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第九届“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛
作品申报书
作品名称：农村太阳能、沼气联合供热创新研究
学校全称：湖南城市学院
申报者姓名: 李文强
（集体名称）：李文强、廖琪、张卿、鲁蓉蓉
√自然科学类学术论文
□
□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文
□科技发明制作A类
□科技发明制作B
竞赛组委会制
2011年 3月
说明
1.申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。
2.申报者在填写申报作品情况时，需根据个人项目或集体项目情况填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。
3.表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。
4.序号、编码由第八届“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛组委会办公室负责填写。
5.学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上，附于申报书后，字数在8000字左右（文章版面尺寸14.5×22cm）。
6.参赛作品（一式四份）须由各高校按要求于2010年2月28日前统一寄送至湖南省第八届“挑战杯”竞赛组委会办公室（设中南大学团委）。同时须在“挑战杯”网站完成网上申报（网址另行通知）。
7.其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。
联系人：
联系电话：
传真：
邮政编码：410083
A2．申报者情况（集体项目）
说明：1．必须由申报者本人按要求填写；
2．申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；
3．本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。
B1．申报作品情况（自然科学类学术论文）
说明：
1．必须由申报者本人填写；
2．本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；3．作品分类请按作品的学术方向或所涉及的主要学科领域填写；
C.当前国内外同类课题研究水平概述
说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写；
2.填写此栏有助于评审。
E．全省组织委员会秘书处资格和形式审查意见
F．参赛作品打印处
农村太阳能、沼气联合供热系统创新研究
李文强、廖琪、张卿、鲁蓉蓉
（湖南城市学院城市建设系湖南益阳 413000）
[摘要]在广大农村里，太阳能和沼气都是当前普遍使用的能源，但是太阳能的利用仅仅体现在太阳能热水器上，它们的缺点：冬天供热不足，而沼气只作为一种直接加热的能源在使用，利用率太低。本项目创新着重在于太阳能和沼气的联合供热研究，两者互补使得冬天供热稳定，节约电能，并采用地板辐射供热，环保实用，有利于提高农民居住的舒适度。
[关键词]太阳能、沼气联合供热地板辐射供热
[Abstract] In our countryside, solar and biogas resources are the currently widely used, but only reflected on solar water heaters, and their shortcomings: first, lack of winter heating, the second, only as a direct gas heating Energy use, efficiency is too low. The innovative research will focus on solar and biogas combined heating systems, and the system has the advantages of operational stable performance and saving energy, environment friendly and practical owing to bold use of radiant floor heater.
[Key words] Solar, biogas, combined heat systems, radiant floor heater
0、前言
随着中共中央关于进一步加强农村节能减排的工作部署，社会主义新农村建设的不断发展，农民生活水平的不断提高，新型的清洁能源、太阳能和新型的农业技术应在农村推广普及，特别是应在广大农村大力推广建立沼气池、太阳能和与其配套的农业技术，以达到节能减排、提高农民的生活水平和庭院经济的收入水平。农村生产沼气的原料来源广泛，饲养的牛马、猪的尿粪，人的尿粪以及植物的碎片等都非常丰富。使用沼气、太阳能，可以减少植物秸杆和灌木的使用量。
目前国内外对太阳能热水器的单一研究技术上已非常成熟，在常规热水的功能上添加了许多自动控制功能，比如自动上水、自动控制水温、自动加压等。在我国的广大农村，沼气的发展也得到了国家的鼓励和支持，
甚至还能给予政策补贴。如2009年，国家加大沼气建设投入，对列入项目区内实行一池三改的农户，在国家补助800元基础上，再增加补助400元，农户建沼气池可补贴1200元。但是如何将农村丰富的废弃资源和现有的太阳能资源更充分的利用成了摆在我们面前的一个新课题。两者的互补应用可以表现出充分利用能源，减小冬季天气对单纯太阳能供热的影响等特点。由此我们提出了农村太阳能、沼气联合供热系统的创新研究课题。
1、系统概述与介绍
1.1 沼气、太阳能联合地板采暖系统的可行性及系统形式
我国是太阳能资源十分丰富的国家，除四川盆地等局部地区不适宜太阳能利用以外，我国大部分地区都适合利用太阳能。尤其是西北﹑西南﹑华北地区，应充分利用太阳能这种清洁的可再生能源，减少建筑物能耗。太阳能在建筑中的热利用，尤其是与低温地板辐射采暖系统的联合应用，很大程度上提高了太阳能热利用的效率，避免了太阳能只在热水器领域使用的局限性。
低温地板辐射采暖系统与传统的散热器供暖形式相比，一个突出特点是热媒温度低，热媒温度要求仅在35℃～45℃之间。而且地面填充层的蓄热结构，增加了系统的热惰性。由于低温地板采暖系统的这些特点，太阳能这种低品位﹑清洁﹑利用技术成熟的能源作为低温地板采暖系统的热源，是比较合理可行的。
太阳能地板采暖主要有两种形式，一种是间歇运行系统（是指太阳能供暖系统在日间收集太阳能并蓄存起来，在夜间运行对房间供暖的系统形式，这种系统结构简单实用，初投资相对较低；另一种是连续运行系统。但目前采暖区的绝大多数建筑白天也需要热量供给，而且由于太阳能利用受气候、天气的影响很大，所以连续运行的太阳能地板采暖间接式系统是适用更广泛的一种系统形式。即太阳能集热系统和采暖系统是两个独立的系统，两个系统采用换热器换热的形式进行热量交换。为了保证系统连续运行，太阳能采暖系统必须有其他的辅助热源作为保障。在农村可以利用广泛的沼气资源，设臵沼气壁挂炉作为辅助热源是比较合理的。
1.2 系统使用效果图
图 1 太阳能、沼气联合供热系统使用效果图
2、系统详细介绍
2.1系统组成及工作原理
系统由换热器左半部分的太阳能沼气联合供热循环系统、换热器右半部分的地板辐射供热系统和综合控制系统三个支系统组成。（图二）（1）、太阳能沼气联合供热循环系统：由水泵M1、太阳能集热器、电动二通阀K1、K2、沼气热水器、高温水箱和流动感应阀（兼用水阀）K4等设备组成。工作过程如下：
回水经过泵M1被打到太阳能集热器内，通过太阳能集热后，高温水进入高温水箱，由高温水箱提供洗浴和辐射供热所需能量，最后与辐射供热后的回水形成回路。
