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南方住宅太阳能热水器的技术经济性分析

陈晓明  
【摘要】: 太阳能有着普及、绿色环保、可持续利用等优越性。太阳能利用是各国可持续发展战略的重要内容、改善能源消费结构的主要技术手段。另外,我国住宅生活热水用能远低于发达国家,农村低于城镇;随着人民生活水平的提高,热水器日益成为绝大多数家庭的必需品,同时热水需求量将持续上升。 从节能、环保和可持续发展角度,必须普及和推广使用太阳能热水器。与常规热水器相比,太阳能热水器是否具有竞争力,主要取决于其技术经济性。本文针对三口之家的典型住宅的热水供应,对太阳能资源条件相对较差的南方地区自然循环太阳能热水器的热性能进行逐时模拟,并在此基础上进行技术经济性分析。研究成果为优化太阳能热水器设计、提高节能收益、普及和推广使用太阳能热水器、引导热水器技术进步和市场发展提供参考。研究的具体内容包括: (1)以福州典型气象年逐时气象数据为基础,对平板型太阳能热水器的热性能进行逐时模拟。分析集热器面积、集热器瞬时效率曲线对平板型太阳能热水器热性能和经济性的影响,对比分析了平板型太阳能热水器与常规热水器的经济性,以及能源价格体系对不同类型热水器经济性的影响。结果表明,在当前能源价格体系下,当集热器面积为4 m2时,系统的综合能源价格现值达到最小,为0.283元/(kW·h),此时系统的年平均太阳能保证率为62.65%。平板型太阳能热水器在福州地区具有很强的综合竞争力,其综合能源价格现值显著低于常规热水器,经济效益显著。随着能源价格的提升,太阳热水器的经济性优势更加显著。 (2)以福州典型气象年逐时气象数据为基础,对平板型和全玻璃真空管太阳能热水器的热性能进行逐时模拟。分析集热器面积对全玻璃真空管太阳能热水器热性能和经济性的影响,并对比分析平板型和全玻璃真空管太阳能热水器的技术经济性。结果表明,在当前能源价格体系下,对于全玻璃真空管太阳能热水器,当集热器面积为3 m2时,系统的综合能源价格现值达到最小,为0.330元/(kW·h),此时系统的年平均太阳能保证率为61.81%。相比于全玻璃真空管太阳能热水器,平板型太阳能热水器具有竞争力。相比于常规热水器,全玻璃真空管太阳能热水器具有良好的经济性优势。 (3)以南方14个代表城市典型气象年逐时气象数据为基础,对平板型太阳能热水器的热性能进行逐时模拟。对平板型太阳能热水器的热性能进行逐日分析,并对比分析平板型太阳能热水器在不同城市的热性能和经济性。结果表明,平板型太阳能热水器在我国南方能获得良好的热性能和经济潜力。在当前的能源价格体系下,当集热器面积为4 m2时,大部分地区平板型太阳能热水器的年平均太阳能保证率超过50%,同时综合能源价格现值达到最小。 (4)基于前面分析,以福州为代表,将不同类型热水器的年度能源消耗量折算成标准煤(一次能源耗量),并对比分析平板型太阳能热水器与常规热水器的节能效益和环境效益。结果表明,太阳能热水器具有明显的节能和环保效益。


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