太陽能熱水器想直接連通散熱片可否節(jié)省能源消耗?

【專家解說】：　　想法確實不錯，有幾篇文章你可了解一下，總的說是造價的問題??！ 　　太陽能空調熱水系統(tǒng) 　　太陽能空調熱水系統(tǒng)利用太陽能集熱器產生熱水，可全年提供生活用熱（采暖及熱水），夏天還可以用熱水作為能源，推動一種兩級吸收式制冷機制冷，供空調使用。系統(tǒng)配備了輔助熱源，全天候自動運行。 　　太陽能空調熱水系統(tǒng)以熱水利用為基礎，配上一臺兩級吸收式制冷機，就能實現(xiàn)空調。太陽能全年充分利用，有更好的經濟效益。 　　太陽能空調熱水系統(tǒng)是集中供熱和中央空調方式，空調面積一般在200平方米以上。 　　太陽能集熱面積與空調面積一般為1∶1（南方地區(qū)）-1∶1.5（中、北部地區(qū)）。 　　主要技術指標： 　　每100平方米太陽能集熱器： 　　每天提供熱水6-8m3 　　熱水溫度：生活用熱：55-60℃ 　　制冷用熱：65-75℃ 　　兩級吸收式制冷機： 　　熱源溫度65-75℃ 　　冷卻水溫度：31℃ 　　冷凍水溫度9℃ 　　輔助熱源：燃油熱水爐 　　造價：平均每平方米（集熱面積和空調面積按1∶1計）：1800-2200元。 　　以輸出熱水和冷凍水為限，不包括末端設施。 　　兩級吸收式制冷機價格（只提供制冷機）： 　　35kW（制冷功率）：12萬元 　　70kW（制冷功率）：20萬元 　　100kW（制冷功率）：28萬元 　　200kW（制冷功率）：48萬元 　　300kW（制冷功率）：60萬元 　　500kW（制冷功率）：80萬元 　　聯(lián)系單位：中國科學院廣州能源研究所太陽能研究室 　　1 太陽能采暖簡介 　　采暖是我國的能耗大戶。自1991年起平均每年新建建筑10億m2，至1996年底，共有各類建筑約310億m2。每年城鎮(zhèn)建筑僅采暖一項需要的耗能占全國能耗總量的11.5％[1]?；茉吹拇罅肯模刮覈哪茉垂媾R巨大的挑戰(zhàn)，而且造成了嚴重的環(huán)境污染。因此研究使用清潔的可再生能源－太陽能進行采暖具有重要意義。 　　太陽能采暖可分為兩大類，一為主動式，另一為被動式。被動式就是根據(jù)當?shù)貧庀髼l件，依靠建筑物本身構造和材料的熱工性能，使房屋盡可能多地吸收和貯存熱量，以達到采暖的目的。主動式用集熱器、蓄熱器、管道、風機及泵等設備來收集、蓄存及輸配太陽能的系統(tǒng)，系統(tǒng)中的各部分均可控制而達到需要的室溫。 　　主動式太陽能采暖又可分為直接式和間接式。所謂直接式就是由太陽能集熱器加熱的熱水或空氣直接被用來供暖。所謂間接式就是集熱器加熱的熱水溫度通過熱泵提高后再供暖。采用由于集熱溫度高時，集熱器的效率很低，因此一般采用地板采暖或風機盤管。這兩種方式要求熱源的溫度比較低，50℃左右，集熱器具有較高的效率。 　　本文的研究對象為一個100平米的房間，假定其耗熱量指標為50W/m2，采暖室內設計溫度為20℃，溫度低于8℃即進行采暖，設置備用鍋爐。太陽能負責8小時的熱負荷。集熱器正南向放置，傾斜角等于當?shù)鼐暥?。該系統(tǒng)同時負責生活熱水供應，每日240L。 　　2 逐日模擬與綜合熱價法 　　2.1 逐日模擬方法 　　目前的太陽能利用系統(tǒng)的經濟分析一般以月平均值進行分析，由于需求與供給之間的不匹配，太陽能未必轉化為有用收益。比如，太陽能熱水供應中，夏天收集的熱量往往用不完，只能放掉。目前還缺乏令人信服的用于全年模擬的氣象數(shù)據(jù)模型，因此本文以1991-2000年的逐日氣象數(shù)據(jù)為基礎，對太陽能利用系統(tǒng)進行工況模擬，在此基礎上進行經濟分析[2]。