馮春紅，鐘文樂，丁 飛

（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 泰州225300）

采暖空調(diào)能耗已成為建筑能耗的最主要部分，而生活熱水能耗也居高不下。在滿足人們對生活熱水需求的同時，如何選擇合適的生活熱水制備方式，節(jié)約能源消耗，減少環(huán)境污染，合理利用可再生能源，降低運(yùn)行成本，已經(jīng)眾人研究的焦點(diǎn)。

1 常用熱水系統(tǒng)特點(diǎn)比較

生活用熱水的發(fā)展突飛猛進(jìn)，技術(shù)也日益成熟，除酒店、賓館等商業(yè)設(shè)施，大量小區(qū)住宅、醫(yī)院、學(xué)校等人員密集場所，生活用熱水都采用中央熱水系統(tǒng)。目前常用熱水系統(tǒng)特點(diǎn)楊胤保已作過詳細(xì)調(diào)查[1]，筆者主要從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能環(huán)保性這兩個角度進(jìn)行分析。

2 常用熱水系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

我國建筑能耗中80%是供冷供暖和供生活熱水。從科學(xué)利用熱能的角度來說，生活熱水溫度一般在40℃～60℃之間，屬較低品位的熱能使用，利用電能、燃油、燃?xì)獾雀咂肺坏哪茉磥砑訜嵘钣脽崴畼O不合理。

國家相關(guān)文件也對民用建筑節(jié)能提出明確要求，在建筑熱水系統(tǒng)設(shè)計方面應(yīng)加強(qiáng)推廣使用太陽能熱水系統(tǒng)。通過對幾種常用系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行分析比較，用太陽能、地?zé)崮?、空氣能等低品位的能源可以達(dá)到相應(yīng)效果。

2.1 經(jīng)濟(jì)性分析方法

2.2 計算條件及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算

（1）在計算時，將利率i統(tǒng)一設(shè)定為10%。

（2）各熱水工程方案使用年限n，取最高使用年限，電鍋爐、燃?xì)?、燃油鍋爐、太陽能系統(tǒng)10年，地源熱泵、空氣源熱泵系統(tǒng)15年。

（3）設(shè)備的總投資K 估算。系統(tǒng)的總投資主要包括設(shè)備的前期費(fèi)用、安裝費(fèi)用以及其他費(fèi)用等。因各系統(tǒng)未詳細(xì)進(jìn)行設(shè)計，其投資額不能精確計算。通過上述計算對比，為便于比較近似認(rèn)為電鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t、太陽能＋電輔系統(tǒng)投資相同，而地源熱泵為其3倍、太陽能+空氣源熱泵系統(tǒng)投資為其2倍。

（4）系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用C 計算。系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用主要包括系統(tǒng)的耗能費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用以及設(shè)備的折舊費(fèi)等，系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)與總投資有關(guān)系，一般取2%，折舊費(fèi)可以表示為：折舊費(fèi)=固定資產(chǎn)×（1-預(yù)計凈殘值率）/設(shè)備壽命，根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)凈殘值率一般為4%[2]。

1）日需熱水量：每天需要熱水M=mqr=975*4*40=156000L=156t，其中m為用水單位數(shù)（人），qr為熱水用水設(shè)計日用水量（L/人·d，取40L/人·d）。為計算方便按150t進(jìn)行計算。

Zhu Bing Ren needs to be discovered by collectors in Western society.

