热水到所需温度，从而保证热水的正常供应。

故在太阳能热水系统中安装辅助加热系统必要性由此可见一斑。

目前在太阳能热水系统灵域主要的辅助加热方式有沼气锅炉加热，热风炉加热和电加热。

用沼气锅炉加热可使辅助加热系统和整个系统紧密结合，发酵产生的沼气，除了供应用户日常使用外，储存下来的便可以进行辅助加热，也解决了产气过剩而又无法直接排放的问题。

而利用热风锅炉加热循环水的原理与沼气锅炉相似，但热风锅炉的燃料更丰富，除了沼气外还能利用秸秆等作为燃料来供热，即使在沼气产量很低时也可正常工作，而沼气锅炉则无法运行。

比于上述两种辅助加热方式，电加热更为便捷。

同样电加热设备易于安装，控制方便，是太阳能热水系统最常用的辅助热源。

因此在本设计系统中，我们选择使用电加热设备做辅助加热系统。

根据电加热设备的规格标准我们选择使用功率为1500瓦的ABB L、类型的电加热器，该设备通电使用时大约每小时耗电量在1.5度左右。

太阳能采暖系统太阳能采暖系统是目前我国应用较为广泛的新能源建筑技术，充分利用太阳能将其转化成电能和热能为我们所用。

太阳能还有很大的发展空间，由于我们当前的技术有限，所用应用并不是很全面，利用不是很充分。

我们要积极主动的去研究，比如我们学校的芬兰小木屋安装的太阳能采暖系统，一层为太阳能地热系统，二层为人工取暖系统。

两个系统进行对比，得出结论，为我们日后的改进和建设工作提供了有力的数据依据。

(一)太阳能利用方式1.光热利用：它是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。

目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种。

太阳能发电：未来太阳能的大规模利用是用来发电。

利用太阳能发电的方式主要有两种：①光—热—电转换。

即利用太阳辐射所产生的热能发电。

一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。

前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。

②光—电转换。

其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。

2.光化利用：这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。

3.光生物利用：通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。

目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。

下面主要涉及的是太阳能的光热利用（太阳能采暖系统），利用太阳能进行采暖。

太阳能采暖系统由太阳能集热器（平板太阳能集热器、真空管太阳能集热器、U型管太阳能集热器、热管太阳能集热器）、水箱、连接管道、控制系统等辅材构成。

是指将分散的太阳能通过集热器，把太阳能转换成热水，将热水储存在水箱内，然后通过热水输送到发热末端，提供建筑供热的需求。

比如说我们生活中的地板辐射采暖，散热器采暖等等。

我们可以在建筑屋面或建筑旁能够摆放相应面积的太阳能集热器。

在利用太阳能的时候，应该满足一些必要的条件，才能充分利用太阳能进行采暖。

太阳能辅助加温系统在日光温室中的应用作者：刘文合盖世臣曲玉来源：《中国高新技术企业》2015年第03期摘要：太阳能资源具有其他能源所无法比拟的优点，关于太阳能，有科学家做过估算，其寿命还有大约34亿年的寿命，因此，可以说太阳能是取之不尽、用之不竭的资源。

而我国又具有丰富的太阳能资源，具有很好的开发条件和应用价值。

文章结合笔者多年工作经验，对太阳能辅助加温系统在日光温室的应用现状进行了整理和总结，希望在今后的应用过程中能够对出现的问题进行相应的改进和完善。

关键词：太阳能；辅助加温系统；日光温室；光热转换；光伏发电文献标识码：A中图分类号：S625 文章编号：1009-2374（2015）03-0063-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0223我国是太阳能资源使用最多的国家，具有非常丰富的太阳能资源，即便是在太阳能相对较弱的区域，其年辐射总量也和东京相差无几，甚至高于伦敦和汉堡这些利用太阳能较多的城市，在我国，有2/3的国土面积每年的日照时间都在2200小时以上，每年的辐射总量大约在3340～8360MJ/平方米，相当于110～250kg标准煤/平方米。

1 日光温室的定义日光温室又叫做暖棚，全称节能日光温室，是我国北方地区独有的一种温室类型。

是一种室内的、无需任何加热措施的温室，简单说即指，在最寒冷的季节，依赖太阳光达到并维持室内一定的温度，来满足蔬菜作物的生长需求。

该温室以轻质保温材料作墙体围护，采用轻型无柱装配式桁架，新型复合保温被作覆盖，实现了保温被的整体卷放。

它具有采光合理、保温性能好、室内作业方便、易于机械化作业等优点，是一种投资少、能耗低、见效快的设施。

本文研究的日光温室以水作为载热和蓄热介质，白天利用太阳能集热器加热水，热水经管道储存到保温水箱内，夜间经由管道将保温水箱内的热水循环至地下管道，直接对温室内土壤进行加热，以提高温室内温度。

2 太阳能资源的特点太阳能资源具有其他能源所无法比拟的优点，它具有无毒、无味、无污染、可再生、绿色环保等优点，分布广泛，无贫富之分，关于太阳能，有科学家做过估算，其寿命还有大约34亿年的寿命，因此，可以说太阳能是取之不尽、用之不竭的资源。