中國幅員遼闊，地區(qū)差異很大，本文只選擇幾個典型城市進行分析。 　　2.2 綜合能源價格方法 　　目前，評價太陽能利用系統(tǒng)的經濟性大多采用凈收益現(xiàn)值和投資回收年限兩種方法，這兩種方法均側重于對太陽能利用系統(tǒng)本身投資、收益狀況進行分析。而對太陽能利用系統(tǒng)進行經濟分析的目的是，確定針對使用者而言最為經濟合理的方案，即相對于獲得所需能量、資金投入量少的方案。為此，本文采用綜合能源價格法[3]。 　　能源價格指的是購買一定種類能源的費用。它在一定意義上代表了或開采或生產這種能源并傳送至使用終端的資金消耗。對于供熱供冷的系統(tǒng)，在其有效使用期限內的資金投入主要用于：1）初投資：安裝供熱供冷系統(tǒng)；2）運行費用：在使用期間系統(tǒng)的運行和維護費用。綜合能源價格的含義是在有效使用年限內初投資和使用費用的累計綜合值與在此期間所提供能量總和的比值。它是一個將初投資考慮在內的全面反映經濟分析對象相對于提供單位能量所需費用的參數(shù)。 　　考慮到資金的動態(tài)特性，即不同時期支出貨幣的價值是不相等的，本文在經濟分析過程中，將綜合能源價格進行現(xiàn)值處理。即通過將不同時期投人的資金統(tǒng)一折現(xiàn)為初投資年現(xiàn)值的方法，使資金投入時間和數(shù)量各不相同的不同類型供熱（冷）的綜合能源價格，在同等價值條件下進行比較。 　　綜合能源價格現(xiàn)值的表達式為： 　　式中：M——綜合能源價格現(xiàn)值，RMB／MJ； 　　V——初投資，RMB； 　　t——計算年數(shù)； 　　n——系統(tǒng)有效使用年限； 　　Z——第t年使用費用，RMB； 　　i——銀行存款年利率；本文忽略通貨膨脹對銀行年利率的影響，i取常數(shù)。 　　Et——第t年提供能量總計，MJ； 　　3 主動式太陽能直接采暖經濟性分析 　　模擬年限為10年。模擬時采用逐日的溫度和太陽輻射。 　　3.1 北京地區(qū) 　　集熱面積為20m2。能源價格，電：0.6元/kwh； 天然氣：2.1元/Nm3；液化氣：10.5元/Nm3。模擬的結果見表1。 　　表1 北京太陽能直接采暖的經濟性分析 　　熱源種類 初投資（元） 運行費用（元） 燃料耗量 總投資(元) 綜合熱價(元/MJ) 價格比 　　太陽能+天然氣 28845 19092 10293 Nm3 47938 0.088 1.42 　　電鍋爐 2585 83604 158874 kwh 86189 0.159 2.55 　　天然氣鍋爐 2585 31238 16901 Nm3 33823 0.062 1 　　液化氣鍋爐 2585 52616 5707 Nm3 55202 0.102 1.63 　　太陽能+液化氣 28845 32112 3475 Nm3 60957 0.112 1.80 　　從上表可以看出，在北京地區(qū)，太陽能采暖比天然氣鍋爐費用要高42%，但費用遠低于電鍋爐；如果輔助能源為液化氣，則比液化氣鍋爐采暖也要高10%。 　　采暖與熱水供應相比，由于季節(jié)性強，一年中系統(tǒng)設備的利用時間短，并且由于采暖的能耗遠遠高于熱水供應，因此系統(tǒng)的經濟性不好。在北京以北地區(qū)，采暖期長一些，但一般氣溫也更低，集熱效率也低，因此系統(tǒng)的經濟性也不好；在北京以南，氣溫高一些，但采暖期更短，并且許多地方太陽能資源不如北京豐富，經濟性可能更差一些。 　　