2）自來水溫度為冷水溫度，取5℃。

3）計算天數(shù)：冬季扣除寒假30 天、暑假60天，全年按270天（9個月）計算。

4）日耗熱量Q=CM△T=1Kcal/（kg·℃）×（50-5）℃×150*1000kg=6750000Kcal

5）各種能源理論熱值及熱源熱效率見表1。

6）耗能費(fèi)用：日耗熱量÷能源熱值÷熱效率×計算天數(shù)×能源價格。

a.電鍋爐：6750000÷860÷0.9×270×0.58=136.57萬元

b.燃油鍋爐：6750000÷10200÷0.85×270×8.33=175.1萬元

c.燃?xì)忮仩t：6750000÷8500÷0.9×270×2.5=59.56萬元

d.太陽能+電輔：6750000÷860÷0.9×270×0.4×0.58=54.63萬元（太陽能保證率f=60%。）

e.空氣源熱泵：6750000÷860÷3×270×0.58=40.97萬元。

f.地源熱泵：6750000×270÷860÷3.5×0.58=35.12萬元。

g.太陽能+空氣源熱泵：6750000×270×0.4÷860÷3×0.58=16.39萬元。

2.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

經(jīng)過上述計算，各熱水工程方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析見表2。

各熱水系統(tǒng)的年值費(fèi)用均可以用系統(tǒng)投資的一次函數(shù)進(jìn)行表示。通過對電鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t三者比較，燃?xì)忮仩t年值費(fèi)用最少；當(dāng)系統(tǒng)投資A 大于70.43 萬元時，燃?xì)忮仩t、太陽能+電輔相比，太陽能+電輔年值費(fèi)用少；太陽能+電輔與空氣源熱泵相比，空氣源熱泵年值費(fèi)用少；當(dāng)系統(tǒng)投資A 大于13.6 萬元時，地源熱泵與空氣源熱泵相比，空氣源熱泵年值費(fèi)用少；當(dāng)系統(tǒng)投資A不大于273.11萬元時，太陽能+空氣源熱泵與空氣源熱泵相比，空氣源熱泵年值費(fèi)用少。

表1 各種能源理論熱值及熱源熱效率

表2 常用熱水系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

此外，地源熱泵、空氣源熱泵、太陽能＋電輔熱水系統(tǒng)在運(yùn)行費(fèi)用上有優(yōu)勢，尤其是太陽能+空氣源熱泵年耗能費(fèi)用最低、年運(yùn)行費(fèi)用最少，該熱水方案經(jīng)濟(jì)性是最好的，但初投資大，可根據(jù)實(shí)際情況自行建設(shè)或采用BOT方式。

3 常用熱水系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保性分析

民用公共建筑內(nèi)生活熱水通常采用電能、燃油、燃?xì)獾戎迫崴?，消耗大量的高品位能源，能源消耗日益增長，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，且隨著能源價格日益上揚(yáng)，熱水系統(tǒng)的運(yùn)營成本也日益增加。大量的化石燃料的燃燒釋放大量的CO2，CO2會導(dǎo)致全球氣候變暖。評價一個系統(tǒng)好壞其中最重要的指標(biāo)就是是否對環(huán)境有利，評價方式就是衡量其CO2減排方面的優(yōu)勢。

3.1 節(jié)能環(huán)保性分析方法

3.2 各熱水系統(tǒng)工程方案能耗情況

通過上一節(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析計算得出各系統(tǒng)年耗能情況，為方便各系統(tǒng)運(yùn)行能耗的比較和直觀性，將各能源轉(zhuǎn)換成等價標(biāo)煤以及等價折標(biāo)系數(shù)，各熱水系統(tǒng)的能耗情況如表3所示。

3.3 節(jié)能環(huán)保效益分析

從表3得出，太陽能+空氣源熱泵方案的能耗換算成等價標(biāo)煤為59tce，也是這幾個方案中最小的一個，其他的幾個方案能耗從小到大依次為地源熱泵、空氣源熱泵、燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐、太陽能+電輔、電鍋爐。因此通過對比可以發(fā)現(xiàn)太陽能+空氣源熱泵系統(tǒng)具有很好的節(jié)能性。

經(jīng)過前節(jié)分析，太陽能、地源熱泵和空氣源熱泵熱水系統(tǒng)在推廣使用、運(yùn)行費(fèi)用、節(jié)能性上均有優(yōu)勢。現(xiàn)重點(diǎn)比較太陽能+空氣源熱泵、地源熱泵、空氣源熱泵、太陽能＋電輔熱水系統(tǒng)的CO2減排量。系統(tǒng)的年節(jié)能量是系統(tǒng)全年提供的熱量減去系統(tǒng)全年的能耗。系統(tǒng)日耗熱量Q=CM△T=1Kcal/（kg·℃）×（50-5）℃×150×1000kg=6750000Kcal，系統(tǒng)全年提供的熱量Qy=6750000Kcal/d×270d×4.1858518 KJ/Kcal=7628715MJ，上述各熱水系統(tǒng)工程方案的CO2減排量如表4所示。

由表4 得知太陽能+空氣源熱泵的CO2減排量最多，其節(jié)能環(huán)保效益最好，對于減少建筑能耗、提高環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)節(jié)能減排具有重要意義。

表3 各熱水系統(tǒng)的能耗情況

表4 各熱水系統(tǒng)工程方案的CO2減排量

4 結(jié)語

綜上，太陽能+空氣源熱泵年耗能費(fèi)用最低、年運(yùn)行費(fèi)用最少、CO2減排量最多，該熱水方案技術(shù)條件可行、經(jīng)濟(jì)效益明顯、節(jié)能環(huán)保效益顯著；但畢竟是兩套系統(tǒng)的組合，一次投資高，雖然增加的投資可在系統(tǒng)壽命成本中回收。因此，任何一個太陽能與空氣源熱泵結(jié)合的方案都必須按具體情況設(shè)計合理，并對水、電、氣價格等因素進(jìn)行可行性論證后，才能確定。