太阳能光热系统
太阳能光热系统是一种普及化的绿色能源利用方式，在日光照射
下通过光热效应将光能转化为热能，实现了对人们生活热能的利用和
获取。

该系统主要由光热吸收器、储热器、传热管和控制装置等组成，下面将从以下几个方面进行详细介绍：
1、光热吸收器：其作用是将太阳光能吸收，并将光能通过光热
转换器转化为热能，一般是由吸收体、反射膜和钢质板组成，具有良
好的吸热性能。

2、储热器：为了保证夜晚或阴雨天气中依然有热水供应，需要
设置储热器。

一般储热器采用球形或圆筒形，材质多为钢或铝等金属
材质。

对于家庭来说，储热量一般为100-200L左右。

3、传热管：太阳能光热系统中采用的传热管为真空管，主要作
用是在吸收和传递热量的过程中起到媒介的作用，确保吸收热量的高
效性和传递热量的效率。

真空管式传热管一般为两管式结构，内管是
吸收管，外管是玻璃管。

4、控制装置：这一部分通常为自动控制或半自动控制系统，由
程序控制太阳能光热系统运行的各个参数，使系统自动化、智能化。

控制装置主要包括感温器、检测器和其他配件。

太阳能光热系统是较为成熟的绿色能源利用方式，由于其无须任
何外部能源支持，仅仅依靠太阳能就能够实现能源转换和利用，所以
其使用成本很低，并且在未来的能源领域也将具有广阔的发展前景。

太阳能辅助电加热技术在宾馆生活用水系统中的应用【摘要】目前酒店、宾馆的生活用水主要依靠电能、燃气、柴油等进行加热，这些形式能源消耗较高，而充分利用太阳能进行加热，对降低企业的综合能耗具有重要意义。

文章论述了采用太阳能直接加热方式辅助电加热系统对生活用水进行加热的方法，并对该系统的组成、工作原理、设计、运行及应用效果进行了论述。

【关键词】太阳能利用电加热生活用水系统能耗1 引言太阳能一般是指太阳的辐射能量，它是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有清洁性、安全性、广泛性、免维护、资源充足及经济性等优点。

它为人类创造了一种新的生活形态，在长期的能源战略中具有重要地位。

利用太阳能辅助电加热技术加热生活用水以代替部分常规能源，在节约能源、降低消耗以及绿色环保方面具有重要的意义。

天津市地处华北平原东北部，年平均日照时数约为2732h，年太阳辐射量约为6000mj/（m2·a），具有良好的太阳能利用条件[1]。

2011年，经过四年的应用尝试与试验论证后，我们对原有的生活用水系统进行了改进，最终采取太阳能与电辅加热水箱组合来加热生活用水，大幅度降低了电能消耗，取得了较好的经济效益。

1 太阳能辅助电加热生活用水系统的组成及原理1.1 太阳能加热方式的选择利用太阳能加热生活用水可采用直接加热的方式。

直接加热的方式是生活用水直接进入太阳能集热器进行加热，此种方式便捷且加热效率高。

1.2 电加热方式的选择辅助电加热生活用水可采用直接加热和间接加热两种方式。

（1）直接加热。

水进入电加热系统中直接进行加热，此种方式热转换效率高，但由于所在地区生活用水碱性较高，系统长时间高效运转电加热管会结垢而降低热传导率。

（2）间接加热。

采用板式换热器，利用纯净水作为热介质，将电加热系统中的热能传递给蓄热储水箱中的水。

此方式有效降低了方式一中的结垢问题，但热转化效率较方式一低。

1.3 系统的组成及工作原理根据现场实际情况和应用要求，太阳能辅助电加热生活用水系统主要包括：太阳能集热系统、电加热系统、水路循环系统、蓄热储水系统、控制系统五个部分，其工作原理如图1所示。

专利名称：一种太阳能采暖系统专利类型：实用新型专利
发明人：张志永
申请号：CN201920886547.4申请日：20190613
公开号：CN210345631U
公开日：
20200417
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种太阳能采暖系统，包括集热器、第三温度传感器、水流开关、第一控制泵、生活用水管道、高位水罐、热能发电系统、第三控制泵、球阀、储热罐、第一温度传感器、第一电磁阀、第二温度传感器、第二控制泵、第二电磁阀、电磁热泵、原采暖管道和吸收机组。

集热器将摄取的能量充分释放并加已利用，且确保有效抗击高温、严寒，方便调节适应不同地区使用，电磁热泵保证该系统的热效率可以达到98.9％左右，有效提高工作效率，通过反馈信号自动学习、调整而形成智能化运行，优先使用太阳能热量，且太阳能不足时启动电磁热泵辅助加热系统，从而达到节能又恒温目的，夏季模式全自动开启发电或制冷。

申请人：张志永
地址：053000 河北省衡水市饶阳县留楚乡北空城村四区47号
国籍：CN
代理机构：北京壹川鸣知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：高小改
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