朱宁：太阳能空气采暖探索
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　　朱宁：太阳能空气采暖探索
　　北京四季通热能系统科技有限公司朱宁
　　尊敬的各位，领导各位来宾：
　　大家下午好！我是北京四季通热能系统科技有限公司朱宁，今天演讲的主题是“太阳能空气采暖探索”。
　　前面大家从样到面讲太阳能采暖很全面，我今天下午讲点的问题，讲得比较小，大家不要介意。
　　基本上这一次我们准备介绍迈能杯项目，再给大家汇报一下，在太阳能空气采暖方面的一些思考。我们这个项目很小，一共才40平米的小房子，但是这个小房子又很特别。它是密云园林绿化局管控站的一个房子，无市电和市政供水的护林用房。根据林业局要求，为护林员提供生活采暖，根据需要我们设计了独立的纯粹利用太阳-空气进行采暖的系统。
　　当时我们讨论的时，最早我们提供两套方案：第一套方案是基于太阳能空气采暖的，第二套方案是正在研发的技术，是基于全光伏热泵。当我们把两个方案的成本算来之后，发现两个成本不在一个量级上。大家看图，就知道为什么不在一个量级上？
　　这个系统大概分为两部分：第一种是在我们的南立面墙上，大概装了6平米的空气集热器。它负责维护白天的温度，当时采当使用。我们在屋面上布置两个4平米的空气集热器。房子屋面要把热储存在室内的两个蓄热装置上，这边有一个蓄热水箱，是给房子晚上睡觉采暖用的，另一个是给客厅用的。当然里面所有热源来自于太阳能，电力输送也来自于太阳能。
　　关于蓄热方式，说实话我觉得尤其是低温蓄热还可以，至于如何搞风蓄热，我查阅过资料没有多少人搞过，因为我们认为风都是不可蓄的。我们没有经验，所以做了两种方式试验。第一种方式，我们做了板式的水箱，水箱厚度很小，它是串联关系，风从这边过来，从这边出去。我们还在水箱方面做了一些保温，背面保温是为了保温，正面保温是为了散热散得慢一点。保温能维持多长时间呢？我们不知道，只有靠实验来验证它。
　　第二种方式，我们在墙里面埋了一些通风的管道，想通过墙来蓄热，这个效果怎么样呢？在后面可以看我们实验的情况。总体而言，我们总共用的集热器面积是16平米+6平米，光伏板还不大，一共大概用了200瓦的光伏板，用了2台风机。做了两个水箱，以及蓄热墙体积，理论上日均产热量，之前我们做过一些监测，冬天阳光取暖一天大概是2.5千瓦时。
　　我们可以看到，理论上白天我们可以产生多少热量呢？产生55千瓦时的热量，就是22平米的集热器。实际上产电量才100瓦时，我们用了1千瓦的电送出了55千瓦时的热，基本上实现了1：55，倍数放大了。这个光伏投资是很小的，我们可以简单算，假如要实现55千瓦时的热，想要依靠第二套方案光伏驱动，光伏的发电量应该是不低于20千瓦时的，光伏的面积就要是现在的20倍，在屋顶上本来就有困难。
　　我们为什么会配这么大的面积，总体来说我们这个太阳能保证率是100%，这个方案理论上晴天仅仅依靠太阳能100%保证采暖。当然在非采暖季的时候，我们可以从背面进风实现强制通风，还可以生产生活热水，这个生活热水是完全免费的，就是一点电都没有的。我们曾经做过一些测试，这个水与空气换热效率是很低的，效果怎么样呢？我们前期做了一些测试，测试数据还不错，反正能生个大概十几度吧，20度不到。
　　我们在这个项目做了很多测试，也获得了最佳测试奖。这个项目测试挺难的，因为测试过程中没有电。我们用的是直流的测试设备，自带电池，又为测试配了一块电。我们这个地方测什么呢？我们测南立面墙白天情况下出风口的流量，我们用德国的手持测试仪测的，测它的流量和温度。
　　从中可以发现它的一些特点，大家可以看到横置的集热器效果因为采光角度，效果更好一些。并不是中午温度高，温度就恒定。因为我的产品是光伏驱动的，早上起来太阳光不太强的时候，风也少，中午太阳光强的时候风也大，24小时范围内只要是晴天，增幅2度以内，基本上是不变的。
