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民用建筑采用太阳能热水系统怎么样

民用建筑采用太阳能热水系统怎么样

太阳能热水系统是目前我国技术上较成熟的可再生能源利用系统之一 ,该系统的应用已全面推开 ,并呈多样化发展的态势。针对不同的系统 ,其经济效益和投入产出平衡关系的分析对太阳能热水系统的进一步推广应用至关重要。为更好地评判太阳能热水系统的经济效益 ,有必要分门别类地对各种系统的适用性及其经济效益进行分析 ,以便根据不同的需求合理地选择不同的系统。目前 ,太阳能热水系统按集合程度可以分为分户式和集中式。分户式系统可以分为整体非承压式和分体承压式。集中式系统可以分为完全集中式和半集中式。

1 各种系统的适用性分析

1. 1 整体非承压式太阳能热水器

整体非承压式太阳能热水器是目前市场应用最广泛的一种类型。它一般采用分户式布置 ,被加热水利用真空管优越的集热性能直接在管内收集太阳能辐射热。同时利用温差产生的热虹吸作用将热量收集到上部的储热水箱中。这种系统的突出优点是集热效益高 ,系统简单实用 ,价格低廉 ,市售价格约为 3 000元 /套 (按常规配置水平 :每户集热器面积3. 0平方米,储热水箱容积 150 L,为便于比较 ,以下的配置水平均与之相同 )。但也有难以克服的缺点 :一是由于集热器不能承压 ,导致室内冷热水系统压力难以平衡 ,影响使用的舒适性 ;二是由于储热水箱只能置于集热器上部。在城市的多层或高层建筑使用时 ,管路较长 ,无效冷水过多,浪费宝贵的水资源 ;三是外形较难与建筑完美地结合。

1. 2 分体承压式太阳能热水系统

分户式的分体承压式太阳能热水系统的集热器与储热水箱分开设置 ,储热水箱可以设置在用户室内。靠近用水点 ,克服了热水输送管路过长、无效冷水过多的缺点。由于集热器承压使室内冷热水系统等压同源 ,冷热水压力平衡。使用的舒适性提高 ,同时由于储热水箱分开设置 ,在外形上与建筑的结合相对容易。但其价格比较昂贵 ,按前述的常规配置 ,市售价格约为 9000元 /套。

 

1. 3 半集中式太阳能热水系统

以上两种分户式集热系统具有使用上互不干涉、责任和权益明确、物业管理相对简单的优点。但缺点是管道数量很多 ,屋面和竖向管道的布置困难。集热器收集的太阳能资源不能共享 ,调节余缺 ,不利于提高太阳能热水系统的总体效益。随着太阳能热水系统在城市的多层乃至小高层建筑中的推广使用 ,管路简洁的集中式系统优势日趋明显。其中的半集中式系统就是采用集中集热 ,分户储热的方式收集太阳能辐射热。其加热单元可以设计成非承压式 ,储热水箱间接换热 ,不影响冷热水系统压力平衡。因此价格相对较低 ,约 7 000元 /户。

 

1. 4 集中式太阳能热水系统

集中式太阳能热水系统就是一个以单元或楼栋为单位的集中热水供应系统。用水的保证率和舒适程度较高。一般采用承压式系统。由于采用集中的辅助加热手段。就必然牵涉到收取热水费的问题 ,物管的压力较大 ,比较适合在单身公寓、酒店式公寓等建筑中应用。这类系统的初投资价格约为 8 000元 /户。

 

2 各种系统的经济性分析

2. 1 太阳能热水器的经济效益

在太阳能集热器面积一定的前提下 ( 3. 0 m2/户 )太阳能能热水器的集热效益可以用式 (1)表达 :Q = 365 ×AC ×JT ×ηcd ×(1 -ηL)(1)式 (1)中 : Q—平均每户全年有效得热量;Ac —太阳能热水系统每户集热器面积 ,取3. 0 m2;JT —当地春分、秋分所在月 (春、秋季使用 )或
冬至所在月 (冬季使用 )集热器采光面上月均日辐照量 ,取 11 695 kJ/m2 ·d; (按杭州市气象参数取值 )ηcd —集热器全日集热效率 ,无量纲 ,取 0. 5;ηL —管路及储水箱热损失率 ,无量纲。取0. 2

将以上数据代入后得出平均每户全年有效得热
量为 :
Q = 5 122 410 kJ / (户 ·年 )
(1)若以电加热折算 ,电热水器的效率设为0. 95。则全年的节电量为 :
D = 5 122 410 / (3 600 ×0. 95) = 1 494 ( kWh)以民用电价为 0. 56元 / ( kWh)计 (不计累进电价 ,同时也不计峰谷电差价 ) ,全年节约的费用为837元。
(2)若以液化石油气加热计算 ,价格: 7. 0元 /kg,热值: 46. 06MJ /kg,热水器效率η=0. 85;全年节约的费用为 916元。

(3)若以天然气加热计算 ,价格 : 2. 4元 /Nm3,热值 : 35. 59MJ /Nm3,热水器效率 η = 0. 85;全年节约的费用为 406元

 

2. 2 各种系统的静态投资回收效益

太阳能热水器与前述三种类型燃料静态投资回收年限比较见表 1。

这是常用的一种比较方法 ,但实际上这种比较方法是有缺陷的。它忽视了一个重要的事实 :即采用其他燃料的加热方式 ,热水器本身是有购置成本的 ,而计算太阳能热水系统与各种类型燃料回收年限时 ,应该扣去其加热设备相应的购置成本。以太阳能热水系统的增量成本来计算回收年限才是更加客观的方法。上述的四种太阳能热水系统除第一种整体非承压系统因其水压条件和储热水箱位置的局限不能完全替代常规热水器功能外 ,其余三个系统完全可以替代任何燃料种类的常规热水器功能。

 

2. 3 各种系统的增量静态投资回收效益

按目前市场价格 ,相应配置的热水器价格约为3000元 /套。因此在后三种类型太阳能热水器的初投资额中减去该值后得到的结论见表 2。

太阳能热水系统的增量静态投资回收年限可以从表 2中看出。按电加热分析 ,由于一般太阳能热水系统都配有辅助的电加热装置 ,也就是其本身完全可以替代完整的容积式电热水器。故这列数据最能说明问题。而如果采用液化石油气作为燃料 ,由于目前价格较高 ,在实际使用上应不作推荐。天然当前的价格较低 ,从增量成本分析 ,似乎太阳能热水系统对其的优势不大。但实际上两者的使用条件是不一样的。燃气热水器一般采用即热式 ,即热式行施工现场检查 ,查处挂靠、转包、违法分包等违法行为 ,重点检查在现场施工的企业是否与标书上的单位及项目经理、项目管理班子等中标内容相一致 ,以及工程款的支付和流向。发现有挂靠、串标行为的 ,要及时依法处理 ,做到发现一起 ,查处一起 ,并在网上予以公开曝光 ,情节轻微的暂停其投标资格 ,情节严重的将其清出建设市场 ,以起到震慑作用。

所以有得出以下几个点:

(1)太阳能热水系统作为利用可再生能源的一种手段 ,其经济效益应结合使用上的适宜性综合分析 ,才能比较客观的得出结论。
(2)太阳能热水系统的投资回收期计算时应以系统的增量投资值计算更加合理。
(3)太阳能热水系统生命周期内的静态投资回收率是很高的。