我国幅员辽阔，人口众多，在广大的北方地区，寒冷的冬季都需要利用各种设施采暖驱寒，其中又以各种大小不同的燃煤锅炉为主。

    随着人民生活水平的提高，在广大小城镇和农村燃煤量不断增加，燃煤锅炉燃烧过程中产生的温室气体及各种有害物质大量低空排放，造成了严重的大气污染，成为“雾霾”天气的主要元凶之一。

    因此，积极研究并开发利用新能源、可再生能源，将成为我国在今后相当长时期内的重大战略任务。

    太阳能采暖模式研究必要性  

    建筑能耗巨大  优质矿物能源紧缺

    我国三分之二的国土面积属严寒、寒冷和冬冷夏热地区，这个区域主要包括东北、西北、华北地区，每年日平均温度≦5℃的天数都在90天以上。

    这一区域国土面积占全国的70%，在这些地区的采暖建筑中，平房和层多楼房仍占相当数量，外墙保温结构基本没有。在中小城市、小城镇、尤其在广大农村旧式建筑更是如此。

    这种建筑占社会建筑中的比例达70%，建筑能耗占社会能耗的30%。

    随着我国城镇化进程的加快，建筑能耗将成为全社会能耗总量的首位。而优质能源如天然气、石油供应相当紧张，50%需要进口，这也将涉及国家能源安全长期战略。

    以河北为例，据调研，在河北省农村室温要达到14℃，仅采暖、生活热水两项每个家庭每年要消耗煤炭5.4—6.4吨原煤（5000大卡）。 

    河北省农村常住农户1079万个，照此启动，每年需要原煤6366.1万吨，排放二氧化碳11913.7万吨需要运输车辆318.3万辆次以上。社会能力难堪重负。

    全国政协调研组就建筑能耗问题提交的调研数据显示，就目前的能源发展趋势，到2020年我国建筑能耗将达到10.9亿吨标煤。折合电力29430亿千瓦.时，相当于34倍三峡电站年发电量。 

    如此建筑能耗水平若真正运行起来，我国矿物能源社会拥有量根本不能满足供应。同时，这些地域的采暖多属于低空排放，大气污染严重，为该区域的雾霾推波助澜。

    可见开展小城镇、村镇建筑节能，解决房屋冬季采暖问题是直接关系到三大问题：

     1、国家能源安全战略；

     2、大气环境雾霾治理；

    3、三北地区可持续发展。

    开发利用太阳能、生物质能等可再生能源解决供暖，特别是解决广大小城镇与村镇采暖，此举具有重要的现实意义与长远的社会意义。

    分布供能解决途径

    生物质能

    燃气（沼气、天然气、热解气）

    太阳能 +  空气能

    地源热能

    地热能等

    我国太阳能采暖发展已具备条件： 

    太阳能采暖技术基本成熟

    我国北方太阳能资源充足

    经过多年的发展，我国已经成为世界上最大规模的太阳能集热器生产能力，在太阳能热利用采暖方面技术基本成熟；   

    我国的主要采暖区在北方，又恰好是我国日照比较好的地区，太阳能资源丰富，尤其在采暖的冬季，晴天天数较多；

    广大农村、乡镇、中小城市大都是多层建筑或平房，每户有较大的可利用屋顶面积，为实现太阳能供暖提供了基础条件。

    河北维克莱恩太阳能开发有限公司位于河北省临城经济开发区，占地160亩，是河北省大型太阳能光热利用、生物质燃烧设备主要研制、生产单位。

    公司年生产能力为高效太阳能集热器500万㎡，太阳能集热采暖成套设备20万台套，生物物质低排放燃烧炉10万台套。与中科院宁波材料技术与工程研究所联合组建了“中科院维克莱恩太阳能应用技术研究中心”。

    注册商标为“醒狮世纪号”，是“河北省委省政府农村面貌提升行动”太阳能采暖工程成套设备唯一示范单位。在河北省建设示范工程246处。在山东、北京等地建设示范工程20多处。  

    在河北省太阳能利用行业协会的倡导支持下，公司与中科院宁波材料所、河北省科学院能源研究所合作、致力于太阳能采暖可行性实践摸索，跟踪借鉴了河北省秦皇岛、北京平谷等试点经验和不足，积累了大量“主动式太阳房”建设的关键数据。

    成功实现了太阳能采暖利用率60％以上；

    加上生物质能辅助系统，可再生能源供能率达80%；

    将“太阳能利用率”40％ 的国家标准提升到50％以上；

    已获得国家专利12项”，完成工程257项，签订下年度工程600项，具备了在我国北方采暖区域大面积推广的技术条件。

    所谓“五位一体”太阳能为主多能互补采暖技术是根据我国北方冬季气候特点，按照节能、简便、经济、高效的原则，将太阳能技术和生物质能等多种可再生能源利用技术、节能技术有机结合在一起，充分发挥技术集成优势，从而取得最大的能源效应，形成一个冬季取暖四季热水供应系统。系统包括：高效太阳能集热单元、辅助热源单元、室内散热单元、自控单元、房屋外保温单元。

太阳能采暖运行原理图

    高效太阳能集热单元：包含一是太阳能集热管，二是保温蓄热水箱。其原理就是利用太阳能将集热管内的水加热后，储存到蓄热水箱里。然后按设定温度，通过自动循环泵再输送到铺有地盘管的每个房间，从而达到供暖目的。

