隨著人民生活水平的提高，熱用戶對(duì)供熱提出更高要求，如提高室內(nèi)溫度、增加供熱時(shí)間、供應(yīng)生活熱水等。供熱企業(yè)面臨新供熱技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，傳統(tǒng)供熱市場(chǎng)的份額和利潤(rùn)空間被壓縮。開拓新的供熱市場(chǎng)已經(jīng)成為供熱企業(yè)確保利潤(rùn)和提高可持續(xù)發(fā)展能力的必然選擇，但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，會(huì)使供熱能耗在現(xiàn)有基礎(chǔ)上大幅提高，導(dǎo)致供熱成本相應(yīng)提高。為解決這一難題，供熱企業(yè)應(yīng)采用新型能源利用技術(shù)，引入其他低成本熱源。太陽能引起了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注，而且近年來我國(guó)科研人員對(duì)太陽能用于建筑供熱進(jìn)行了相應(yīng)的研究。本文對(duì)采用以太陽能熱源系統(tǒng)與集中供熱熱源聯(lián)合供熱的運(yùn)行調(diào)節(jié)進(jìn)行研究。

提高經(jīng)濟(jì)效益的措施

我國(guó)供熱企業(yè)基本采用以冬季供熱、夏季檢修為主的運(yùn)行模式，開展多元化經(jīng)營(yíng)產(chǎn)生的效益十分有限，不易形成相互拉動(dòng)、相互依托的良性發(fā)展態(tài)勢(shì)。而且有限的企業(yè)資源很容易被過度分散、削弱，從而阻礙企業(yè)的發(fā)展。供熱企業(yè)要通過多元化經(jīng)營(yíng)提高經(jīng)濟(jì)效益，必須圍繞用戶的需求長(zhǎng)遠(yuǎn)謀劃、布局。建立健康的多元化經(jīng)營(yíng)模式可從以下兩條途徑人手。增加供熱時(shí)間。由于我國(guó)供熱企業(yè)在供熱方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，因此要擴(kuò)大市場(chǎng)份額應(yīng)充分利用此優(yōu)勢(shì)，最簡(jiǎn)單的方法即增加供熱時(shí)間，在現(xiàn)有的供熱時(shí)間的基礎(chǔ)上分別提前、延后這段時(shí)間內(nèi)晝夜溫差較大，夜晚較冷，室內(nèi)熱舒適性較差，因此僅在夜間供熱也將大大改善室內(nèi)熱舒適性，而且可增加熱費(fèi)收入供應(yīng)生活熱水。由于生活水平的逐漸提高，熱水器正在成為居家必備的生活設(shè)施，但電熱水器的使用成本太高，燃?xì)鉄崴靼踩暂^差，普通太陽能熱水器自動(dòng)化程度太低且冬季使用效果不佳。因此，在供熱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)，具有其優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)力，任何家用熱水器產(chǎn)品都無法與之比擬。

存在問題

集中供熱熱源大多為區(qū)域供熱鍋爐房或熱電廠，由于生活熱水的使用具有明顯的峰谷特性，如果直接利用集中供熱熱源作為制備生活熱水的熱源，當(dāng)峰谷期轉(zhuǎn)換時(shí)供熱管網(wǎng)會(huì)受到因熱負(fù)荷急劇變化產(chǎn)生的交變熱應(yīng)力沖擊，會(huì)嚴(yán)重影響供熱管網(wǎng)的使用壽命，特別對(duì)大型供熱管網(wǎng)尤為明顯。由于谷段時(shí)間較峰段時(shí)間長(zhǎng)得多，如果始終保持供熱管網(wǎng)內(nèi)較高的熱水溫度，會(huì)導(dǎo)致較高的熱損失，因此集中供熱熱源不宜直接作為生活熱水熱源。當(dāng)然還可以在各熱力站內(nèi)建蓄熱裝置作為生活熱水熱源，但蓄熱裝置的造價(jià)較高、占地較大。集中供熱系統(tǒng)的熱惰性較大，用于供應(yīng)生活熱水時(shí)反應(yīng)遲緩也是難以解決的問題。由于標(biāo)準(zhǔn)供暖期前、后晝夜溫差較大，如果直接利用集中供熱熱源作為這段時(shí)間的供熱熱源，供熱管網(wǎng)也會(huì)受到交變熱應(yīng)力沖擊。太陽能熱源系統(tǒng)與集中供熱熱源組成的聯(lián)合供熱系統(tǒng)是解決以上問題的有效辦法。

太陽能熱源系統(tǒng)