（2）、地板辐射供热系统：由换热器、水泵M2、膨胀水箱等设备组成；工作过程如下：
来自高温水箱的高温水经过换热器进行换热，加热循环水并通过循环水辐射供暖。
（3）、综合控制系统：由控制器、感温原件t1、t2和控制线路等组成；工作过程如下：
控制器检测到来自感温原件的检测温度t1、t2，并进行比较，当t1小于供水温度45℃时，控制器关闭电动阀K2启动沼气热水器，直到满足
t2大于45℃；当t1大于45℃时控制器关闭K1，高温水箱蓄水。通过t2
可以检测到系统工作状态。当控制器检测到来自水流感应阀（兼用水阀）的信号时立即启动K3补水；
图2系统组成原理图
2.2系统运行方式
表 3系统运行工况表
3、系统设计分析
3.1设计参数的确定
计算标准：本文的研究对象为一个普通两层农户，建筑物面积为150
㎡，供暖面积为45㎡，家庭人口平均取3人，假定其耗热量指标为100W/m2，
采暖室内设计温度为18℃，温度低于8℃即进行采暖(手动)。太阳能负责8
小时的热负荷。集热器正南向放臵，倾斜角等于当地纬度（益阳地区为例，
其纬度为27°51′～28°41′）。该系统同时负责生活热水供应，每日
240L。
地板辐射采暖的表面平均温度数值如下：住宅地面为24℃～26℃；很
少有人停留的地面：28℃～30℃；浴池地面为30℃～35℃。无人停留的地
面为35℃～40℃可见住宅地板辐射采暖的表面温度一般都低于30℃，所
以就要求热媒温度为40℃～50℃，就目前我国的太阳能集热器的利用情况
来讲，热媒温度最高为50℃左右，所以我们设计供回水温度分别为45℃
和30℃。
（1）、供暖热负荷的确定
供暖系统的设计热负荷可用下式表示：
Q= Qd-(Q1+ Q2+ Q3) ①
其中：Q1为围护结构耗热量，Q2为冷风渗透耗热量，Q3为冷风侵入耗热
量，Qd为太阳辐射进入室内的热量。这里需要指出的是，由于此系统是以
辐射采暖为主（占60%以上），辅以对流传热，所以这和以往计算中有所
区别的室内计算温度。根据《暖通规范》及实际工程设计情况，一般民用
建筑冬季室内设计温度取18℃。前面已经指出，辐射采暖的设计温度比普
通散热器采暖的设计温度低1℃～3℃，所以我们取为15℃。但这种计算
方法繁琐，且需要条件多。
在工程中，建筑物和房间的设计热负荷可近似按下式估算：
Qf=φQ ②
式中：Qf--全面辐射采暖的设计耗热量φ--修正系数，φ=0.8～0.9 根据《民用建筑采暖通风设计技术措施》所提供的单位面积热指标法所给
出的数值，住宅为40kcal/㎡时～60 kcal/㎡时。我们取湖南益阳市普通
住宅，所以取Q=50 kcal/㎡时，根据（2）式，得Qf =0.85×50=42.5 kcal/
㎡时。
（2）、地板供热量
地板传热主要是由地板内铺设的加热盘管中的热水向外传热，此传热过程大致可以分为两个阶段，第一阶段为由管壁至地板表面的过程，可看作是无内热源，常物性介质中的二维稳态导热过程。第二阶段为由地板至室内空气的传热过程，可作为热面朝上的换热过程。从传热利用率角度来讲，地板供热总量
Qz= Qu + Qs w/m2③
Qu为地板向上的有效传热量（w/ m2），Qs为地板热传导损失的热量。Qs与很多条件有关，如管材的选择，管距的布臵，保温层的厚度以及地板的材质等等。这里根据经验，取η=20%，又因为Qu = Qf=42.5 kcal/㎡时，所以Qz =53 kcal/㎡时。
根据工程设计经验，此种住宅设计可选用排管间距为20mm，周边排管间距为100mm的木革地面。
（3）、热水耗量和总耗热量
Qz =cp m（tg- th）=Q m +Q S④
m=3.5kg.h-1.m-2
tg-th为太阳能地板辐射采暖系统的供回水温度差，为45－30=15℃。忽略管道的沿程热损失，则近似认为总耗热量为Qm=Qz=53 kcal/㎡时;
（4）、集热器集热面积的确定
Quˊ=I(τa)-Q l⑤
Qu 为集热器单位平方米的耗热量，I(τa)为投身到集热器单位面积上太阳辐射热量，Q l为集热器、管道、水箱总热损失。
取湖南益阳市太阳辐射强度I=500 kcal/㎡时，玻璃透过率τ=90，吸收率a=90%。式中影响Q l的因素很多，在热水器装臵设计中很难用计算方法求得，这里根据经验取Q l =32 kcal/㎡时，待整个系统建成后，可以实验修正。
则Quˊ=500×9.0×9.0-32=373 kcal/㎡时。每平方米建筑面积所需集热器采光面积A= Qm / Quˊ=0.14m2
3.2系统设备设计参数
（1）太阳能集热器(平板集热器)
形式：冲水式
朝向：正南
装设地点：屋顶或南墙
倾斜度：90°（墙上）和55°（屋顶）
面积（由上确定）： 0.14×150 m2 =21 m2
结构：吸热体臵于模压和焊接钢板中
盖板：双层玻璃
平板集热器是一个由下列三部分组成的箱子：
①正面部分为集热器本体，直接承受阳光暴晒；
②正面热转换的吸热体；
③背后衬垫；
图表 2 集热器截面图
（2）高温水箱大小
根据经验算法：
V=60TQ h /（t r-t l）.c=60×20×18103/（60-7）×4.87=97.89L≈100L V——贮水器的贮水容积
T ——加热时间，min C——水的比热，C=4187J/（Kg. ℃）t r ——热水温度，℃ t l——冷水温度，℃
（3）主循环水路管径：
采暖负荷Q1=q r A=150×100=15000W
q r——采暖面积w/㎡ A——建筑物面积
集中热水供应系统的设计小时耗热量
Q h =K n m q r c （t r-t l）ρr /86400
m ——用水计算单位数，人数 q r——热水用水定额 L/人.d C——水的比热，C=4187J/（Kg. ℃） t r ——热水温度，60℃
t l ——热水温度，7℃ρr——热水密度，0.9831Kg/L K h——热水小时变化系数 Q h——设计小时耗热量≈3103w Q——所有需热负荷
Q=Q1 +Q2 =15000+3103=18103w Q=1/4 πd2 ωρΔt c
d=11.12mm 取d=15mm
（4）沼气池
容积：
沼气热值20MJ/ kg，如果沼气池能满足两间卧室（30 m2）两夜晚约为24小时的供热量，则能抵抗不利天气，也即能满足供热要求。
产气率 =（100w /m2×30m2×24×3600s）÷（20 MJ/ kg×106×30kg/ m3） = 0.432m3/天
根据经验沼气池容积约为9.5 m3即能满足系统供热要求。
4、系统对农村生产生活影响
4.1农村太阳能、沼气联合供暖系统经济分析
太阳能部分：
目前，评价太阳能利用系统的经济性大多采用净收益现值和投资回收年限两种方法，这两种方法均侧重于对太阳能利用系统本身投资、收益状况进行分析。而对太阳能利用系统进行经济分析的目的是，确定针对使用者而言最为经济合理的方案，即相对于获得所需能量、资金投入量少的方案。为此，本文采用综合能源价格法。
能源价格指的是购买一定种类能源的费用。它在一定意义上代表了或开采或生产这种能源并传送至使用终端的资金消耗。对于供热的系统，在其有效使用期限内的资金投入主要用于：1）初投资：安装供热系统；2）运行费用：在使用期间系统的运行和维护费用。综合能源价格的含义是在有效使用年限内初投资和使用费用的累计综合值与在此期间所提供能量总和的比值。它是一个将初投资考虑在内的全面反映经济分析对象相对于提供单位能量所需费用的参数。
考虑到资金的动态特性，即不同时期支出货币的价值是不相等的，本
文在经济分析过程中，将综合能源价格进行现值处理。即通过将不同时期投人的资金统一折现为初投资年现值的方法，使资金投入时间和数量各不相同的不同类型供热的综合能源价格，在同等价值条件下进行比较。
综合能源价格现值的表达式为：（参考《被动式太阳能直接采暖系统技术经济分析》——中国自动化网文库中心）
式中：M——综合能源价格现值，RMB／MJ；V——初投资，RMB；t——计算年数；n——系统有效使用年限；Z——第t年使用费用，RMB；i——银行存款年利率；
本文忽略通货膨胀对银行年利率的影响，i取常数。
E t——第t年提供能量总计，MJ；
沼气部分：
