热迪-REDI太阳能热水工程效益分析

[摘要] 分析了太阳能热水工程热水供应系统的经济效益和环境效益,认为太阳能热水工程热水供应系统年运行能耗费低,节能效果十分明显，是绿色无污染的热水供应系统。 
　　[关键词] 太阳能 热水工程 
　　 
　　一、工程概况 
　　我国太阳能资源十分丰富,全国有三分之二以上的地区,年辐射总量大于502万kJ/m2,年日照时数在2 000h以上。太阳能热水工程目前的技术较为成熟、成本相对低廉。太阳能热水工程热水供应系统,具有较好的经济性,节能效果十分明显,故所提供的热水既可用于淋浴又可用于生活洗刷,是一种理想的热水供应系统。以下通过吉林大学中日联谊医院内科楼的实际工程对太阳能热水工程构成的热水供应系统进行效益分析。本工程选用太阳能热水工程构成太阳能热水供应系统,有辅助电加热,以满足稳定地提供热水的需要。内科楼建筑面积16400m2,需要供应热水的面积为14000m2。该项目原设计为蒸汽炉加热，换热器换热进行热水供应系统。根据环保要求和现在科学技术发展,太阳能技术应用较为广泛，经过讨论、考察、研究，最后采用太阳能作为热源替代原热水供应方案。 
　　二、经济效益分析 
　　太阳能热水工程每年所获得的热量为Q，它可由下式进行计算: 
　　Q=βEηsF（1-1） 
　　式中β—太阳能辐射全年可利用系数，与当地气候特点、太阳辐射特点、大气透明度等因素有关，一般取β=0.58; 
　　E—太阳能辐射总量，kJ/(m2·a)，每个地区所处纬度不同其辐射总量也不同；全国各地太阳年辐射总量中值为5×106kJ/m2·a。 
　　ηs—太阳能热水工程的热效率，与太阳能集热器的特性、热水的使用情况有关，一般取ηs=0.5; 
　　F—太阳能热水工程采光面积，m2。 
　　本工程采用的热水器的单根采光面积为0.078m2，每组太阳能热水工程的根数为24，则每组热水器的采光面积为1.872 m2;则每组太阳能热水工程所获得的热量为: 
　　Q=0.58×5×106×0.5×1.872 
　　 =2.7×106 kJ/a 
　　如果这部分热采用电加热，则消耗的电量为： 
　　n=Q/ndq0 （1-2） 
　　式中nd—电加热的效率，一般取0.9; 
　　q0—电的发热值,一般为3595kJ/kw·h 
　　n=2.7×106/0.9×3595 
　　 =838kw·h 
　　利用太阳能热水工程供应热水每年节约的费用为: 
　　n0=nx（1-3） 
　　式中x—电价，现电价为0.45元。 
　　n0=nx=838×0.45=377元 
　　根据太阳能热水工程投资回收期限的长短，可以判断该太阳能热水工程的经济性。投资回收期限为： 
　　t=y/n0（3-3） 
　　式中y—为每台太阳能热水工程的总投资。 
　　本课题采用的24根管的热水器每台初投资为2700元，则回收年限为： 
　　t=y/n0=2700/377=7.17年 
　　然而热水器的寿命为15年～20年。同时我们应该看到节省能源，保护环境给我们带来的潜在价值是不可估量的。 
　　如果这部分热量采用燃煤来换取，则需要消耗掉的煤为： 
　　G=2.7×106×0.24/7000=93 kg/a 
　　如果由燃煤锅炉提供热水，再由换热器换热，则真正用掉的煤为: 
　　G`=93/0.6×0.8=194 kg/a 
　　本工程使用的太阳能热水工程台数为76台。则燃烧掉的总煤量为： 
　　194kg/a×76=14735kg/a=14.7T/a 
　　由此看出,消耗燃料的数量是惊人的。燃料燃烧的同时还会对环境造成一定影响。 
　　三、环境效益分析 
　　环境效益对人类社会活动的环境后果的衡量。由于人类的生活和生产活动必然会引起环境发生各种各样的变化，这些变化对人类的继续生存和社会的持续发展的反作用是不相同的，因此人类需要从自然、经济、人文等多种角度对人类活动可能导致的环境变化进行综合评估和衡量。环境效益有正效益，直接效益和间接效益之分。环境效益是经济效益和社会效益的基础，经济效益、社会效益则是环境效益的后果，三者互为条件，相互影响，是辩证统一的关系。人类的使命就是要寻求出使这三者得以统一的活动方式和内容，即能使社会不断进步、经济持续发展、环境日益改善的措施和方案。 
　　另一方面环境效益指对大气的污染程度下降,二氧化氮是氮氧化物的一种,在大气中浓度较高,同二氧化硫一样,也有自然来源和人为来源。除自然来源的二氧化氮外,能导致环境污染的主要来自于燃料的燃烧,据估计，全世界人为污染源每年排出的氮氧化物大约为5300万吨。吸入的二氧化氮可对肺组织产生强烈的刺激作用和腐蚀作用,从而引起肺水肿。呼吸系统有问题的人如哮喘病患者,较易受二氧化氮的影响。 
　　颗粒物是烟尘、粉尘的总称。有天然来源,如风沙尘土等造成的颗粒物;也有人为来源的颗粒物,如工业活动等。由于颗粒物可以附着有毒金属、致癌物质和致病菌等,因此其危害更大。空气中的颗粒物又可分为降尘、总悬浮颗粒物和可吸入颗粒物等。 
　　二氧化硫是城市中普遍存在的污染物。空气中的二氧化硫主要来自火力发电及其他行业的工业生产,比如固定污染源燃料的燃烧、小型取暖锅炉和民用煤炉的排放等来源。二氧化硫是无色气体,有刺激性,在阳光下或空气中某些金属氧化物的催化作用下,易被氧化成三氧化硫。三氧化硫有很强的吸湿性,与水汽接触后形成硫酸雾,其刺激作用较二氧化硫强10倍，这也是酸雨形成的主要原因。造成大气污染,将人们生存环境变为非常恶劣的源头之一是燃煤之后的产物。人类要想健康生存,必需要保护环境、爱护环境,所以新型环保太阳能热水工程的应用研究不仅是节省资金的投入,其长期的环境效益是不可估量的。 
　　四、结语 
　　太阳能热水工程热水供应系统,具有很好的经济性,年运行耗能费低,远低于常规热水系统,节能效果十分明显,而且太阳能是无污染能源,是一种取之不尽、用之不竭的绿色能源,这是其他能源所无法比拟的,在环境污染日趋严重的今天,这一点尤为重要。因此,太阳能热水工程热水供应系统是一种理想的热水供应系统，值得大力推广应用。 
　　参考文献: 
　　[1]张吉光杨晚生等:太阳能热水工程热水供应系统的应用与分析[J].给水排水,2001(7):69 
　　[2]黄飞陶进庆:太阳能热水工程节能效益和环境效益浅析.新能源.2000（2）:12～14