河北黑瓷老人太陽(yáng)能科技有限公司是以生產(chǎn)、研發(fā)陶瓷太陽(yáng)能集熱器的吸熱體、使用壽命、太陽(yáng)能與建筑一體化、太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)技術(shù)、夏季排空防過(guò)熱、冬季排空防凍、不使用防凍液、伴熱帶等一體的太陽(yáng)能企業(yè)，改變了現(xiàn)有光熱太陽(yáng)能的吸熱基理。本公司于 2018 年在位于唐山市曹妃甸工業(yè)區(qū)的生產(chǎn)基地建設(shè)了四棟低能耗獨(dú)立農(nóng)宅陶瓷太陽(yáng)能取暖系統(tǒng)的示范，房屋面積分別為 113 ㎡、153㎡、246 ㎡、305 ㎡，每個(gè)采暖季都對(duì)太陽(yáng)能采暖能耗、室內(nèi)溫度、輔助熱源用能情況都做如實(shí)記錄。 

      示范項(xiàng)目由 4 座獨(dú)棟的示范房組成，建筑結(jié)構(gòu)為磚混結(jié)構(gòu)，外墻、屋面分別采用 70mm、80mm 聚氨酯保溫層，地面保溫采用 60mm 聚氨酯保溫層，外墻保溫鋪設(shè)至室外地坪以下 300mm，外窗采用平開(kāi)式、雙層雙玻塑鋼窗，入戶門(mén)為實(shí)木保溫門(mén)，附加防風(fēng)門(mén)斗。供暖系統(tǒng)采用陶瓷太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)，末端通過(guò)地板輻射為建筑供暖。 

      1 號(hào)示范房的建筑面積 153m2，平頂單層住宅，3 室 2 廳 2 衛(wèi)，共安裝 26 塊太陽(yáng)能集熱器，集熱器總面積為 52m2，末端系統(tǒng)采用地板輻射，集熱器總面積與建筑面積比為 1:3。 

一號(hào)示范房

 

一號(hào)示范房室內(nèi)

      12 月 1 日～2 月 1 日期間，對(duì)以上建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行測(cè)試。實(shí)測(cè)室外環(huán)境空氣的平均溫度為-4.9℃，最低溫度-15.4℃；同時(shí)由于該項(xiàng)目臨近海邊，相對(duì)濕度較大，實(shí)測(cè)室外環(huán)境空氣的平均濕度達(dá) 60.25%。根據(jù)對(duì) 2 號(hào)示范房的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，室內(nèi)平均溫度為 20℃，滿足設(shè)計(jì)與居住條件要求。 

室內(nèi)外溫度記錄

      基于 2 號(hào)示范房測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)該系統(tǒng)的能耗狀況進(jìn)行分析，主要包括太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、水箱蓄熱系統(tǒng)、地暖蓄熱系統(tǒng)和末端供熱系統(tǒng)。 

      （一）太陽(yáng)能集熱系統(tǒng) 

      2 號(hào)示范房太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)主要由 20 塊陶瓷太陽(yáng)能集熱板組成。單塊太陽(yáng)能集熱器面積為 2.0m2，采光面積為 1.65m2；則合計(jì)集熱器面積 40.0m2，采光面積為 32.91m2。 

      根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，12 月 1 日～2 月 1 日期間，單位采光面積日均太陽(yáng)輻照量為11.8MJ/(m2·d)，總太陽(yáng)能輻照量?jī)H為 24382.1MJ。期間受大氣污染和空氣質(zhì)量影響，總體太陽(yáng)能輻照度不高，集熱器采光面上輻照度高于 800W/m2 的時(shí)間僅占0.03%，太陽(yáng)輻照度在 300W/m2 以下、300～500W/m2、500～800W/m2 的時(shí)間占比分別為 34.19%、27.84%和 37.95%。 