建设一个十立方米的沼气池，一年四季可以连续运行，有效使用期20年以上。在保持饲养四五头猪解决原料来源的前提下，年产沼气800—900m3，提供沼渣30—35 m3、沼液20t左右。沼气、沼渣、沼液均可充分利用。1、沼气用作日常炊事，供全家一日三餐，年平均节煤2t左右，节省燃料费可达1200多元；2、沼气用作照明，年可节约电费200元左右；
3、沼渣、沼液用作肥料，年产沼肥5000公斤左右，节约化肥约400元左右。由于沼肥无病菌和虫卵，能够减少农作物病虫害的发生，还可节约农药。沼肥还能改良土壤，提高土壤有机质含量；
4、用沼液代替农药，进行喷施，防止农作物病虫害，年可节约农药开支200多元；
5、沼液作为饲料填加剂，喂养鸡、鱼、猪、牛等，年可节约饲料费500多元。用浓度1％沼液作为有机物复合添加剂喂猪，日增重为640—660g/头，降低耗料48—60kg/头，多盈利40元/头左右。沼渣沼液喂牛羊鸡鸭，可提高母畜怀胎率，鸡鸭产蛋率。沼渣沼液一般没有病源菌和寄生虫虫卵，猪、牛、羊喂沼渣、沼液不易患病，毛色光亮，生长健壮，棚圈少蚊蝇。据有关资
料分析，牛羊喂沼渣沼液，牛日增重300—400g/头，羊日增重50—60g/只。综上分析，一年中一口10m3沼气池可为农户节省开支3000元左右。对比分析：集热面积为20m2（方便计算用20 m2代替21m2）。能源价格，电：0.6元/kwh；天然气：2.1元/Nm3；液化气：10.5元/Nm3，时间为10年；模拟的结果见表4。
表4:综合对比分析表
4.2 对农村造成经济影响
近期，生活用煤和罐装液化气价格也不断冲高。煤价格在不同程度上上涨，受国际原油价格上涨影响，罐装液化气价格也大幅上涨。目前我国现行天然气价格偏低，而近几年石油、液化气、煤炭等能源价格均呈上涨势头，天然气价格明显低于其它可替代能源的价格。按热值当量测算，目前天然气价格仅为原油价格的30％左右，而成熟市场经济国家天然气与原油比价通常在0.84-1.21之间。而在2009年，国家加大沼气建设投入，对列入项目区内实行一池三改的农户，在国家补助800元基础上，再增加补助400元，农户建沼气池可补贴1200元。同时在农村自然生物资源丰富，太阳能、沼气能都为实在的经济能源，从费用上来说明显优于以煤、液化气等作为供应供热系统的能源。且从横向比较来说太阳能、沼气能明显比其他能源应用有其独特经济性与优越性。
通过上面对比分析可知太阳能、沼气联合供热系统在几种常规的供暖方式中占有明显的优势，而且后期投资相对较少，是一种在农村比较理想
的供暖方式。
5、结束语
因我国农村太阳能和沼气生物质能十分丰富具有如此多的优越性，本文建立了农村太阳能、沼气联合供热系统的模型，并对本系统的工艺流程进行简要的分析。此模型的设计符合科学发展观的要求，会让可再生能源太阳能、沼气和农副产品——生物质能有效的得到利用，本系统的优越性更好的得到发挥，有利用建设资源节约型、环境友好型的新农村，此模型的应用有望进一步节省农民的开支，改善农民的生活条件，会成为实现农业可持续发展、优化农业产业结构、促进农村经济发展的一股有力的推动力。因此，本文为建立农村经济发展模式、优化农村能源消费结构和缓解化石能源供给的危机提出了有意义的参考，具有很好的实用前景。虽然该系统还存在不足之处，后期还有很多方面有待改进。
综上所述，本系统具有一定的可行性、实用性和经济性，有一定的研究价值。太阳能、沼气联合采暖在农村地区的应用有其自身的优势及广阔的发展前景。
6、参考文献
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G1．湖南省评审委员会预审意见粘贴处
２００８年第４期（总第３６卷第２０６ＪｑＩ） Ｎｏ．４ ｉｎ 建筑节能 一新能源与环境 ＮＥＷＥＮＥＲＧＹ＆ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ ２００８ ｆｌｏｒａｌＮｏ．２０６。Ｖ０１．３６） 太阳能沼气池 郑爱平，张旭 （长安大学，西安７１００６１） 摘要：我国农村户用沼气池大都采用常温发酵．由于发酵温度随四季气温的变化而变化，所以冬春季节沼气池产气率不足的问题，是 目前农村普及沼气技术亟待解决的问题之一．详述了太阳能沼气池的结构和工作原理，并通过经济分析，说明将太阳能热水供 给技术与沼气池技术改造相结合，利用太阳能热水循环技术提高沼气池冬季产气率，降低沼气池一年四季供气量的波动范围， 经济效益显著．太阳能沼气池实现了欢事甩能，照明、冬季采暖等沼气供给和太阳能热水供应一体化，是解决农村能源紧缺问题，改善农民生活、生产条件，促进农业产业结构调整，保护农村生态环境，繁荣农村经济，增强农村可持续发展能力的重要举措．
关键词： 太阳能； 沼气池； 技术改造； 文献标志码： 可持续发展 Ａ 中图分类号：ＴＵ８３３＋．３文章编号： １６７３．７２３７（２００８）０４－００５８．０３ ＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙＭｅｔｈａｎｅ－ＧｅｎｅｒａｔｉｎｇＰｉｔ ＺＨＥＮＧＡＩ却ｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＸｕ （ＣｒｅｔａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ?ａｎ７１００６１．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｓｔ ｗｉｔｈ ｓｅＧｓｏｒＳ ｏｆｍｅｔｈａｎｅ－ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｐｉｔ ｎｏｔ ｉｎｉｎ
ｔｈｅ ｃｏｕｎｔｒｙ乃ｒⅣ配鹏ＯｒＳｏｒｄｉｎａｒｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅ力，ｍｅ眦ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｏｏｖｅｓ ｔｈｉｓ ａｌｏｎｇ ｐｉｔ． ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ｂｉｏｇｍｉｓ ｅｎｏｕｇｈ ｓｐｒｉｎｇａｎｄｗｉｎｔｅｒ．Ａｎｄ ｐｉｔｗｅｒｅ ｉｓ她ｂｉｇｇｅｓｔ ｔｈｅ ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｔｏ ｐｏｐｕｌａｒｉｚｅ ｍｅｔｈａｎｅ－ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｔｈｅ
霍斯曼太阳能供暖系统 太阳光普照大地，没有地域的限制，无论陆地和海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有,可直接开发和利用，无须开采和运输，开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严 重的今天，这一点是极其宝贵的，到地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨标准煤热值，其总量数现今世界上可以开发的最大能源，据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年。从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的，太阳能供暖系统利用太阳能转化为热能，通过高效平板集热设备采集太阳光的热量，再通过热导循环系统统捋热量导入至换热中心然后将热水导入地板采暖系统，通过电子控制仪器控制室内水温。在阴雨雪天气系统自动切换至燃气锅炉辅助加热让冬天的太阳能供暖得以完美的实现，春夏秋冬可以利用太阳能集热装置生产大量的免费热水。 太阳能供暖工程的寿命可达20年以上，一般五年内就能收回成本，长达15年以上的免费享用尽显它的节能本色。