3.2 拉薩 　　集熱面積12.3m2，能源價格同上。模擬結果見表2。 　　表2 拉薩太陽能直接采暖的經濟性分析 　　熱源種類 初投資（元） 運行費用（元） 燃料耗量（Nm3） 總投資（元） 綜合熱價（元/MJ） 價格比 　　太陽能+天然氣 18676 26693 14428 45370 0.071 1.16 　　天然氣鍋爐 2585 36843 19951 39428 0.061 1 　　即使在拉薩這樣的陽光城，太陽采暖的價格仍然比天然氣高16%。在目前的條件下，單純的太陽能采暖系統(tǒng)不宜推廣，應該加強研究，降低投資。 　　從所得結果可以看出，為達到8小時供暖所需的集熱器面積較大。以資源條件很好的拉薩為例，向每100m2住宅供暖所需的集熱器面積為12.3m2，而在北京，需要的集熱面積要20m2。再考慮到為防止排間遮擋所需的集熱器排間距，在我國大部分地區(qū)，所需的屋頂面積大約為集熱面積的2倍。顯然，這一面積指標比較適合于別墅式住宅，如要用于多層住宅，就必須再降低太陽能供暖率。對于節(jié)能建筑，太陽能負責的樓層數(shù)可適當增加。 　　4 太陽能采暖經濟性的影響因素 　　由于采暖季節(jié)室外氣溫低，平板集熱器的熱損失大，效率低，集熱溫度難以達到要求，因此一般使用真空管，真空管的設計壽命為15年，但10年以后效率下降。下面以北京地區(qū)為例，分析其太陽能直接采暖經濟性的影響因素 　　4.1 集熱器的價格 　　從圖1上可以看出，綜合熱價基本上與單位集熱面積的價格成線性關系。只有當每平米集熱面積降低到600元時，才能與天然氣鍋爐采暖競爭。 　　4.2 太陽能負擔采暖小時數(shù) 　　從圖2上可以看出，綜合熱價也基本與太陽能負擔的采暖小時數(shù)成正比，可見如果全天24小時由太陽能采暖，則經濟性更差。 　　4.3 采暖起始溫度 　　綜合熱價隨著起始采暖溫度的提高而降低，但不是線性關系。提高采暖起始溫度，就等于延長了采暖期，集熱器的利用率得到提高，因而經濟性有所提高。 　　4.4 熱水用量的影響 　　從圖4中可以看出，單純的采暖系統(tǒng)（不提供生活熱水）經濟性更差，隨著熱水用量的提高，綜合熱價迅速降低，大約在500L之后，下降趨勢變緩。熱水用量的增加，提高了集熱器的利用率，收集了更多的太陽能，因而經濟性提高。但由于在冬季，采暖和熱水供應均為最不利的時期，因此采暖和熱水供應沒有互補性。綜合熱價的降低其實是由于熱水系統(tǒng)的經濟性彌補了采暖系統(tǒng)的不經濟。 　　5 結論 　　(1) 主動式太陽能直接采暖系統(tǒng)，在目前的集熱器價格與能源價格及技術條件下，尚不能和常規(guī)的采暖系統(tǒng)競爭。 　　(2) 影響太陽能直接采暖系統(tǒng)經濟性的主要因素是集熱器的高價格，應力爭提高集熱器的效率或降低其價格。 　　(3) 太陽能采暖系統(tǒng)經濟性比熱水供應系統(tǒng)經濟性差的主要原因是一年中采暖系統(tǒng)的使用時間短，系統(tǒng)的利用率低。 　　(4) 目前太陽能直接采暖的應用范圍也只限于別墅型建筑或3~4層以下的建筑。 　　(5) 太陽能采暖系統(tǒng)應用于只在白天使用的建筑，如辦公樓或教學樓時，經濟性好于需要全天采暖的住宅等建筑。 　　參考文獻： 　　[1] 付林。熱電（冷）聯(lián)產系統(tǒng)電力調峰運行研究。北京：清華大學，2000。 　　[2] 于國清。建筑物太陽能供熱與空調的技術經濟分析。長沙：湖南大學，2003。 　　[3] 李軍。家用太陽能熱水器的經濟性分析。太陽能學報，2002，23(5)：564-570。