一体化集热屋面太阳能空气供暖的技术经济性

针对北京村镇单层民用住宅(建筑面积为74 m^2),设计建造采用一体化集热屋面的太阳能空气供暖系统。介绍太阳能空气供暖系统的主要装置、系统流程与运行模式,对集热屋面、地面混凝土蓄热层(以下简称蓄热层)的做法进行详述。在自动控制模式(全天供暖)下,以2017年12月14日—15日、20日—21日、27日—28日、30日—31日作为测试日(分别定义为测试日1～4,测试时间为当日8:00至次日8:00),对各测试日的集热屋面集热效率、太阳能保证率、耗电量、室内温度、室外温湿度、噪声、蓄热层表面温度进行计算与实测。将4个测试日作为样本数据,测算北京典型年供暖期的平均日电费。研究发现:各测试日的集热屋面集热效率分别为19.90%、26.34%、25.26%、25.79%,太阳能保证率分别为12.89%、54.04%、30.42%、42.04%。测试日集热屋面日总太阳曝辐照度越高,太阳能空气供暖系统的耗电量越低。各测试日室内温度均在15℃以上,满足设计要求。测试区域的蓄热层表面平均温度为22.7℃,具有一定的辐射供暖效果。测试期间用户对噪声情况的评价为可接受的噪声水平等级。太阳能空气供暖系统的造价为2.7×10~4元,其中施工费约占27%,其余为材料费。根据4个测试日的集热屋面日总太阳曝辐照度,将北京市典型年供暖期的日总太阳曝辐照度划分为4个区间,根据各区间对应的测试日电费及时间,采用加权平均的方法对北京市典型年供暖期的平均日电费进行测算。北京市典型年供暖期的平均日电费为18.53元,折合单位建筑面积为30.05元/m^2。