霍斯曼太阳能供暖产品优点介绍： 一、高效节能最大效率的利用太阳能量可节约能源成本40-60%以上，运 行成本大大降低。 二、安全可靠太阳能没有常规能源所存在的易燃易爆、中毒、锻炉、触电 等危险是安全可靠的热水系统。 三、绿色环保采用了太阳能洁净绿色能源，避免了矿物质燃料对环境的污 染。为用户提供干净舒适的生活空间。 四、智能控制系统采用了智能化控制技术，自行控制，最佳经济运行，可 设置全天候供应热水，使用非常方便。 五、使用寿命集热管道采用铜管激光焊接，聚氨酯发泡保温抗严寒，进口 面板钢化处理，可抗击自然灾害，使用寿命15年以上。 六、建筑一体化可安装在高层阳台、窗下等朝阳的墙面实现建筑一体化， 尽享舒适生活。 七、能源互补阴雨天气使用燃气壁挂炉通过太阳能换热器自动切换，无需 人工调节。 八、应用广泛可应用与高层及多层的住宅、独立别墅、中小型宾馆、洗浴 中心、学校等供暖、洗浴场所。 霍斯曼太阳能供暖组成结构： 1．太阳能集热器 2．辅助加热及循环控制 3．蓄热水箱 4．管道连接 霍斯曼太阳能供暖运行原理： 1加热方式： 晴天状态下，当太阳能循环控制系统检测到太阳能集热板热水温度超过高温储热水箱内5摄氏度时启动循环水泵进行循环，把太阳能集热板收集的热量带入高温蓄热水箱通过紫铜盘管进行加热，并保温储存，以备使用。 2运行方式： 冬天供暖模式下，当启动燃气壁挂炉时，燃气壁挂炉首先进行水路、风路安全检测，进行完检测达到运行条件后，启动热能转换器循环水泵提取高温水箱热水，当热能转换器
太阳能供热采暖系统 （方案二） 一、项目概况 1、项目名称：***生态蔬菜大棚太阳能采暖项目 2、项目业主单位 ***太阳能工程有限公司 3、承建单位：***太阳能工程部 4、项目建设时间：2011-9 5、项目规模：工程采暖面积范围300平方。 二、工程概况 1、太阳能供热采暖系统构成 太阳能热水采暖系统包括太阳能集热采暖热水系统、辅助加热保障供暖系统、低温热水暖气片辐射供暖系统、建筑外保温低热耗系统、免费生活热水供给系统，通过各系统的相互作用，自动运行，实现满足用户采暖温度不低于13℃，生活热水不低于50℃的条件下最低能耗的目的，原理见图 桑兰太 新型暖气 桑兰太阳能系统供热采暖系统原理图 系统具有以下特点：1采用三高紫金管，南北向竖置式真空管集热器与建筑坡屋面结合比横排真空管集热器美观，同时有利于防止积雪覆盖及减少真空管积尘影响；2电加热保障供暖系统串联于太阳能
采暖热水系统中，可根据用户需要决定启动、停止动作，可根据采暖供水回水温差自动运行；3采暖末端采用低温热水暖气辐射供暖系统，系统散热面积大、散热均匀，有很好的蓄热能力，采暖舒适感好、耗能低；4太阳能全年全天候提供用户生活热水的承压供给系统，在使用太阳能热水时无需担心上水问题、热水压力不足、跑水问题、集热管结水垢问题、冬季热水器防冻问题。太阳能集热系统采用循环系统设计，可以避免闭式系统由于过热而导致系统过压损坏。系统热水箱及地暖供水通过控制系统防高温过热温度设置功能避免供水超温。 2、系统参数 （1）采暖面积：300平方； （2）集热器面积：70平方（平均值）； （3）集热器类型：三高紫金管 （4）集热器安装倾角：28°。 （5）采暖水箱：容积500L，开式不锈钢水箱； （6）生活热水：利用储热水箱的盘管换热器提供生活热水。 3、系统设计 （1）设计参数 安装地点：济南 集热器安装方位：南向，倾角28℃； 太阳辐照量：全年6257.81MJ/m2，采暖季2001.45 MJ/m2，采暖季日平均值20.11 MJ/m2?d； 采暖面积：300 m2； 平均人数：10人 平均日用水定额：70L/人 设计热水温度：45度； 设计冷水温度：10度。 （2）供热负荷 ①采暖负荷。按照单位面积热负荷 qH为24.6W计算，日平均采暖负荷QH： QH=qHA0=5166W ②热水负荷。按照平均每天5人，人均日用热水70L计算，自来水温度为10℃，贮水箱内水的终止设计温度为45℃。 日平均热水负荷Qd: Qd = mqrdρrc(tend-tL)/86400=334.4W （3）太阳能集热器 ①集热器选型。太阳能集热系统采用三高紫金管，南北向竖置真空管集热器与建筑坡屋面结合比横排真空管集热器美观，同时有利于防止积雪覆盖及减少真空管积尘影响。平板集热器在同样安装条件下易积雪、积尘，影响系统得热。金属-玻璃真空管集热器性能较好，但造价偏高。 结合本项目特点，系统选用竖置式三高紫金真空管集热器。
1太阳能供热采暖系统综述 太阳能供热采暖系统将太阳能转化成热能，供应冬季采暖和全年生活热水。系统主要由集热系统、换热储热系统、辅助能源和控制系统等4大部分组成。 集热系统 根据使用区域和用户投资规模不同，使用相应的太阳能集热器组成集热系统。包括全玻璃真空管集热器、平板集热器、玻璃金属集热器（玻璃金属u 型管集热器、玻璃金属热管集热器）等，集热系统可以采用直接系统间接系统。长期运行过程中既要考虑太阳能集热系统的越冬保护问题，又要考虑集热器夏天过热问题。直接式系统既可以采用回流式排空防冻措施也可以采用电伴热或热循环防冻措施；由于间接式系统一般采用低冰点高沸点介质做导热液，因此不存在冬季越冬保护问题，但其夏季过热是主要问题。 换热储热系统 目前常用的太阳能采暖系统中多以热水显热的形式来完成供热和储热，随着技术的进步逐渐有以相变潜热供热的太阳能供热采暖系统面世。集热系统种类不同，换热设备和储热系统都不同，直接式系统把水作为集热的热媒和采暖供热的热媒；间接式系统一般用换能液（低冰点高沸点介质）通过换热器把集热器产生的热量储存到储热系统中；换热器可以是内置式也可以是外置式。储热水箱的容积和太阳能采暖保证率有关，所以同样集热面积的太阳能采暖系统，储热水箱容积可能不同，太阳能保证率越大，储热水箱的容积越大。
用热系统 太阳能采暖系统用热包括两部分：采暖用热、生活热水用热。生活热水要求水质新鲜、富含氧气、温度合适、带有一定压力、清洁、无病菌、无异味，因此不能和采暖系统共用一套水源，采用双水箱系统、单水箱加换热器系统。 对采暖系统来讲，末端散热器主要用热设备，通过热传导、辐射、对流把热量散发出来，让居室的气温得到提升。太阳能辅助采暖系统可以在地板底下敷设加热管、普通金属散热器、风机盘管散热器等多种形式末端散热器。目前市场上销售的采暖散热器从材质上分为铜管铝翅对流散热器、钢制散热器、铝制散热器、铜制散热器、不锈钢散热器、铜铝复合散热器以及老式铸铁散热器等。 辅助能源和控制系统 辅助能源和控制系统是保证太阳能采暖系统全天24h安全可靠运行的关键。控制系统控制策略的优劣决定系统运行过程是否节能，降低耗电输热比的关键措施。 2常见太阳能采暖系统组成方式 常见4种太阳能采暖和生活热水系统 由于集热器种类和运行方式有多种形式，储热水箱有开口式、封闭式及有无内置换热器式等种类，辅助能源安装在水箱内部的电加热器、通过内置或外置换热器进行加热的外部加热装置，如电锅炉、燃气炉、燃油炉、燃煤炉；外置辅助加热装置还可以直接给水箱中的水加热。因此太阳能供热采暖有多种组合方式，直接式太阳能集热系统
序号： 编码： 第九届“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛 作品申报书 作品名称：农村太阳能、沼气联合供热创新研究 学校全称：湖南城市学院 申报者姓名: 李文强 （集体名称）：李文强、廖琪、张卿、鲁蓉蓉 √自然科学类学术论文 □ □哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 □科技发明制作A类 □科技发明制作B 竞赛组委会制 2011年 3月
说明 1.申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。 2.申报者在填写申报作品情况时，需根据个人项目或集体项目情况填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。 3.表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。 4.序号、编码由第八届“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛组委会办公室负责填写。 5.学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上，附于申报书后，字数在8000字左右（文章版面尺寸14.5×22cm）。 6.参赛作品（一式四份）须由各高校按要求于2010年2月28日前统一寄送至湖南省第八届“挑战杯”竞赛组委会办公室（设中南大学团委）。同时须在“挑战杯”网站完成网上申报（网址另行通知）。 7.其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。 联系人： 联系电话： 传真： 邮政编码：410083