全天候真空集熱管是太陽能熱源系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置，已獲得國(guó)家實(shí)用新型專利。 根據(jù)不同用戶的供暖熱負(fù)荷、供熱介質(zhì)流量、生活熱水出水溫度等參數(shù)，將一定數(shù)量的全天候真空集熱管組合成集熱蓄熱單元，將集熱蓄熱單元固定在一個(gè)堅(jiān)固的框架中就成為板狀集熱器。板狀集熱器中每根全天候真空集熱管的供熱換熱盤管的進(jìn)水管、出水管分別并聯(lián)或串聯(lián)后與供熱系統(tǒng)連接，生活熱水換熱盤管的進(jìn)水管、出水管分別并聯(lián)或串聯(lián)后與生活熱水系統(tǒng)連接。定型相變蓄熱材料具有吸、放熱時(shí)溫度不變的特點(diǎn)，這是實(shí)現(xiàn)輸出水溫自動(dòng)恒定的基礎(chǔ)，也使得太陽能熱源系統(tǒng)具備了更高的吸熱、蓄熱效率。定型相變蓄熱材料與各換熱盤管內(nèi)的介質(zhì)之間不存在傳質(zhì)過程，因此可保證生活熱水的衛(wèi)生。

太陽能熱源系統(tǒng)是由板狀集熱器組成的平板化系統(tǒng)，可固定在建筑的外墻或屋頂上。由于全天候真空集熱管能夠真正實(shí)現(xiàn)熱量的即接收即儲(chǔ)存，幾乎沒有傳遞過程熱損失，而且保溫性能很好。

太陽能熱源系統(tǒng)與家用太陽能熱水器的區(qū)別主要表現(xiàn)在

 ①具有集熱、蓄熱的功能，不需配備專用的大型蓄熱水箱，大大降低了系統(tǒng)造價(jià)；

 ②具有自動(dòng)恒定出水溫度的能力，最大限度地簡(jiǎn)化了控制、調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使太陽能熱源系統(tǒng)的可靠性更高，使用更簡(jiǎn)便；

 ③可安裝在建筑物立面上，占地面積幾乎可以忽略；

④為了保證生活熱水的衛(wèi)生，生活熱水、供熱換熱盤管完全獨(dú)立，但二者之間又具有較高的傳熱能力，使熱量可以根據(jù)用戶的需要在生活熱水用熱與供熱用熱之間方便靈活地分配。

聯(lián)合供熱系統(tǒng)及運(yùn)行調(diào)節(jié)

1 聯(lián)合供熱系統(tǒng)

每個(gè)用戶均安裝了太陽能熱源系統(tǒng)，圖中只給出一個(gè)用戶的聯(lián)合供熱系統(tǒng)連接方式。供熱換熱盤管與進(jìn)戶支管連接，連接處裝有電動(dòng)三通球閥。生活熱水換熱盤管與用戶的生活熱水管和自來水管連接并裝有電動(dòng)球閥。聯(lián)合供熱系統(tǒng)中使用個(gè)電動(dòng)球閥的目的是方便供熱公司對(duì)生活熱水及供熱系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程集中管理

2 嚴(yán)寒及太陽輻射不足時(shí)，太陽能熱源系統(tǒng)在吸收太陽輻射熱量的同時(shí)必須從供熱系統(tǒng)中獲取一定熱量才能滿足用戶每天的生活熱水用量。白天，電動(dòng)三通球閥的太陽能熱源系統(tǒng)一端相對(duì)開度增加，太陽能熱源系統(tǒng)蓄熱。夜晚，電動(dòng)三通球閥的太陽能熱源系統(tǒng)一端關(guān)閉，太陽能熱源系統(tǒng)停止蓄熱，供熱熱源全力供熱。此時(shí)電動(dòng)球閥打開，自來水經(jīng)過電動(dòng)球閥由太陽能熱源系統(tǒng)加熱后供用戶使用。如果太陽能熱源系統(tǒng)得熱量充足，白天電動(dòng)球閥也可以打開，全天向用戶供應(yīng)生活熱水。

供暖期前后，供熱管網(wǎng)處于停運(yùn)狀態(tài)，熱量將全部來自于太陽能熱源系統(tǒng)。白天，電動(dòng)球閥關(guān)閉停止供應(yīng)生活熱水中午用水高峰時(shí)段可打開，電動(dòng)三通球閥的太陽能熱源系統(tǒng)一端關(guān)閉，太陽能熱源系統(tǒng)吸收太陽輻射熱量。夜晚，電動(dòng)球閥打開，制備生活熱水。電動(dòng)三通球閥的散熱器一端關(guān)閉，循環(huán)泵啟動(dòng)，供熱介質(zhì)經(jīng)太陽能熱源系統(tǒng)換熱后進(jìn)入用戶散熱器。當(dāng)用戶同時(shí)使用大量生活熱水時(shí)，會(huì)影響供暖效果。

