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熱迪-REDI太陽能熱水工程效益分析
[摘要] 分析了太陽能熱水工程熱水供應系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益,認為太陽能熱水工程熱水供應系統(tǒng)年運行能耗費低,節(jié)能效果十分明顯，是綠色無污染的熱水供應系統(tǒng)。
[關鍵詞] 太陽能 熱水工程
一、工程概況
我國太陽能資源十分豐富,全國有三分之二以上的地區(qū),年輻射總量大于502萬kJ/m2,年日照時數(shù)在2 000h以上。太陽能熱水工程目前的技術較為成熟、成本相對低廉。太陽能熱水工程熱水供應系統(tǒng),具有較好的經(jīng)濟性,節(jié)能效果十分明顯,故所提供的熱水既可用于淋浴又可用于生活洗刷,是一種理想的熱水供應系統(tǒng)。以下通過吉林大學中日聯(lián)誼醫(yī)院內(nèi)科樓的實際工程對太陽能熱水工程構成的熱水供應系統(tǒng)進行效益分析。本工程選用太陽能熱水工程構成太陽能熱水供應系統(tǒng),有輔助電加熱,以滿足穩(wěn)定地提供熱水的需要。內(nèi)科樓建筑面積16400m2,需要供應熱水的面積為14000m2。該項目原設計為蒸汽爐加熱，換熱器換熱進行熱水供應系統(tǒng)。根據(jù)環(huán)保要求和現(xiàn)在科學技術發(fā)展,太陽能技術應用較為廣泛，經(jīng)過討論、考察、研究，最后采用太陽能作為熱源替代原熱水供應方案。
二、經(jīng)濟效益分析
太陽能熱水工程每年所獲得的熱量為Q，它可由下式進行計算:
Q=βEηsF（1-1）
式中β—太陽能輻射全年可利用系數(shù)，與當?shù)貧夂蛱攸c、太陽輻射特點、大氣透明度等因素有關，一般取β=0.58;
E—太陽能輻射總量，kJ/(m2·a)，每個地區(qū)所處緯度不同其輻射總量也不同；全國各地太陽年輻射總量中值為5×106kJ/m2·a。
ηs—太陽能熱水工程的熱效率，與太陽能集熱器的特性、熱水的使用情況有關，一般取ηs=0.5;
F—太陽能熱水工程采光面積，m2。
本工程采用的熱水器的單根采光面積為0.078m2，每組太陽能熱水工程的根數(shù)為24，則每組熱水器的采光面積為1.872 m2;則每組太陽能熱水工程所獲得的熱量為:
Q=0.58×5×106×0.5×1.872
=2.7×106 kJ/a
如果這部分熱采用電加熱，則消耗的電量為：
n=Q/ndq0 （1-2）
式中nd—電加熱的效率，一般取0.9;
q0—電的發(fā)熱值,一般為3595kJ/kw·h
n=2.7×106/0.9×3595
=838kw·h
利用太陽能熱水工程供應熱水每年節(jié)約的費用為:
n0=nx（1-3）
式中x—電價，現(xiàn)電價為0.45元。
n0=nx=838×0.45=377元
根據(jù)太陽能熱水工程投資回收期限的長短，可以判斷該太陽能熱水工程的經(jīng)濟性。投資回收期限為：
t=y/n0（3-3）
式中y—為每臺太陽能熱水工程的總投資。
本課題采用的24根管的熱水器每臺初投資為2700元，則回收年限為：
t=y/n0=2700/377=7.17年
然而熱水器的壽命為15年～20年。同時我們應該看到節(jié)省能源，保護環(huán)境給我們帶來的潛在價值是不可估量的。
如果這部分熱量采用燃煤來換取，則需要消耗掉的煤為：
G=2.7×106×0.24/7000=93 kg/a
如果由燃煤鍋爐提供熱水，再由換熱器換熱，則真正用掉的煤為:
G`=93/0.6×0.8=194 kg/a
本工程使用的太陽能熱水工程臺數(shù)為76臺。則燃燒掉的總煤量為：