A2．申报者情况（集体项目） 说明：1．必须由申报者本人按要求填写； 2．申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列； 3．本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。
一． 太阳能供热系统太阳能集中供热系统 1.1 概述 太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。目前，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。太阳能热水器符合低碳经济的发展，是可持续的、节能减排产品，是太 阳能行业发展的机遇。太阳能产业规模巨大，市场发展具有极大的潜力。近几年政府大力支持太阳能行业的发展，2009年出台了针对太阳能的家电下乡政策，对太阳能家电下乡产品进行补贴，惠及亿万百姓，符合中央建设资源节约型、环境友好型社会，增强可持续发展能力的要求。太阳能行业的前景是光明的，但道路是曲折的。具体到每个企业，由于每个企业的技术、产品和水平等等不一，所以，能否到达行业光明的彼岸取决于企业的综合实力。目前，我国太阳能热水器行业产业发展不规范，企业自律性较弱。但是太阳能行业的发展必将会回归理性，企业需更加注重对产品品质的提升。希望行业内各大品牌联合起来，发挥各自企业优势，共同推进产业发展，维护市场秩序，营造和谐有序的行业发展环境。 1.2 太阳能新能源的发展趋势 太阳能热水系统是利用“温室效应”原理，将太阳辐射能转变为热 能，并将热量传递给工作介质从而获得热水的供热系统。太阳能热 水系统由太阳集热器、贮热水箱、循环泵、辅助热源、控制系统和 相关附件组成。太阳能热水系统的系统设计应遵循节水节能、经
济应用、安全简便的原则。从节水节能考虑，必须设置保温措施；从使用功能考虑，目前最应解决的是冷热是系统压力平衡的问题，优先选用承压式系统；从建筑美观考虑，优先选用分离式系统；从水质卫生考虑，优先选用间接式系统由于系统集热器和部分管道置 于室外，而赤峰市冬季环境温度较低，集热器、管道有可能结冰冻胀造成设备损害，影响整个热水系统的正常运行。 太阳能系统的防冻通常采用以下几种方式：①排空法防冻方式。 在结冰季节到来之前，将集热器排空，系统不运行。或者在集热器下集管进口处设置自动控制线路的温度触点，0℃以前即将集热器排水阀打开，排空集热器中的水。缺点是如果温控线路失灵，集热器即会冻裂。排空法是消极防冻方法，不仅浪费水源，而且降低了集热器的年集热效率，不能充分利用太阳能，除了受到工程造价低的限制，否则不宜采用。②保持集热系统中的水不断流动。这种方式要求集热系统不能有循环死角，否则该处管道等部件仍会冻裂。为维持水的流动，需启动水泵耗费常规能源，水在流动过程中会损失水箱中部分能量。这种方法浪费常规能源，而且系统热损失大，所以不宜使用。③排回法防冻方式。即水箱置于集热器的下方，根据储热水箱底部及集热器顶部的水温差控制水泵的运转或是停止。当集热系统当集热系统出口水温低于储热水箱水温是，循环泵关闭，集热系统停止工作，集热系统中的水依靠重力作用流回储热水箱。 当使用排回系统时，集热系统集热器和管路的安装坡度有严格要求，以保证集热系统中的水能完全排回。
太阳能供暖系统设计 摘要：阐述了太阳能供暖系统的组成、运行原理、主要设计参数和经济效益等，并介绍了一个太阳能供暖系统的实测情况。 欧洲各国对太阳能供暖给予了较高的重视，已规模化推广，到2005年共安装1536万m2太阳能集热器，太阳能供暖系统使用集热器约占集热器总量的20％，每年新建太阳能供暖系统约12万个，可节约常规能源20％～60％。 在国外，太阳能供暖已成为太阳能热利用的主要发展方向，国际能源机构在2001年指出，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。 太阳能供暖技术对我国建筑节能有着非常积极的作用，是今后太阳能光热利用的新方向。1太阳能供暖系统设计 1.1太阳能供暖系统简介 太阳能供暖系统主要由4部分组成：1)热量提供部分，太阳能集热器和辅助加热设备； 2)储热换热部分，储热水箱和换热设备；3)热量使用部分，供暖末端；4)控制部分，系统控制器。 太阳能供暖系统不同于太阳能热水系统，主要体现在以下几个方面：1)季节性使用明显，系统利用率低；2)供热需求量大，供暖季随时问变化明显；3)系统热媒温度根据不同的供暖形式而变化；4)冬、夏平衡问题，冬季需热量大，太阳能辐照量少，夏季需热量小，太阳能辐照量大。 1.2太阳能供暖系统运行原理 太阳能供暖系统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。因此，太阳能供暖系统也常称为太阳能联合系统(solarcombisystem)。系统运行原理如图1所示。 1)系统运行原理 太阳能集热循环：太阳能集热循环为温差控制、强制循环的落空系统。系统通过比较太阳能集热器和水箱的温度控制集热器循环泵启停，当集热器温度高于水箱温度设定值时，循环泵启动，太阳能集热器不断将水箱中的热水加热；当温差低于设定值时.循环泵停止，室外太阳能集热器和管路中的水受重力作用落回水箱(要求集热器比水箱位置高)，防止反向散热，并达到冬季防冻的目的。 辅助加热循环：辅助加热为温度控制。系统通过检测水箱中的温度是否达到设定温度，确定辅助热源是否开启。 2)系统特点
太阳能供暖系统方案集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
太阳能采暖系统 方 案 书 班级：电机二班 姓名：刘常斌 2、系统基本设计 2.1根据改地区全年气温温差大的特点，选用热效率高、经济实惠的玻璃-金属真空管式太阳集热器。 2.2采用太阳能与联合供采暖的系统方案，并优先利用太阳能。当阴雨天或太阳能不足时，用采暖系统辅助加热补充采暖，并充分利用太阳能，最大限度地减少用气量，降低运行费用。 2.3太阳能系统设计为直流式定温放水太阳采暖系统，达到充分利用太阳能。直流式系统分虹吸式和定温放水型。定温放水型特别适合大型太阳能采暖装置，布置也较为灵活，缺点是要求性能可靠的电磁阀和控制器，从而使系统较为复杂，在当前的技术条件下，值得推广。 直流式采暖系统按控制方式有3种：一是流量控制式，适用于大面积系统。当水压不足时为克服管道阻力可在系统中加入小型水泵。二是温控阀控制式(或膨胀阀控制式)适用于小面积
直流采暖系统。该系统因不用常规能源又获得较多的系统效率而得到用户的欢迎。三是电磁阀控制式，大小面积都适用，但还未有专用电磁阀。 2.4冬季管路防冻采用低温时水泵自动循环和自限温伴热带自动启动的双重防冻设计，防止管路结冰冻坏。 2.5采用工业级CPU 可编程电脑控制器，实现太阳能系统的全自动化、智能化，确保控制系统的可靠性，实现自动化运行，并可以根据用户的实际需要修改控制程序，使太阳能系统实现真正意义上的全自动控制和智能化管理。 2.6采暖供应采用变频增压循环供水方式，为了减少采暖循环的热损失，在采暖回水末端加装一个可根据管道水温自动控制的电磁阀。当管道温度低于40℃时，电磁阀自动打开；当采暖循环使管道水温达到水箱水温时，电磁阀自动关闭。 综上所述，不同类型的产品各有其优缺点。我们认为：选择全玻璃真空管太阳集热器比较合适，热效率高，经济实用，是目前国内市场普遍使用,生产成熟的产品。 3、系统运行原理 系统运行原理如上图所示。 3.1正常情况下，太阳能定温加热在光照条件下，当太阳集热器内水温达到设定水温时（可在0～100℃之间任意设定，一般设定在45～55℃之间），电脑控制器使供冷水电磁阀自动打开，自来水进入太阳集热器底部，同时将太阳集热器顶部达到设定温度的采暖顶入储采暖箱；当太阳