當(dāng)聯(lián)合供熱系統(tǒng)切換至太陽能供熱模式后，即變成以太陽能熱源系統(tǒng)為熱源的供熱系統(tǒng)，其特點(diǎn)為：每個(gè)用戶的可用熱量一定，用戶可自行選擇供熱或供應(yīng)生活熱水，甚至可將熱量暫時(shí)儲(chǔ)存在太陽能熱源系統(tǒng)內(nèi)隔天再用。這樣可滿足用戶個(gè)性化的需求，避免了多用戶爭(zhēng)搶用熱現(xiàn)象的發(fā)生。充分發(fā)揮了由供熱部門集中管理太陽能熱源系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，確保了太陽能熱源系統(tǒng)可靠、高效率地工作，并延長(zhǎng)了其使用壽命，降低了用戶的使用、管理、維護(hù)難度。

不需要在用戶端安裝循環(huán)泵，從而避免了噪聲、振動(dòng)，保證了較高的使用舒適度以太陽能熱源系統(tǒng)為熱源的供熱系統(tǒng)的供熱效率很高，供熱介質(zhì)經(jīng)太陽能熱源系統(tǒng)換熱后進(jìn)人用戶散熱器，放熱后才進(jìn)入?yún)^(qū)域供熱管網(wǎng)。區(qū)域供熱管網(wǎng)的供、回水溫度幾乎相等且較低，溫度高的管段全部在用戶室內(nèi)，因此熱損失很小。以集熱面積為的板狀集熱器為例，當(dāng)夜間室外平均氣溫為5℃左右時(shí)，在滿足室內(nèi)溫度的條件下，太陽能熱源系統(tǒng)能向面積為30 m2的房間連續(xù)供熱10 h以上。

其他時(shí)段，完全以制備生活熱水為主。這些時(shí)段由于太陽輻射充足，太陽能熱源系統(tǒng)吸收的熱量完全可以滿足用戶對(duì)生活熱水的要求。供熱部門只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的維護(hù)管理即可保障太陽能熱源系統(tǒng)的正常運(yùn)行。特別是盛夏季節(jié)，太陽輻射熱超過太陽能熱源系統(tǒng)的采集能力時(shí)，供熱部門可控制供熱系統(tǒng)逆向循環(huán)，為太陽能熱源系統(tǒng)降溫，從而保證了太陽能熱源系統(tǒng)的安全和使用壽命。單純制備生活熱水的時(shí)段較長(zhǎng)，其中大部分時(shí)間供熱系統(tǒng)都處于停運(yùn)狀態(tài)，因此供熱單位有充足的時(shí)間進(jìn)行供熱設(shè)備的檢修工作。

聯(lián)合供熱系統(tǒng)的特點(diǎn)

 ①增加供熱時(shí)間時(shí)，供暖期前后的白天太陽輻射較充足，板狀集熱器可獲得足夠的能量來滿足夜晚的供熱耗熱量。由于熱量來自太陽，供熱成本會(huì)大幅降低，因此即使這些時(shí)段僅夜晚供熱，其經(jīng)濟(jì)效益也很可觀，而且可有效減緩管網(wǎng)受到的交變熱應(yīng)力沖擊，延長(zhǎng)其使用壽命。

 ②供暖期內(nèi)，太陽能熱源系統(tǒng)可以直接吸收一部分集中供熱熱源的熱量用于制備生活熱水，解決了因冬季太陽輻射不足導(dǎo)致的太陽能熱源系統(tǒng)無法正常使用的難題。

 ③夏季的生活熱水供應(yīng)量可達(dá)到冬季的2倍以上，單獨(dú)用太陽熱源系統(tǒng)完全可以滿足全天供應(yīng)生活熱水的要求，還會(huì)有大量剩余，這恰好成為吸收式制冷機(jī)組的理想熱源，為低成本集中供冷打下基礎(chǔ)。夏季供應(yīng)生活熱水，結(jié)束了傳統(tǒng)的供熱企業(yè)季節(jié)性經(jīng)營(yíng)的歷史，開始進(jìn)入多元化經(jīng)營(yíng)階段。

太陽能熱源系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)、環(huán)保、安全、不占用土地等特點(diǎn)，是可直接安裝在城市居民小區(qū)中的新型熱源系統(tǒng)，是供熱企業(yè)未來的理想熱源之一。它具有與區(qū)域供熱鍋爐房或熱電廠熱源顯著的互補(bǔ)性，特別是在解決用戶不同的用熱需求上。通過科學(xué)地設(shè)計(jì)，太陽能熱源系統(tǒng)與集中供熱熱源組合能為供熱企業(yè)開創(chuàng)更廣闊的市場(chǎng)，創(chuàng)造更高的效益及更好的供熱效果。