各太陽(yáng)輻照度區(qū)間的時(shí)間占比 

測(cè)試期間，太陽(yáng)能有用得熱量達(dá) 6089.6MJ，折算為 1691.5kWh；日均太陽(yáng)能有用得熱量為 96.7MJ/d，折算為 26.8kWh/d，實(shí)測(cè)在該地太陽(yáng)輻照度較差的情況下，12 月 1 日至 2 月 1 日包含各種天氣狀況的平均太陽(yáng)能集熱效率達(dá) 25.0%。 

 

典型日太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)運(yùn)行狀況

      （二）水箱蓄熱系統(tǒng) 

      本系統(tǒng)選用保溫蓄熱水箱，在太陽(yáng)能供熱能力富裕時(shí)，及時(shí)存儲(chǔ)太陽(yáng)能得熱量。水箱外形體積為 2m3，實(shí)際容水量為 1.61m3，與太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)直接連接， 無(wú)換熱設(shè)備，完全通過(guò)熱水流動(dòng)的強(qiáng)迫對(duì)流和自然導(dǎo)熱進(jìn)行換熱，換熱效率高。 

典型日水箱蓄熱溫度記錄 

      測(cè)試期間水箱最高蓄熱溫度達(dá) 55.7℃，最低溫度為 14.3℃，則實(shí)際運(yùn)行中最大可蓄存熱量達(dá) 282.7MJ。 

      根據(jù)上述實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，2 號(hào)示范建筑的日均耗熱量為 146.7MJ/d。水箱的最大蓄熱量可以滿足建筑的供暖需求，從而盡可能減少輔助熱源電加熱的投入。另一方面，在保障蓄熱能力的同時(shí)，最高蓄熱溫度僅為 55.7℃，蓄熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可使太陽(yáng)能集熱器仍在較好的集熱效率下工作，從而避免了集熱效率下降，甚至間歇性啟停的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了保溫蓄熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性。 

      （三）地暖蓄熱系統(tǒng) 

      根據(jù)末端供暖系統(tǒng)的供回水溫差記錄，在一天中變化較大。最大溫差出現(xiàn)在13:00～15:00 時(shí)刻，達(dá)到 13.0℃，此時(shí)多余供熱量輸送到地?zé)岜P(pán)管，儲(chǔ)存在地面混凝土及瓷磚中，實(shí)現(xiàn)繼水箱之后的第二次長(zhǎng)效蓄能。該部分熱能完全散發(fā)需要 2～3 天，從而解決了夜間的供熱問(wèn)題，這種蓄熱形式是目前市場(chǎng)上造價(jià)最低的形式之一。 

      末端采暖系統(tǒng)的供回水溫度的最小溫差一般出現(xiàn)在 0:00～9:00，此時(shí)地面混凝土及瓷磚中的熱量不斷向室內(nèi)釋放，雖然熱源供水溫度僅為 15℃，但房間溫度仍然可滿足居住和睡眠的需求，進(jìn)一步減少輔助能源加熱的投入。 

末端供暖系統(tǒng)的供回水溫度記錄

      末端供熱系統(tǒng)采用強(qiáng)制循環(huán)的方式，通過(guò)水泵將蓄熱水箱中的熱水輸送至末端低溫地?zé)岜P(pán)管，末端供暖系統(tǒng)同樣與蓄熱水箱直接連接，無(wú)換熱設(shè)備，極大程度提高換熱效率。 

      測(cè)試期間太陽(yáng)能日均供熱量可達(dá) 26.8kWh/d，輔助能源加熱系統(tǒng)日均供熱量為 13.9kW·h/d，該系統(tǒng)合計(jì)制熱量為 40.8kW·h/d，太陽(yáng)能保證率高達(dá) 65.9%， 具有較高的運(yùn)行能效。 

      此外，兩組水泵的日均耗電量為 8.6kW·h/d，占據(jù)了總耗電量的 38.3%，該部分用能有待于通過(guò)控制策略的改善進(jìn)一步減小，經(jīng)過(guò)與中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司等合作單位進(jìn)行探討，目前已經(jīng)優(yōu)化熱源泵的控制方法，降低熱源泵的耗電量約 30%。 

 