农村家用沼气池的池形有哪几种？它由哪几部分组成？ 我国农村常用的家用沼气池池形一般为圆形、方形和长方形。实践证明以圆形池最好，目前修建也最多。 修建沼气池的基本技术要求是什么？ 农村家用沼气池是生产和贮存沼气的装置，它的质量好坏，结构和布局是否合理，直接关系到能否产好、用好、管好沼气。因此，修建沼气池要做到设计合理，构造简单，施工方便，坚固耐用，造价低廉。有些地方由于缺乏经验，对于建池质量注意不够，以致池子建成后漏气、漏水，不能正常使用而成为“病态池”；有的沼气池容积过大、过深，有效利用率低，出料也不方便。多年来的实践经验证明，沼气池的结构要“圆”（圆形池）、“小”（容积小）、“浅”（池子深度浅）；沼气池的布局，南方多采用“三结合”（厕所、猪圈、沼气池），北方多采用“四位一体”（厕所、猪圈、沼气池、太阳能温棚）。 怎样修建沼气池？ 怎样修建沼气池，沼气池的大小、尺寸，沼气池使用什么材料，沼气池修好了怎么判断它的质量是否符合使用要求，这些问题在下面的国家标准中都能找到答案，即： GB4750 农村家用水压式沼气池标准图集； GB4751 农村家用水压式沼气池质量验收标准； GB4752 农村家用水压式沼气池施工操作规程； GB7637 农村家用沼气管路施工安装操作规程； GB9958 农村家用沼气发酵工艺规程； GB7959 粪便无害化卫生标准。 还可以参考DB21/T-835-94北方农村能源生态模式标准。修建沼气池不同于修建民用住房，有一些特殊要求。所以国家专门发布了有关技术标准（包括土建工程中相关的国家标准），来保证沼气池的建造质量。如果建池质量不符合要求或者因为建池地基处理不适当，会使沼气池漏水、漏气，不能正常工作，则需要检查出毛病，进行修补，费时费力。 修建沼气池需要什么材料？ 修建沼气池材料主要是水泥、沙、石子、砖，还需要一些砼预制构件或选用其它成型材料做进、出料管、池盖以及输配气管件、灯、灶具等。 修建沼气池有哪些步骤？ （1）查看地形，确定沼气池修建的位置； （2）拟定施工方案，绘制施工图纸； （3）准备建池材料； （4）放线； （5）挖土方； （6）支模（外模和内模）； （7）混凝土浇捣，或砖砌筑，或预制砼大板组装； （8）养护； （9）拆模； （10）回填土； （11）密封层施工； （12）输配气管件、灯、灶具安装； （13）试压，验收。各地要因地制宜，就地取材，不强求一律。
太阳能供热采暖系统工作原理（参考北京地区的阳光指数） 系统包括太阳能集热系统、储热膨胀水箱，生活热水系统、辅助热源系统、末端供暖系统和控制系统。 太阳能集热系统采用多台供热采暖两用太阳热水器并联运行。太阳能可置于任何受光位置。以水为工质，温度控制运行状态。蓄热水箱同时具有膨胀水箱功能。太阳能水箱具有换热、供给热水、供暖和温差发电功能。辅助热源采用电采暖炉，整个系统运行状态无需人工操作。 太阳能供热采暖系统特点 ①采用高效供热采暖两用太阳热水器，使用寿命长，运行安全可靠，全年综合得热量高。 ②太阳能循环系统采用家用暖通循环系统，安装方法与土暖气相似。 ③太阳能的安装位置不受地理的限制，实现太阳能系统与建筑完美结合。 ④太阳能水箱具有常压承压两个压力状态，保证系统长寿命和在恶劣情况下无故障运行。 ⑤生活热水与采暖水相互隔离，保证了水质。 ⑥系统实现全自动运行，保证在停电、停水等意外工况的系统安全。 ⑦辅助热源用户可自选，利用电采暖炉作辅助热源有利于系统的全自动。
系统参数：(假设采暖面积为100平米的家用采暖) ①采暖面积：100㎡ ②集热面积45-50㎡，采暖面积选用58*1800真空管。 ③蓄热膨胀水箱0.5-1t ④电加热功率6KW 散热设备采用超导散热器或集成地暖。系统节能效益系统使用寿命15年以上。太阳能系统初投资400-600元/㎡左右。每年可节电2000KW·h,采暖季节煤3650kg. 系统运行情况地板采暖供水温度40-50℃，室内温度20℃以上。用户多采用经济运行方法，即调节散热器阀门或地暖分水器阀门，控制房间温度。达到最佳节能状态。 对于上述采暖技术描述，根据您所处的地域以及实际采暖现状要求（鉴于河北地区冬季阳光辐射量较少），600平米的采暖面积需要使用58*1800真空管集热面积在300平米左右，一吨集热器的采暖面积为16.2平米，所以为了保证使用效果需要采用集热器共20吨才能满足冬季采暖要求。
一、工艺设计 发酵料液经前处理池沉淀、除杂后，从进料口进入装置，经各发酵单元逐级发酵，使养殖粪污得到无害化和减量化处理。通过设置在各发酵单元的回流搅拌器，进行强制回流搅拌，以提高菌料均匀度和产气率。在最后一级发酵单元设置储气浮罩，使最后一级发酵单元与整个装置产生的沼气经脱水、脱硫净化处理后，汇集与储气浮罩，供生产和生活使用。从出料间溢出的沼液和抽出的沼渣储存与贮肥池，用作农作物有机肥料，或淡水养殖营养饵料。 二、设计参数 (一)气压 沼气发酵工艺及沼气沼气灯炉具都要求沼气气压相对稳定，且宜小不宜大。对于水压是沼气池，，如果气压过大，容易破坏池体，造成泄漏；气压过小势必水压间面积过大，占地多。因此，我国农村家用水压池常用设计气压为8千帕；浮罩池设计气压可采用2千帕。 (二)产气率 根据我国养殖专业户沼气池发酵产气水平，其设计产气率采用0.2~0.5米3/（米3·天）（三）贮气量 水压式沼气池靠池内带有压力的沼气将发酵料液压到出料间（大部分）、进料管（小部分）而贮存沼气。浮罩池由浮罩的升降来贮存沼气。 贮气容积的确定和用户用气的情况有关。养殖专业户沼气池的设计贮气量考虑能贮存12小时所产的沼气，即昼夜产气量的一半。 （四）池容 沼气池容积指发酵池净空容积。沼气池的容积应根据用户所拥有的发酵原料（数量和种类）、滞留时间、用气要求等因素合理确定。 （五）投料率 投料率指的是最大限度投入的料液所占发酵间容积的百分率。设计最大投料量一般水压式为沼气池容积的90％，料液上部留适当空间，以免导气管堵塞和便于收集沼气;浮罩式为沼气容积的98％。最小设计投料量以不使沼气从进、出料管跑掉为原则。 三、建池规模计算 （一）参数确定 根据小型畜禽养殖场的特点，经过优化设计和工程实践所选定的发酵工艺为无动力自由进料、多旋流布料、回流搅拌、固菌成膜、浮罩储气、常温发酵工艺。发酵料液温度变化范围为10~28℃，原料在发酵装置内的滞留天数（HRT）为30~90天，南方取低限，北方取高限，一般取60天；适宜于小型畜禽养殖场沼气工程的发酵料液平均浓度（Ts）为6％~10％，一般取8％；发酵装置的有效料液容积（m），浮罩式取98％，水压式取90％；常温条件下的容积产气率（平均）一般为0.20~0.40米3/（米3·天），取平均值 0.30米3/（米3·天）;浮罩储气压力取2~3千帕。 （二）池容计算 小型畜禽养殖场一般采用干清粪养殖工艺，每天可收集的粪便及含水量见表17-1 表17-1 成年畜禽日排粪量及含水率 根据发酵原料的数量、一定温度下发酵原料在装置内停留的时间和投料浓度等工艺条件，沼气发酵装置的容积计算公式为：
沼气能源的加温结构 摘要： 目前，我过农村的新能源主要集中在太阳能和沼气两方面，沼气是我过重点建设的农村节能环保项目。沼气及其适合在农村推广的新能源项目，但是由于技术和条件上的缺陷，在冬天，由于温度低而导致发酵不充分、产气量不足等原因，限制了沼气建设在农村的适用范围。而传统能源的增温措施虽然技术成熟、效果明显，但是由于是一次性能源、效率低下、环境污染严重，将逐渐被淘汰；新能源增温措施将得到快速发展。而现在最具代表性，运用广泛的两种新能源是太阳能和地热能，其研究成果也很卓著，技术相对于其他新能源技术来说，起步较早，发展较成熟，结构较合理。 关键词：新能源太阳能地热能沼气
