原標(biāo)題：報(bào)告｜西建大王登甲：青藏高原太陽能供暖集蓄熱系統(tǒng)特殊性問題及對(duì)策
　　青藏高原鄉(xiāng)村地區(qū)供暖條件落后、人居環(huán)境惡劣，提升宜居環(huán)境是當(dāng)?shù)鼐用竦闹饕V求之一。高原地區(qū)太陽能資源豐富，太陽能供暖是當(dāng)?shù)剡m宜的供暖方式之一。但在冬季寒冷漫長、低壓缺氧、極端干燥等典型高原極端特殊氣候條件下，太陽能供暖系統(tǒng)面臨一些特殊的“高原病”，為太陽能供暖安全性和可靠性帶來了巨大挑戰(zhàn)，如何克服系統(tǒng)的這些“高原病”成為青藏高原太陽能供暖的焦點(diǎn)問題。西安建筑科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，太陽能建筑與環(huán)境中心副主任王登甲認(rèn)為，隨著光伏等可再生能源電力價(jià)格大幅下降給高原供暖帶來新思路；他提出對(duì)高原地區(qū)太陽能供暖系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)、管理遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)重要。
　　12月8日-9日，在由國家太陽能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟和中國科學(xué)院電工研究所主辦，內(nèi)蒙古旭宸能源有限公司聯(lián)合承辦的“2020國際可再生能源供熱技術(shù)大會(huì)暨以太陽能為主的建筑供熱技術(shù)論壇”上，王登甲教授帶來了西安建筑科技大學(xué)、西部綠色建筑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近年來青藏高原太陽能供暖集蓄熱系統(tǒng)特殊問題研究成果，給我們?cè)谇嗖馗咴锰柲芄┡峁┯幸娴膮⒖己蛦⑹尽?br>　　2.高原不同類型太陽能供暖集熱場測試、故障分析
　?。?）高原及西北地區(qū)太陽能集熱系統(tǒng)過熱特性分析
　　◎ 提出瞬時(shí)過熱度、均值過熱度等評(píng)價(jià)指標(biāo)，用以衡量系統(tǒng)過熱程度；
　　◎ 獲得集熱器傾角、集熱器面積、水箱容積、熱媒流量等因素對(duì)系統(tǒng)過熱的影響規(guī)律。
　　◎ 建立集熱場阻力特性數(shù)學(xué)模型：（1）分流集管兩相鄰支管間管段；（2）分流集管與支管交叉管段；（3）支管；（4）匯流集管與支管交叉管段；（5）匯流集管兩相鄰支管間管段，總阻力等于上述五部分阻力之和。
　　（3）高海拔地區(qū)平板太陽能集熱器熱損失修正計(jì)算方法
　　◎ 分析表明：高海拔地區(qū)，氣壓低、空氣密度小導(dǎo)致對(duì)流換熱系數(shù)?。坏炜涨缋?，背景溫度低，輻射損失大；綜合結(jié)果究竟如何？和平原相比如何？
　　◎ 分別研究對(duì)流換熱、輻射換熱，對(duì)流和輻射之間存在耦合關(guān)系。結(jié)果顯示，高原氣象條件下總換熱損失系數(shù)變化率超過15%。
　?。?）高海拔地區(qū)太陽能集熱器耐高溫耐凍技術(shù)研究
　　◎ 存在問題：低溫凍裂損害是太陽能集熱系統(tǒng)面臨的最大安全隱患，而青藏高原地區(qū)太陽輻射強(qiáng)烈、氣溫低且冷熱交替頻繁，此類問題更為突出。
　　◎ 我們研究了不同相變溫度（兩級(jí)變溫）、相變材料（過冷度材料）等在平板集熱器、U型管集熱器中應(yīng)用，對(duì)低溫高溫緩解程度。
　　◎ 研究結(jié)果：相變集熱器可以通過低熔點(diǎn)PCM的凝固放熱作用，延遲到達(dá)最低溫度點(diǎn)的時(shí)間，通過高熔點(diǎn)PCM緩解高溫時(shí)間，有利于緩解平板集熱器凍裂和超溫問題。
　　以上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能有效地緩解集熱器高溫區(qū)、低溫區(qū)1~2h，可解決高原部分地區(qū)的凍害問題。