    室内散热单元：包含地板采暖。符合《JGJ142—2004地面辐射供暖技术规程》。

    房屋外保温节能单元：房屋外保温节能系统在太阳能采暖系统中非常重要。其主要作用就是最大限度的防止室内热量外泄，保障室内供暖效果。

    建筑保温要求：

    1、墙壁保温：系统采用外墙保温，外墙墙壁铺挂60～80mm阻燃型聚苯乙烯泡沫板，按照建筑规范进行施工。按照《JGJ  144—2004  外墙外保温工程技术规程》执行。

    2、屋顶保温：按照《GB  50345—2004   屋面工程技术规范     9.保温隔热屋面 》执行。

    3、门窗保温：参照《JGJ103—2008  塑料门窗工程技术规程》《GB50210  铝合金窗》执行。玻璃层数大于等于3层。

    辅助热源单元：包含生物质能、然气能、空气能、地热能等与太阳能热水系统进行串联，当遇到连阴天、下雪天的时候，可以点燃炉具，或使用然气能、地热能、空气能等予以辅助，从而保持热能的持续供应，保证室内取暖温度。

    自控单元：由单板机、电控器、循环泵、温度探头组成，全面自动控制系统运转。

太阳能+生物质能

太阳能+燃气（沼气、天然气、热解气） 

太阳能+地热能

太阳能+空气能等多能源互补形式

    太阳能集热单元标准：执行《GB/T 26975—2011全玻璃热管真空太阳集热管》、《GB—T18713—2002太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》。

    辅助热源单元标准：采用多功能环保炉具，其配置按照用户建筑面积每平方米不低于100w。

    根据房屋面积一般可选用12千瓦、17千瓦、22千瓦燃煤或生物质成型燃料炉具。参照《DB13/T1407_2011  河北省地方标准  生物质成型燃料炉具》《GB 16154  民用水暖煤炉技术标准》执行。

    室内散热单元标准：执行《JGJ142—2004地面辐射供暖技术规程》。 

    房屋外墙保温标准：系统采用外墙保温，外墙墙壁铺挂60～80mm阻燃型聚苯乙烯泡沫板，按照建筑规范进行施工。执行《JGJ  144—2004  外墙外保温工程技术规程》。

    保温门窗标准：执行《JGJ103—2008  塑料门窗工程技术规程》《GB50210  铝合金窗》。玻璃层数大于等于3层。

    屋顶保温标准：按照《GB  50345—2004屋面工程技术规范 9.保温隔热屋面 》执行。 

    安全技术要求：

    1、系统电器与用电安全按照《GB/T 13869—2008  用电安全导则》执行。

    2、系统防雷安全按照《GB 50057—2010  建筑物防雷设计规范》执行。 

    太阳能采暖功能及先进性

    采暖期运行：根据本地气候条件，系统可在规定采暖期开始之前一个月，即每年的阳历10月下旬开始运行，在采暖期结束后可根据气温情况结束系统运行，可随意控制采暖期限，这一特点超过城市按照规定日期供暖的方式，是主动性太阳能暖房的最大优势。每年进九后可点燃生物质能、洁净煤两用炉，利用炊事时产生的热能辅助采暖系统加热即可，采用天然气等其他热源同样。

    太阳能采暖集热生活热水供给系统，采用独立系统提供，与整套供热系统使用的循环水完全隔离，这样就使得来自系统的生活用热水水质不但不会发生改变，而且通过系统水处理器对生活水源进行矿化处理，增加了多种人体需要的微量元素。因此系统供给的热水，不但可以洗浴，还可以直接用于炊事和二次加热后直接饮用。

    为每个家庭提供一套独立生活用冷、热水自动供水系统，用户可根据需要，建立起一整套家庭生活自来水自动给水。

系统采用中科院宁波材料所最新镀膜技术生产的太阳能采暖房专用集热器，集热效果大大高于普通热水工程集热器。

    系统采用智能控制系统，全面实现系统全自动、智能化运行。

    系统技术先进性三：循环系统运行成本低

    冬季循环系统运行成本每百平米每天仅电费需2元钱，由于本系统辅助能源不需要其他辅助能源，用户可用炊事余火即可解决。

    （一）、经济效益： 以100平米工程为例，如果要使室内温度达到15℃以上，每个太阳能采暖房比传统采暖炉可节煤4.7吨，太阳能采暖房四季提供的炊事、洗浴用热水节可节煤0.7吨，合计节煤5.4吨。以近几年煤价平均1000元/吨计算， 每年可节约支出5400元，5-6年即可收回太阳能采暖系统安装和运行费用，太阳能采暖房使用年限达到15年以上。

    按照收回成本后9年计，每个家庭可节约支出57600元。如果按照天然气计算,可4年收回投资；与电暖比较可2年收回投资。

    （二）、社会效益： 以100平米工程为例， 工程每年可减少排放二氧化碳16.64吨（15年减少排放249.6吨），二氧化硫54.4千克（15年减少排放816千克），氮氧化合物47.36千克（15年减少排放710.4千克），粉尘416千克（15年减少排放6240千克），炉渣1.84吨（15年减少排放27.6吨），节能效果显著。

    维克莱恩公司办公楼

    楼顶采用真空管集热器，集中集热，南面墙体设置了空气集热器，办公楼建筑面积800㎡，集热器采光面积为225 ㎡ ，辅助热源为200㎡的生物质压块锅炉。

维克莱恩办公楼太阳房监测数据

    实际用户案例

河北定兴南马坊100㎡太阳房采暖工程

河北固安南王起营120㎡太阳房示范工程

河北衡水120㎡太阳能采暖工程

河北邯郸永年油村村委会太阳120㎡太阳能采暖工程

河北张家口赤城县官庄子卫生室150㎡太阳房示范工程

河北石家庄市正定县合家庄村民活动中心150㎡太阳房示范工程

河北邢台内丘县西张麻村民民俗文化园200㎡太阳房采暖工程