1 引言： 从沼气的发展历程来看，显示建国初期的在技术不成熟的情况下盲目推广，致使结构不完善、施工不合格导致项目失败；现在又是结构、施工都完成的条件下，又出现了新的问题。由于我过冬天气温普遍较低，致使沼气池内微生物活性降低，发酵不充分，产气量低甚至不产气，严重限制沼气在我过农村的适用范围。 有相关资料指出，在一定温度范围内，温度对发酵效率具有正向促进作用, 合理控制温度在未来沼气工程中是非常必要的。一般情况下，沼气细菌在8～60℃范围内都能进行发酵。10～26℃为常温发酵区。在这个温度条件下，池容产气率可达0.15～0.30 m3/(m3·d)（池容产气率指沼气池单位体积每天生产的沼气量）；28～38℃为中温发酵区（最适温度为35℃），池容产气率可达1.0 m3/(m3·d)左右；46 ～60℃为高温发酵区，池容产气率可达2.0 ～2.5 m3/(m3·d)【1】。因此，如果有一种加温方法，能使沼气池的池温在冬天达到并保持在一个适宜的水平，就能保证沼气的产气量，从而促进沼气的使用和推广。 在使用的加温结构中，先前的沼气科技工作者在传统的生物质、煤炭等传统能源增温设备上做了大量的工作，但是由于是不可回收能源切有环境污染，将逐渐被淘汰；新能源增温现在有太阳能加温、地源热泵加温以及水源热泵增温设施等。 2 沼气池太阳能增温措施 沼气池太阳能增温措施就是用一定的设备吸收太阳能将地下水的温度提升，然后将热水送入沼气池进行增温，达到合适的发酵条件，使发酵顺利启动、快速发酵；过程中需要太阳能集热装置、热泵等设备。但是太阳能增温措施一个显著的缺点就是在夜间和较长的连续阴雨天气时，太阳能增温效果不明显甚至不能增温；故在大中型沼气池中，应设置辅助热源，可选择相应功率的热泵解决，也可用生物质、煤炭等传统能源解决。沼气池太阳增温示意图，如图1所示。
太阳能供暖设计 （一）检索词：太阳能供暖；中国期刊全文数据库 1。《太阳能供暖与制蒸馏水综合应用技术》 作者：任胜义，宋秀静 期刊名称《可再生能源》 引言 太阳能供暖是一项系统工程，一次性投资大，使用季节性强[1]。为满足建筑热负荷的需要，太阳能供暖工程须使用足够数量的太阳能集热管，以保证在供暖期为建筑提供足够的热量。但是，在非供暖期，太阳能集热器所转换的热量不仅无处使用，还要蒸发掉大量的水，否则系统将会被烧毁，该问题影响着太阳能供暖技术的应用与推广。为解决这个问题，本文提出了在供暖期间利用太阳能集热器对建筑供暖，在非供暖期利用太阳能集热器制蒸馏水的多功能综合应用系统。太阳能供暖与制蒸馏水综合应用系统由太阳能供暖系统和太阳能制蒸馏水系统两部分组成[2] ，[3]。 太阳能供暖系统 太阳能供暖系统主要由太阳能集热器、保温储水箱、电加热装置、散热装置、管 道系统和智能控制系统构成（图 1）。保温储水箱用不锈钢板加工而成，外侧加聚氨酯 保温材料，顶部设有排气孔，底部设排污口和截止阀。在储水箱侧面设有水位显示计。 辅助电加热装置是由加热盒和电磁炉构成。散热装置即铺设在供暖房间地板下的PE管。管道系统由冷热水管、地热管、水泵、三通、电磁阀等组成。控制器连接两个微电脑时 控开关，其中一个微电脑时控开关 1 控制水泵，另一个微电脑时控开关 2 控制电磁阀。 控制器的热电偶传感器安装在集热器侧面延伸至内胆。太阳能集热器安装在建筑物朝阳 的屋面上，储水箱置于室内。 2。《太阳能供暖系统实验与数据分析》 作者：刘伟锋；宋蕾；王启镔；郭晓强；刘俊红；《建筑科学》 3。《太阳能热泵供热系统的模拟研究》 作者：田津津；孙冰冰；张哲；张晨阳；陈阳；《水电能源科学》 （二）检索词：太阳能供暖；中国优秀硕士学位论文全文数据库 《跨季节太阳能供暖系统设计》 作者：常立存； 学位授予单位：西安建筑科技大学 （三）检索词：太阳能供暖；中国专利数据库（知网版） 《一种太阳能供暖系统》 发明人：王芷龙;周石;敬李;赵纯亮;王智彪 专利类型：发明专利 专利分类号：F24D11/00;F24D19/10 专利摘要：本发明提供一种太阳能供暖系统,包括采集太阳能并将之转化为热能的采暖单元、热存储及交换单元、以及供暖单元,所述热存储及交换单元中包括有对所述采暖单元中的热能进行存储的蓄能系统和能提升蓄能系统中存储的热能的温度的热泵系统,所述蓄能系统设置在地面以下,所述采暖单元、蓄能系统、热泵系统、供暖单元依次连通以进行热交换。该太阳能复合供热供暖系统成本低、高效、节能、实用,特别适合条件比较艰苦的小
一、沼气池的工作原理：当池内产生沼气时，储气间内的沼气不断增多，压力不断增高，迫使主池内液面下降，挤压出一部分料液到水压间内。当人们打开炉灶时，沼气池内的压力逐渐下降，水压间料液不断流回主池。这样，不断地产气和用气，使发酵间和出料间始终维持压力平衡地状态。二、沼气发酵原理：微生物代谢的过程称为发酵，是指有机物质在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过各类微生物的分解代谢，最终沼气的过程。这个过程有以下三个阶段：（1）液化阶段：为产甲烷菌提供营养和为甲烷菌创造适宜的厌氧条件，消除部分毒物。（2）产酸阶段（3）产甲烷阶段：产甲烷菌群，利用以上以上两步所分解转化的小分子化合物等生成甲烷。附：发酵间与储气室称为主池。水压间的作用一是起着存放从主池挤压出来的料液作用；二是用气时起着将沼气压出的作用。气池修建与使用(原理)沼气是一种优质燃料，可用来点灯、做饭。沼气灶通过导管与沼气池相连。这就是一个精心设计科学合理的沼气池模型，由活动盖、贮气室、发酵间、进料口、出料口、水压池、单向阀等主要部分组成。.这是目前我省广泛推广的“三位一体”沼气池，就是把厕所、太阳能畜禽舍与地下的沼气池建在一起。人、畜禽粪便经进料口进入沼气池厌氧发酵，产气的沼气上升到贮气室，随着沼气的逐渐增多，压强逐渐增大，池内的液面下降，料液通过出料管上升，经单向阀流入水压池，形成液面差。当打开开关用气时，贮气室内压强逐渐减小，水压池内的料液经进料口处单向阀、进料管，流人发酵间，以维持内.外压力新的平衡。这样，不断地产气和用气，使发酵间和料间的液面不断升降，始终维持压力平衡的状态。“三位一体”沼气池建设达到了改厕、改圈、改厨、改院的效果，综合效益显著。我省家用沼气池在国标沼气池的基础上，加以改进和完善(见模型)，改斜管进料、出料，为直管进料、出料；改水压池为水压、酸化、沉淀池，并在进料口和出料口处安装单向阀，以实现自动循环的目的。池内增设旋流布料墙为旋流布料沼气池，池内增设分流布料墙为分流布料沼气池，均可起到料液分布均匀、破壳和提高产气效率的作用。出料管下口位于沼气池内总深度的中部二分之一处，实现中层出料更有利于杀卵灭菌。另外，还可将水压池加盖太阳能温室，一年四季不打开，起到增温、保温的作用.2 沼气池的建造技术2.1 沼气的基本知识 2.1.1 沼气及其产生过程沼气是有机物质在厌氧环 境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫它沼气。沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等。它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌叫含甲烷细菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。沼气的成分沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氢(H2S)、氮及其他一些成分。沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。在沼气成分中甲烷含量为55%～70%、二氧化碳含量为28%～44%、硫化氢平均含量为0.034%。 2.1.3 沼气的理化性质
太阳能供热系统 一．太阳能集中供热系统 1.1 概述 太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。目前，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。太阳能热水器符合低碳经济的发展，是可持续的、节能减排产品，是太阳能行业发展的机遇。太阳能产业规模巨大，市场发展具有极大的潜力。近几年政府大力支持太阳能行业的发展，2009年出台了针对太阳能的家电下乡政策，对太阳能家电下乡产品进行补贴，惠及亿万百姓，符合中央建设资源节约型、环境友好型社会，增强可持续发展能力的要求。太阳能行业的前景是光明的，但道路是曲折的。具体到每个企业，由于每个企业的技术、产品和水平等等不一，所以，能否到达行业光明的彼岸取决于企业的综合实力。目前，我国太阳能热水器行业产业发展不规范，企业自律性较弱。但是太阳能行业的发展必将会回归理性，企业需更加注重对产品品质的提升。希望行业内各大品牌联合起来，发挥各自企业优势，共同推进产业发展，维护市场秩序，营造和谐有序的行业发展环境。 1.2 太阳能新能源的发展趋势 太阳能热水系统是利用“温室效应”原理，将太阳辐射能转变为热能，并将热量传递给工作介质从而获得热水的供热系统。太阳能热水系统由太阳集热器、贮热水箱、循环泵、辅助热源、控制系统和相关附件组成。太阳能热水系统的系统设计应遵循节水节能、经济应用、
