太阳能供暖系统设计
太阳能供暖系统是一种重要的节能技术，欧洲各国已经广泛推广，安装量逐年增长。

在国外，太阳能供暖已成为太阳能热利用的主要发展方向。

对于我国建筑节能也有着非常积极的作用。

太阳能供暖系统由热量提供部分、储热换热部分、热量使用部分和控制部分四部分组成。

与太阳能热水系统不同的是，太阳能供暖系统季节性使用明显，且供热需求量大，需要根据不同的供暖形式调整系统热媒温度。

同时，冬、夏平衡问题也需要考虑，夏季需求量小，冬季需求量大，需要充分利用太阳能资源。

太阳能供暖系统的运行原理是在供暖季提供部分供暖热量，非供暖季提供足量生活热水，全年充分利用太阳能资源。

系统通过太阳能集热循环和辅助加热循环来控制温度，实现供暖和生活热水的不同要求。

储热水箱由外层供暖水箱和内部热水箱组成，可以提高热水使用的舒适性和热水量。

太阳能供暖系统的安装和使用可以节约常规能源20％～60％，并且具有较好的经济效益。

在国外，每年新建太阳能供暖系统约12万个，全球的太阳能供暖系统每年提供的能量折合电力约为4.2万MWh。

因此，太阳能供暖技术是未来太阳能光热利用的新方向。

太阳能循环系统采用一次循环、排空系统，满足冬季防冻要求的同时提高了系统效率，降低了系统投资。

与国外的二次循环系统不同，本系统中的热水直接通过循环管路与太阳能集热器循环，取消了中间换热过程，提高了系统效率。

采用系统落空技术替代国外的防冻液防冻方式，简化了防冻过程，同时也减少了系统投资。

太阳能循环系统采用非承压系统，解决了夏季闭式二次循环系统高温、高压容易给系统管路和设备造成损坏的问题，提高了系统的可维护性和使用寿命。

相比国外闭式二次循环太阳能供暖系统，本系统更加可靠。

太阳能集热器和供暖方式的搭配是太阳能供暖系统能否有效运行的关键。

从得热性能和运行安全可靠性两方面考虑，选择合适的太阳能集热器和供暖方式至关重要。

根据太阳能集热
器的集热特性，平板型集热器在冬季和夏季的工作温度较低，集热效率接近于零，本身就解决了系统的过热问题。

因此，平板型集热器是太阳能供暖系统的最佳选择，同时也适合低温热水地板辐射供暖方式。

根据以上分析，得出结论：在一般寒冷地区，如果系统在夏季除热水以外没有热量消耗，最佳的太阳能供暖搭配是平板型集热器和低温热水地板辐射供暖。

这种搭配不仅符合太阳能集热器的集热特性，而且解决了系统在非供暖季的过热问题，确保了系统的长期运行安全可靠性。

对于太阳能集热器面积与供暖面积的配比，需要考虑太阳能的节能率、建筑的供暖负荷和系统的经济效益。

以北京地区为例，采用平板型集热器和低温热水地板辐射供暖系统，在不同配比下，太阳能系统在冬季供暖能耗中的节能比例如表2所示。

考虑热负荷指标为50W/m2的200m2建筑，采用平板型集热器，太阳能集热器面积与供暖面积在不同配比下，建筑的供暖耗热量、热水耗热量、太阳能的供热量及与电相比的系统回收年限如表3所示。

通过分析表2和表3，可以发现太阳能集热器面积与供暖面积的不同配比有以下两个特点：一是太阳能集热器面积增大，贡献率增加，但由于在非供暖季设备有更
多的闲置，其综合回收年限增加；二是节能建筑更适合采用太阳能供暖系统。

因此，太阳能系统的供暖贡献率宜取60％以下，太阳能集热器面积与供暖面积的配比应控制在1：5至1：10之间。

在北京市平谷区某村，共建设了71个单体别墅型太阳能
供暖系统，并于2005年12月至2006年1月进行了为期两周
的实际测试。

别墅采用太阳能+生物质供暖炉，结合低温热水
地板辐射供暖形式，提供居民冬季供暖和四季生活热水供应。

单栋建筑供暖面积接近200m2，供暖负荷指标约35W/m2，平
板型太阳能集热器面积每户28m2.测试结果显示，该系统的节
能效果显著，如图4所示。

测试表明，太阳能和辅助供暖炉的联合使用可以保证室内温度在18℃以上。

在夜晚，供暖系统停止运行，环境温度在-9～-5℃时，整个夜晚室温下降2～3℃。

停止辅助能源系统后，晴天室温可达到11～15℃，多云天气室温可达到10～12℃。

整个冬季运行表明，以平板型集热器组成的供暖系统，采用落空式防冻设计可以保证冬季系统安全运行，即使在意外停电情况下也可保证系统防冻。

3.太阳能供暖系统与建筑的结合
3.1安装方式
在实际的太阳能供暖项目中，太阳能集热器可以采用多种方式，例如嵌入屋面瓦中、安装在屋面瓦上、安装在南立面上、安装在大倾角坡屋面上等。

3.2注重和建筑同步设计
在实际工程项目中，如果在建筑设计时没有考虑太阳能系统的安装，在施工中会遇到各种问题，例如屋顶集热器安装预埋、管道布置、设备间选取、供水供电等。

因此，在建筑设计时必须同步考虑太阳能系统的设计和安装，以保证施工的顺利进行和系统的质量。

4.结论
4.1太阳能供暖系统冬季提供部分供暖热量，非供暖季提
供足量生活热水，方案切实可行，是今后太阳能光热利用的重要趋势之一。

4.2太阳能平板型集热器搭配低温热水地板辐射供暖系统是理想的组合方式，解决了太阳能供暖系统夏季过热的问题，最大限度地利用了太阳能资源。

4.3综合考虑供暖效果和经济效益，太阳能供暖系统的规模不宜太大，太阳能贡献率一般控制在60％以下，太阳能集热器面积和建筑供暖面积比值一般在1：5至1：10之间。

4.4节能建筑更适合采用太阳能供暖系统。