　　我们在墙里面打了很多眼，测墙的情况，我们做了这么一些测试。这是我们做的蓄热水箱，这是出口温度一天时间的变化，最高的时候大概能达到65度左右。这是它进口的温度，一天时间的变化，这是水箱蓄热的状态。说实话，这个项目刚开始保温不是特别好，大概有5、6米的管道，损失大概10度左右，我这个大概在75度左右，还不只10度，到后面55度左右。
　　这个测试我们把量算得是很准，这是一天散热的过程，这是我水箱进口的水温。橙色的是水箱出口的水温，黄色的是水箱中间的水温，底下灰色的是水箱底部水温。基本上风出口的温度和水箱底部的温度很接近，不到2度的差距，说明放热是放得很好的，热量已经全部存到水箱里面去了，实现当时设计的一个日表。蓄热墙的效果没有在水箱的效果好，后来我们和施工方了解了一下，里面的蓄热墙不是橡胶的，是砖垒的，这样和管之间的接触热阻比较大，实现的效果还是有差距的。
　　这是白天和晚上的一个温度变化，这个房间的测试数据是来自于刚刚建完房子时，不完全代表后续的数据。可以看到这个数据有变化和升温，房间温度才5度，最高的时候房间蓄热大概从5度开始，晚上保持在0度，外面温度在零下12、13度。我们的空气集热器主要有两大类，比如说我们主要有平板型和真空管型，当然各有各的优势。
　　比如平板型的优势，结构简单安装方便、安全，当然有一个问题，它的效率普遍比较低一点。因为在下侧流动的时候，基本上平流流动，难以形成稳流，也不均匀。如果在真空管流通，穿过吸热板放热效果很好，因为空气在集热板上层流动，形成对流，热水会很大。真空管效率很高，我查了相关数据，真空管数据将近80%，效率非常高。但是真空管压降非常大，阻力特别大。
　　我们在这个基础上，做了一个叫扰流型空气集热器。这是平板集热器，简单、方便、安全，美观。这是2平米的，这是4平米，空气是在直通管的里面流动的，等于空气和上面玻璃盖板没有流动。我们有两个核心技术：第一个是背板加保温，第二是我们在直通管里面加了扰流片，加了之后效率提高了不少。我们开发了三代产品，后面真正做的是第三代产品，第一代是用直通的玻璃管做，我们测的效率平均在40%左右。后来在玻璃管的基础上，我们开始做铝管加扰流板之后的效率，这时候提高到60%多。当我们把反射扰流和铝管都用上之后，这个时候提高到了70%左右的效率，效果还算不错。当然这个测试的结果并不代表官方数据。
　　我们的集热器倒是有个特点，第一它有强制扰流的，第二它既是管同时外表又是一个管，安全高效。另外我们的系统有一个很大的特点，系统流通阻力特别小。监测中心当时给我打电话，说怀疑自己的设备坏了，说我们不管怎么测几乎测不出压降，我们说我们的集热器降压几乎是0，基本上是直通管，本身就很小。这是我们的一个系统，这个系统直接通过通风机供到A、B、C类的房间里面去，多余的热可以到蓄热体里面来，蓄热体可以放热，多余的热可以到水箱里面来，通过空气集热器真正实现供暖和热水。
　　这个是参观瑞典的项目，瑞典用太阳能水集热器，这是是液态集热器，他们用来做火车的隔离围墙，而且效果特别好。我们受其启发，回来黄总就申请专利了，这个话确实不假。我们用了空气集热器做了幕墙，但这样有可能将来会带来一些道路的化雪的问题，瑞士用太阳能水集热器可能会对我们有所帮助，但是这个项目没有真正实施过。说实话，我更看好空气集热器，因为不需要考虑到动力问题和防冻问题，可能以后有机会的去做空气集热器。
　　我主要讲这么多，谢谢大家！
　　来源：IMSIA国际金属太阳能太阳能产业联盟
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