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寒冷地區實(shí)施太陽(yáng)墻系統采暖的可行性及經(jīng)濟性研究論文
摘 要：隨著(zhù)我國經(jīng)濟的發(fā)展，能源消耗量逐漸增加，尤其是建筑耗能，寒冷地區采暖耗能在建筑總耗能中所占比例高達60%。傳統采暖方式存在熱效率低、污染大等弊端，易導致室內環(huán)境惡劣，影響人們的生活質(zhì)量，因而寒冷地區采暖成為建筑節能的重要課題。通常情況下，寒冷地區太陽(yáng)能資源較為豐富，而且太陽(yáng)能作為可再生資源，具有清潔、可利用率高等優(yōu)勢，太陽(yáng)墻系統借助太陽(yáng)能資源廣泛用于建筑節能中，文章將詳細介紹寒冷地區實(shí)施太陽(yáng)墻系統采暖的可行性，并分析其經(jīng)濟性，以便解決社會(huì )發(fā)展與能源供應的矛盾，實(shí)現經(jīng)濟與社會(huì )效益。
關(guān)鍵詞：太陽(yáng)墻；寒冷地區；經(jīng)濟型研究
1 寒冷地區采暖能耗與室內環(huán)境問(wèn)題
1.1 寒冷地區采暖能耗問(wèn)題
目前我國建筑能耗問(wèn)題較為嚴峻，尤其是寒冷地區采暖能耗。寒冷地區采暖以煤炭等化石燃料為主，燃燒率低，熱量易散失，污染當地生態(tài)環(huán)境。經(jīng)濟發(fā)展同時(shí)，人們生活水平不斷提升，對建筑取暖提出更高要求，造成建筑能耗日益增加，因而降低寒冷地區采暖能耗刻不容緩。
1.2 寒冷地區室內環(huán)境問(wèn)題
寒冷地區受取暖材料影響，室內空氣污染以“煤煙型”為主，農村地區，由于經(jīng)濟條件有限，再加上生活習慣影響，灶臺與火炕距離較近，燃燒煤炭時(shí)，易產(chǎn)生大量的二氧化碳、二氧化硫等有害氣體，對室內空氣質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。此外由于灶具原始，通風(fēng)設施較為落后，導致煙氣直接蔓延至室內，而農村地區燃料的利用率相對較低，為獲取能量需燃燒更多燃料，形成惡性循環(huán)，進(jìn)而加重室內污染。寒冷地區冬季持續時(shí)間長(cháng)，采暖強度大，室內污染程度高，嚴重威脅人們身體健康。
2 太陽(yáng)墻系統簡(jiǎn)介
太陽(yáng)墻系統屬于主動(dòng)式太陽(yáng)房采暖形式，對太陽(yáng)能利用率高，與室內環(huán)境關(guān)系聯(lián)系較為密切，同時(shí)將加熱后的新風(fēng)輸送至室內，從而實(shí)現采暖與通風(fēng)作用。
2.1 太陽(yáng)墻系統的構造
太陽(yáng)墻系統主要由新風(fēng)加熱和氣流輸送組成，其中新風(fēng)加熱系統由多孔集熱板、擋雨板以及腔體框架組成；而氣流輸送系統由風(fēng)機、風(fēng)管以及風(fēng)閥組成。其重要送風(fēng)形式是屋頂送風(fēng)，根據實(shí)際情況也可實(shí)現地板下送風(fēng)。太陽(yáng)墻系統核心部分是多孔集熱板，材料多為鍍鋅鋼板，其表明為選擇性涂層，一般為深色，對太陽(yáng)輻射吸收率較高。
2.2 太陽(yáng)墻熱風(fēng)系統原理
在采暖時(shí)期，多孔集熱板通過(guò)吸收太陽(yáng)輻射將腔體內空氣加熱，腔內與外界空氣由于密度差異而產(chǎn)生浮力，并通過(guò)風(fēng)機形成負壓。室外新鮮空氣進(jìn)入集熱腔體形成對流而升溫。屋頂風(fēng)機抽出腔體頂部的高溫新風(fēng)，并將其輸送至采暖房間。夜間集熱腔中空氣吸收散失的熱量，其溫度高于室外，可充分發(fā)揮隔熱保溫作用。在過(guò)渡季節，不需要加熱空氣時(shí)，太陽(yáng)墻系統具有通風(fēng)作用，從而凈化室內空氣。