安全简便的原则。从节水节能考虑，必须设置保温措施；从使用功能考虑，目前最应解决的是冷热是系统压力平衡的问题，优先选用承压式系统；从建筑美观考虑，优先选用分离式系统；从水质卫生考虑，优先选用间接式系统由于系统集热器和部分管道置于室外，而赤峰市冬季环境温度较低，集热器、管道有可能结冰冻胀造成设备损害，影响整个热水系统的正常运行。 太阳能系统的防冻通常采用以下几种方式：①排空法防冻方式。在结冰季节到来之前，将集热器排空，系统不运行。或者在集热器下集管进口处设置自动控制线路的温度触点，0℃以前即将集热器排水阀打开，排空集热器中的水。缺点是如果温控线路失灵，集热器即会冻裂。排空法是消极防冻方法，不仅浪费水源，而且降低了集热器的年集热效率，不能充分利用太阳能，除了受到工程造价低的限制，否则不宜采用。②保持集热系统中的水不断流动。这种方式要求集热系统不能有循环死角，否则该处管道等部件仍会冻裂。为维持水的流动，需启动水泵耗费常规能源，水在流动过程中会损失水箱中部分能量。这种方法浪费常规能源，而且系统热损失大，所以不宜使用。③排回法防冻方式。即水箱置于集热器的下方，根据储热水箱底部及集热器顶部的水温差控制水泵的运转或是停止。当集热系统当集热系统出口水温低于储热水箱水温是，循环泵关闭，集热系统停止工作，集热系统中的水依靠重力作用流回储热水箱。当使用排回系统时，集热系统集热器和管路的安装坡度有严格要求，以保证集热系统中的水能完全排回。
农村家用沼气池技术简介 [关键词]：农户沼气池秸秆 1．根据本地区特点，选择最佳的发酵工艺流程。 2．采用高效的接种物。在一定的条件下，进料采用较高的总固体浓度(可达20％)，选用高质量的接种物，并保持一定的用量(超过30％)。 3．增加原料在池内的实际滞留时间，防止料液短路，具体方法有： (1)采用矩形池。如塞流式沼气池。(2)在标准池内设置隔板。(3)圆筒型池内设置一个内圆，发酵原料先在内园发酵再流入外圆部分。 4．沼气池内增设具有搅拌作用的人力搅拌器，或利用沼气压力实现自动搅拌。 5．增设防止料液在池内结壳的破壳装置，具体方法有： (1)采用矩形池以便在池内设置压浮导沼渣板。(2)在沼气池内设置一个栅栏，可用木棍或竹子制作。(3)在沼气池内设置中空的竹笼。(4)封盖前在池中均匀地直捅10-15个直径为8-10厘米粗的洞，插入小竹捆，竹捆粗细等同洞口，直插到池底，池面露出20公分长。 6．选择适宜的沼气池位置，尽可能满足沼气综合利用的要求。如北方四结合池必须放置于阳光猪舍下面，出料间的一部分应置于阳光蔬菜大棚内。 7．使用秸秆作为原料的沼气池，效果好的有红泥双面革作池盖的半工厂化沼气池；塞流式秸秆自动出料沼气池；大揭盖沼气池；粪草分离式沼气池；薄铁皮太阳能干发酵沼气池。 8．选择适当的储气方式。当全年大多数时间池容产气率小于0．3立方米／立方米时，采用水压式储气方式；当超过0．3立方米／立方米时，一般采用分离储气方式。通常要求：储气系统成本(水封地、贮气罩及附属装置开支)(三年之内多回收的沼气效益及灶具燃烧稳定提高热效率所获得的沼气效益。此情况下采用，经济上比较划算。 9．采用工厂化沼气池。为了保证沼气池的质量，缩短在农户家中的施工时间，在工厂、车间制造沼气池的主要部件，运到农户家中安装，便于沼气池的标准化，规范化生产。户用沼气池高效池一般为4-6立方米池容，水压式一般为6-10立方米。由于是常温发酵，则随地域不同，产气率也不一样，从统计角度看北方
河南省农业经济学校 太阳能与沼气利用技术专业教学计划 一、招生对象与学制 本专业招收初中毕业生或具有同等学力者，学制3年。 二、培养目标与业务范围 (一) 培养目标 培养学生热爱中国共产党、热爱社会主义、热爱祖国的思想政治觉悟，树立正确的政治方向，具有良好的职业道德品质和较强的法律意识的中级技术水平的技能型人才。 (二) 业务范围 掌握必需的光复材料加工与应用技术的理论基础知识、基本方法和基本技能，在光伏电池行业从事生产、技术管理、产品检测与质量控制等工作的应用性专门人才。 三、知识结构、能力结构及要求 (一)知识要求 1. 掌握机械制图的基本知识。 2.掌握光伏电池材料的基本知识。 3. 掌握光伏电池制造技术与工艺和材料分析测试技术的理论知识。 (二)能力要求 1. 掌握光伏电池生产操作、设备运行和维护、光伏电池产品分析检测、质量控制的基 本能力。 2. 会阅读图纸和工艺文件。 3. 具备光伏电池及相关领域从事设计、生产、管理的基本能力。 4. 熟悉光伏材料有关的方针、政策和法规。具备光伏电池生产组织管理能力 (三)相应资格证书要求 必修：中级工证书 四、课程设置及主干课程教学要求 (一)德育模块 ⑴经济政治与社会（18学时）经济与政治基础知识是中等职业学校学生必修的一门德育课程。其任务是：根据马克思主义经济和政治学说的基本观点，以邓小平理论为指导，对学生进行经济和政治基础知识教育。引导学生正确分析常见的社会经济、政治现象，提高参与社会经济、政治活动的能力，为在今后的职业活动中，积极投身社会主义经济建设、积极参与社会主义民主政治建设打下基础。 ⑵哲学与人生（18学时）哲学基础知识是中等职业学校学生必修的一门德育课程，旨在对学生进行马克思主义哲学知识及基本观点的教育。其任务是：通过课堂教学和社会实践等多种方式，使学生了解和掌握与自己的社会实践、人生实践和职业实践密切相关的哲学
太阳能采暖系统 太阳能采暖系统是目前我国应用较为广泛的新能源建筑技术，充分利用太阳能将其转化成电能和热能为我们所用。太阳能还有很大的发展空间，由于我们当前的技术有限，所用应用并不是很全面，利用不是很充分。我们要积极主动的去研究，比如我们学校的芬兰小木屋安装的太阳能采暖系统，一层为太阳能地热系统，二层为人工取暖系统。两个系统进行对比，得出结论，为我们日后的改进和建设工作提供了有力的数据依据。 (一)太阳能利用方式 1.光热利用：它是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种。太阳能发电：未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式主要有两种：①光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。②光—电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。 2.光化利用：这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。 3.光生物利用：通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。 下面主要涉及的是太阳能的光热利用（太阳能采暖系统），利用太阳能进行采暖。 太阳能采暖系统由太阳能集热器（平板太阳能集热器、真空管太阳能集热器、U型管太阳能集热器、热管太阳能集热器）、水箱、连接管道、控制系统等辅材构成。是指将分散的太阳能通过集热器，把太阳能转换成热水，将热水储存在水箱内，然后通过热水输送到发热末端，提供建筑供热的需求。比如说我们生活中的地板辐射采暖，散热器采暖等等。 我们可以在建筑屋面或建筑旁能够摆放相应面积的太阳能集热器。在利用太阳能的时候，应该满足一些必要的条件，才能充分利用太阳能进行采暖。安装太阳能采暖系统的建筑，主要朝向宜为南向。建筑的体形和空间组合避免安装太阳能集热器部位受建筑自身及周围设施和绿化树木的遮挡，并应满足太阳能集热器有不少于4H日照射数的要求。 建筑的主体结构或结构构件，应能够承受太阳能热水系统的荷载。建筑外墙要有保温。建筑的玻璃是节能玻璃。 具备以上条件较适合安装太阳能采暖系统。 (二)太阳能热水器的分类 1.从集热类型上分