　　（5）太陽能供暖大尺寸平板太陽能集熱器性能研究
　　完善大尺寸平板集熱器理論基礎(chǔ)研究，提高平板集熱器在太陽能采暖系統(tǒng)中的適用性；為大尺寸平板太陽能集熱器的設(shè)計(jì)生產(chǎn)和工程應(yīng)用提供參考。
　　◎ 通過模擬和實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)大尺寸平板集熱器和普通并聯(lián)集熱器進(jìn)行對(duì)比研究（同面積下）。
　　◎ 結(jié)果表明：隨著平板集熱器外形尺寸增大其集熱效率逐漸升高，熱損失系數(shù)逐漸降低，管道內(nèi)部傳熱效果得到強(qiáng)化，熱性能有一定的提升！
　?。?）太陽能高效蓄熱/定向取熱關(guān)鍵技術(shù)與性能評(píng)價(jià)方法
　　◎ 蓄熱系統(tǒng)是太陽能集熱系統(tǒng)中不可或缺的部件，是負(fù)荷管理、熱量調(diào)配的重要部件。提高蓄熱系統(tǒng)的熱性能，能有效提高集熱系統(tǒng)的集熱效率。
　　○ 提高蓄熱體的熱性能，引導(dǎo)工質(zhì)流到蓄熱體適當(dāng)?shù)臏囟人?，減少蓄熱體進(jìn)口處熱損；
　　○ 提高蓄熱體的蓄存性能，使蓄熱體動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)且合理輸出，提高能源的利用率。
　　◎ 建立衡量蓄熱水體蓄熱高效利用系列評(píng)價(jià)指標(biāo)：分層效率、蓄熱效率、?效率等，用于對(duì)大水體蓄熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高太陽能利用效率。
　　◎ 基于分層蓄熱、定向取溫的思路提出了高效蓄熱系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并研發(fā)出實(shí)現(xiàn)靈活分層、按需取熱的水箱定型結(jié)構(gòu)。
　?。?）控制不當(dāng)導(dǎo)致輔助熱源耗量大
　　◎ 一些太陽能供暖工程“重前期設(shè)計(jì)、輕后期運(yùn)維”，結(jié)果造成輔助熱源實(shí)際投入比例大，甚至占到主導(dǎo)作用，導(dǎo)致目前太陽能供暖系統(tǒng)不僅初投資高，且運(yùn)行費(fèi)用還居高不下；
　　◎ 主要的原因：（1）設(shè)計(jì)非足量，保證率低；（2）控制邏輯不當(dāng)、供暖出力順序優(yōu)化不合理；
　　◎ 太陽能供暖系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)至關(guān)重要；系統(tǒng)從運(yùn)行安全性、可靠性角度考慮，統(tǒng)一維護(hù)、專人管理的太陽能集中式供熱系統(tǒng)具有一定優(yōu)勢(shì)。
　　四、結(jié)語與展望
　　團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年的研究實(shí)踐認(rèn)為，光伏等電力價(jià)格大幅下降，對(duì)高原供暖帶來新思路！
　　太陽能供暖技術(shù)最大的問題是可靠性、穩(wěn)定性和成本問題。在青藏高原地區(qū)，主要是極端特殊高原氣象條件下的適宜性問題；集蓄熱源關(guān)鍵技術(shù)是太陽能高效供暖的基礎(chǔ)和保障，而靈活、按需可調(diào)的供暖末端技術(shù)是太陽能精準(zhǔn)利用的手段措施。此外，太陽能供暖控制技術(shù)手段較為傳統(tǒng)較落后，是造成太陽能保證率低、輔助熱源出力大的主要問題之一；而對(duì)高原地區(qū)太陽能供暖系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)、管理遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)重要。
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