3 寒冷地區實(shí)施太陽(yáng)墻系統采暖的可行性
寒冷地區實(shí)施太陽(yáng)墻系統采暖應與當地的實(shí)際情況相結合，文章以東北地區為例，并結合當地氣候、住宅以及生活習慣等，對太陽(yáng)墻系統采暖的可行性進(jìn)行分析。
3.1 寒冷地區氣候特點(diǎn)
東北地區緯度較高，屬于濕潤、半濕潤的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，北面臨近西伯利亞，因而冬季氣溫低于同緯度其它地區。此外該地區地勢西高東低，導致冬季寒冷漫長(cháng)，但日照充足。該地區每年太陽(yáng)輻射總量為115～135千卡/cm2，經(jīng)中國氣象局統計，該地區日照時(shí)間超過(guò)2500h，太陽(yáng)輻射量大，且持續時(shí)間長(cháng)，為太陽(yáng)墻系統的采暖實(shí)施提供了便利條件。
3.2 寒冷地區建筑特點(diǎn)
寒冷地區住宅通常坐北朝南，以中小戶(hù)型為主，多為單層和坡屋頂。從外觀(guān)上看，只有一棟農宅，并且庫房與廚房均包含在內，其主要類(lèi)型有獨棟建筑和聯(lián)排建筑，主要原因是方便集中取暖，同時(shí)可減少外維護結構。坡屋頂有助于排除積雪。而太陽(yáng)墻系統建于南側，可增加太陽(yáng)墻有效面積，并能有效提高集熱量。除外窗外，太陽(yáng)墻覆蓋正面南外墻，且集熱腔體頂部與屋頂高度一致，有助于加熱的新風(fēng)進(jìn)入指定房間。最大限度增加南側太陽(yáng)墻，可充分吸收太陽(yáng)輻射，增加熱效能，從而保持室內溫度。
3.3 太陽(yáng)墻集熱系統的設計
太陽(yáng)墻系統集熱板主要由多孔材料、表面涂層組成，多孔板面為褶皺狀，并且具有規則，凹陷的小孔有利于新風(fēng)滲透。集熱腔體的支架以細薄貼片為主，對減少對熱流損失，腔體、送風(fēng)管等關(guān)鍵部位均采用絕熱材料，并做保溫處理，此外整個(gè)系統進(jìn)行密閉。腔體四圍由側板包圍，側板與南外墻均使用聚氨酯泡沫進(jìn)行保溫。側板、背板、管道等連接處均進(jìn)行密封，從而保證腔體氣密性。板材表面是選擇性涂層，且顏色多為深色，能夠有效吸收太陽(yáng)輻射，為寒冷地區取暖創(chuàng )造有利條件。
4 寒冷地區實(shí)施太陽(yáng)墻系統采暖的經(jīng)濟
4.1 太陽(yáng)墻系統
通過(guò)吸收太陽(yáng)輻射，達到采暖效果，寒冷地區太陽(yáng)能資源較為豐富，并且是可再生資源，能被充分利用。有資料顯示，太陽(yáng)墻系統集熱效率高達50%，隨著(zhù)太陽(yáng)輻射的增加而升高。與傳統采暖方式相比，可有效節約能源，降低能耗，最大限度滿(mǎn)足取暖需求。
4.2 太陽(yáng)墻系統結構
相對簡(jiǎn)單，安裝時(shí)耗費人力資源較少，且造價(jià)低廉。集熱性能幾乎不受板材特性影響，因而可采用成本較低材料制作，進(jìn)一步降低成本。相對于傳統采暖材料而言，每平方米每年可節約30美元。
4.3 由于技術(shù)進(jìn)步，太陽(yáng)墻系統能夠與建筑進(jìn)行有效結合
通過(guò)光熱轉換，可充分利用太陽(yáng)輻射，滿(mǎn)足各種建筑需求，從而節約建筑改造費用，實(shí)現其經(jīng)濟價(jià)值。
寒冷地區采暖能耗問(wèn)題日益嚴峻，隨著(zhù)太陽(yáng)墻系統的發(fā)展，其逐漸取代傳統取暖方式，減少煤炭等化石燃料使用，降低污染，并提高室內空氣質(zhì)量。太陽(yáng)墻系統主要利用太陽(yáng)輻射達到取暖目的，能夠有效降低能耗，節約經(jīng)濟，實(shí)現生態(tài)和社會(huì )效益。
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