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1.2 课题研究的意义
为保障寒冷的冬日里人们的工作、学习生活顺利运行，确保人们度过一个温暖的冬天，北方绝大多数地区选择了集中供暖，即人们通常说的“暖气”——但中国南方的绝大部分地区并没有集中供暖，导致很多南方老百姓要求集中供暖，但南方的冬天没有北方的那么冷，时间也不长，且南方城市规划时大多没有考虑供暖的系统，如要修建供暖系统则需要很大的施工，致使南方很多地方的政府犹豫不决；而本课题研究的单户型、小型供暖系统不失为解决此问题的一种选择。
据初步统计,我国2005年建筑能耗已占总能耗的23％。在我国能源消耗结构中．不可再生能源占绝大分额。煤炭所占的比例最大[3]。我国75％的污染与燃烧煤炭有关[4]。我国是燃煤大国，每年排放SO2的总量较大，致使我国酸雨污染范围不断扩大；降水平均pH值低于5．6的地区已达整个国土面积的40％，酸雨和SO2污染危害国民健康，腐蚀建筑材料，破坏生态环境，制约了我国经济的良性发展[5]。而本课题的设计中则包括了太阳能热水的部分，在能源危机和环境污染日益严重的双重压力下。太阳能作为一种节能、环保、取之不尽的绿色能源．已成为当前国际能源开发利用领域中的新热点。
1.3 国内外研究现状简介
1.4 系统总体结构
图1.1 供暖系统结构图
供暖环路主要由储水箱、温度计、压力计、分水器、阀门、加热盘管、集水器、循环泵和管路组成。其中太阳能部分工作原理见2.2，只是当热量供应不足时，要使用天然气烧水来补充所需的热量。如图，一系列的壁炉处于“并联”状态，当浑水系统温度不足时，天然气壁炉将水加热后送到浑水系统中，补充所需热量。
1.5 加热盘管材料和布置方式
加热盘管是低温地板辐射采暖的重要组成部分。管材的选择是非常重要的。随着塑料化工工业的发展。出现了耐腐蚀、抗老化、成本低、铺设无接口、不易漏、膨胀系数小的各种塑料管，为低温地板辐射采暖技术的应用提供了可靠的材料保证。目前适合作加热盘管的管材主要有：交联聚乙烯(PEX)管、无规共聚丙烯(PP—R)管、聚丁烯(PB)管、改性聚丙烯(PP—C)管和铝塑复合管。其中PP—R管和PP—C管是应用于该系统比较理想的管材[6] [7]。
加热盘管的布置方式对室内的有效得热量和热辐射的均匀性有关键性的影响。研究发现。采用平形型、L 型、双平形型、U 型、回折型布置方式是较为理想的[8] [9]。
图1.2 加热管盘较为理想的铺设方式
图1.3 一层地面盘管平面图
图1.4 二层地面盘管平面图
1.6 创新点
创新的主要目的为优化系统、在相同舒适度的情况下最节省能源。
太阳能热水器是“看天吃饭”的，因此对于一些天气时而阴时而晴的地区或太阳能不足的地区，单一的太阳能低温热水地板辐射采暖系统无法保证整个冬天的热供应，于是为了达到节能高效的优化目的，在管路的铺设设计好后，根据别墅所在地区的天气情况、纬度、太阳照射角度、平均日照时间加之燃炉功率等等得出一能耗公式，根据公式中变量、固定量，使可变量最小，能耗最少，并使用PLC（可编程控制器）控制——当太阳能充足时则只使用太阳能，当太阳能不足时，自动启动天然气烧水，使得保证舒适度的情况下做到最节省能源。
1.7 意义
近年来，我国能源消费结构的不合理性导致我国酸雨污染范围不断扩大，生态破坏日益严重。制约着我国经济的快速发展。冬季燃烧煤炭采暖是产生SO2的重要原因之一[10]。为减少SO2的释放、缓解酸雨污染，对小型家用太阳能低温热水地板辐射采暖系统及其管材与管道铺设方式进行了一番设想。这种绿色、环保的系统的推广与应用对我国实现绿色采暖、减少大气环境污染物排放和建筑节能具有重要的战略意义。
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