系統(tǒng)能量分布圖

      陶瓷太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)的主動(dòng)式能源投入為太陽(yáng)能和輔助能源，太陽(yáng)能是免費(fèi)的，輔助能源投入為 22.5kW·h/d，其中輔助熱源加熱和輸配系統(tǒng)的耗電量分別為 13.9kWh/d（折合燃?xì)?1.6m³/d）和 8.6kWh/d。 

      采暖季運(yùn)行費(fèi)用估算為 1072.8 元，單位供熱面積運(yùn)行電費(fèi)為 9.5 元/m2。

      （1）建筑必須正南正北。 

      （2）屋面、墻體的保溫：根據(jù)當(dāng)?shù)囟咀畹蜌鉁氐臏囟葲Q定外墻保溫的厚度，外墻使用 80～150mm 厚、容重為 35Kg/m³的 B1 級(jí)聚氨酯或石墨烯保溫板， 根據(jù)當(dāng)?shù)貎鐾翆拥暮穸葲Q定基礎(chǔ)保溫入地深度。 

      屋頂保溫板與外墻保溫板材質(zhì)厚度相同，在保溫板上用 100～200mm 厚珍珠巖混凝土或加氣塊加強(qiáng)保溫找坡，不能出現(xiàn)冷橋現(xiàn)象。 

      （3）地暖：室內(nèi)地面保溫和地暖的鋪設(shè)，墊層的厚度由施工方?jīng)Q定并抹光； 用 24 絲左右無(wú)氣味塑料布做防潮層，并沿貼墻面起高 100～200mm 用膠帶固定， 用 60mm 厚與外墻保溫相同材質(zhì)做保溫層，上面鋪反射膜、地暖管、水泥砂漿鋪地面磚，地暖管底面至地面磚面層厚度 45mm，地暖管鋪設(shè)間距 150mm。 

      （4）戶門(mén)及門(mén)斗：戶門(mén)采用實(shí)木門(mén)，外加門(mén)斗，采用有框斷橋鋁玻璃門(mén)。 

      （5）窗戶：要采用雙層三玻的塑鋼窗，窗框間距不小于 100mm。南側(cè)窗口面積加大充分吸收陽(yáng)光的輻射熱。 

      （1）國(guó)家沒(méi)一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收體系，且很省市級(jí)政府出臺(tái)的文件只是把資金平均分配到各家各戶。太陽(yáng)能企業(yè)存在掙快錢(qián)，不負(fù)責(zé)任，完成項(xiàng)目了知， 不考慮百姓能不能承受取暖費(fèi)用、室內(nèi)溫度能不能達(dá)到 20℃左右，這是各級(jí)政府都不關(guān)心的事兒，而且很多項(xiàng)目是假大空。而我公司提出的口號(hào)是：讓百姓住得起、用得起、而且室內(nèi)體感溫度達(dá)到 20℃左右。 

      （2）太陽(yáng)能設(shè)備的壽命是否能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的 15 年以上，凡是不能達(dá)到國(guó)

家標(biāo)準(zhǔn)的，不要去浪費(fèi)國(guó)家資金。我公司對(duì)陶瓷太陽(yáng)能集熱器保修 15 年，壽命

可 30 年以上。 

      （3）太陽(yáng)能供暖不是不可行，而是大多數(shù)的太陽(yáng)能企業(yè)目光短淺，只追求當(dāng)前的利益，不關(guān)心使用者（老百姓）日后的運(yùn)行費(fèi)用能否承擔(dān)？ 

      （4）目前政府有關(guān)部門(mén)只為完成政治任務(wù)，煤改氣、煤改電的政策失誤， 國(guó)家投入巨大資金誰(shuí)來(lái)負(fù)責(zé)？ 

      （5）所以我們太陽(yáng)能行業(yè)企業(yè)，要改變當(dāng)前的思維方式，從建筑能耗做起，最后利用太陽(yáng)能免費(fèi)的能源，讓幾千來(lái)的建筑耗能變?yōu)榻ㄖa(chǎn)業(yè)的方式。