194kg/a×76=14735kg/a=14.7T/a
由此看出,消耗燃料的數(shù)量是驚人的。燃料燃燒的同時還會對環(huán)境造成一定影響。
三、環(huán)境效益分析
環(huán)境效益對人類社會活動的環(huán)境后果的衡量。由于人類的生活和生產(chǎn)活動必然會引起環(huán)境發(fā)生各種各樣的變化，這些變化對人類的繼續(xù)生存和社會的持續(xù)發(fā)展的反作用是不相同的，因此人類需要從自然、經(jīng)濟、人文等多種角度對人類活動可能導致的環(huán)境變化進行綜合評估和衡量。環(huán)境效益有正效益，直接效益和間接效益之分。環(huán)境效益是經(jīng)濟效益和社會效益的基礎，經(jīng)濟效益、社會效益則是環(huán)境效益的后果，三者互為條件，相互影響，是辯證統(tǒng)一的關系。人類的使命就是要尋求出使這三者得以統(tǒng)一的活動方式和內(nèi)容，即能使社會不斷進步、經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展、環(huán)境日益改善的措施和方案。
另一方面環(huán)境效益指對大氣的污染程度下降,二氧化氮是氮氧化物的一種,在大氣中濃度較高,同二氧化硫一樣,也有自然來源和人為來源。除自然來源的二氧化氮外,能導致環(huán)境污染的主要來自于燃料的燃燒,據(jù)估計，全世界人為污染源每年排出的氮氧化物大約為5300萬噸。吸入的二氧化氮可對肺組織產(chǎn)生強烈的刺激作用和腐蝕作用,從而引起肺水腫。呼吸系統(tǒng)有問題的人如哮喘病患者,較易受二氧化氮的影響。
顆粒物是煙塵、粉塵的總稱。有天然來源,如風沙塵土等造成的顆粒物;也有人為來源的顆粒物,如工業(yè)活動等。由于顆粒物可以附著有毒金屬、致癌物質(zhì)和致病菌等,因此其危害更大?？諝庵械念w粒物又可分為降塵、總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物等。
二氧化硫是城市中普遍存在的污染物?？諝庵械亩趸蛑饕獊碜曰鹆Πl(fā)電及其他行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn),比如固定污染源燃料的燃燒、小型取暖鍋爐和民用煤爐的排放等來源。二氧化硫是無色氣體,有刺激性,在陽光下或空氣中某些金屬氧化物的催化作用下,易被氧化成三氧化硫。三氧化硫有很強的吸濕性,與水汽接觸后形成硫酸霧,其刺激作用較二氧化硫強10倍，這也是酸雨形成的主要原因。造成大氣污染,將人們生存環(huán)境變?yōu)榉浅毫拥脑搭^之一是燃煤之后的產(chǎn)物。人類要想健康生存,必需要保護環(huán)境、愛護環(huán)境,所以新型環(huán)保太陽能熱水工程的應用研究不僅是節(jié)省資金的投入,其長期的環(huán)境效益是不可估量的。
四、結語
太陽能熱水工程熱水供應系統(tǒng),具有很好的經(jīng)濟性,年運行耗能費低,遠低于常規(guī)熱水系統(tǒng),節(jié)能效果十分明顯,而且太陽能是無污染能源,是一種取之不盡、用之不竭的綠色能源,這是其他能源所無法比擬的,在環(huán)境污染日趨嚴重的今天,這一點尤為重要。因此,太陽能熱水工程熱水供應系統(tǒng)是一種理想的熱水供應系統(tǒng)，值得大力推廣應用。
參考文獻:
[1]張吉光楊晚生等:太陽能熱水工程熱水供應系統(tǒng)的應用與分析[J].給水排水,2001(7):69
[2]黃飛陶進慶:太陽能熱水工程節(jié)能效益和環(huán)境效益淺析.新能源.2000（2）:12～14
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