【案例】太阳能热水系统节能环保经济效益分析

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太阳能热水系统最重要的特点是充分利用太阳能，节约常规能源的消耗。因此对太阳能热水系统进行节能效益分析非常重要。节能效益分析是评价太阳能热水系统的一个重要方面，也是系统方案选择的重要依据。

相对于常规热水系统，太阳能热水系统在寿命期内消费的特点是初投资大而运行费用低。初投资大是因为太阳能热水系统是在常规热水系统的基础上增加了太阳能集热系统，因此增加初投资，运行费用低，则是因为充分利用太阳能提供生活热水而减少了常规能源的消耗。

太阳能热水系统节能效益的分析评定指标包括：太阳能热水系统的年节能量；太阳能热水系统的节能费用——简单年节能费用和在寿命期内的总节省费用；太阳能热水系统增加的初投资回收年限（增投资回收期）——静态回收期和动态回收期；以及太阳能热水系统的环保效益——二氧化碳减排量等。

根据以上要求，针对某警察职业学院预安装的太阳能热水系统做了热水系统节约效益分析，其中太阳能系统每天产60℃生活热水90吨计算，太阳能初投资预算为144万元。具体分析如下：

1

太阳能热水系统集热面积的计算

Ac=qrdcρr（tr -tl）f/ Jtζ（1-ζc）

式中Ac––—集热器总集热面积；

qrd––—设计日用水量（L/d）,90000L；

C ——水的比热，4.187（KJ/kg·℃）；

tr ——热水温度，最高水温60℃；

tl ——冷水温度取5℃；

Jt—当地纬度倾角平均日太阳总辐照量，取17280（KJ/m·d）

ζ——集热器年平均热效率，取0.5；

ζc——管路及贮水箱热损失率，取0.2；

f——太阳能保证率，取0.5；

计算得Ac=1500m;

2

太阳能热水系统节能效益的预评估

太阳能热水系统的节能费用预评估有两个指标：一个是简单年节能费用——用于静态回收期计算；另一个是寿命期内的总节省费用——用于动态回收期计算。

（1）太阳能热水系统的简单年节能费用估算简单年节能费用的目的是提供一个比较简单的方法，让系统的使用者（业主）了解太阳能热水系统投入运行后所能节省的常规能源消耗费，让系统的使用者了解太阳能热水系统投入运行后所能节省的常规能源消耗费：

直接系统的年节约量

△Qsave=AcJT(1-ɡc) ɡcd

式中 △Qsave——太阳能热水系统的节能量，MJ.a;

Ac——太阳能集热器集热面积, 1500m;

JT——太阳能集热器采光表面上的年总辐照量，6312.236MJ/m；

ɡcd ——太阳能热水器的年总平均集热效率，50%;

ɡc——管路和水箱的热损失率,20%。

计算得 △Qsave=3787341.6 MJ.a

太阳能热水系统的节能费用预评估

简单年节约费用的公式，原有设备为燃煤锅炉，煤的产热量16098.5MJ/吨（燃煤锅炉的效率取55%），煤的价格为770元/吨，即设计当年的常规能源热价为0.048元/MJ；

Wj=Cc△Qsave

式中

Wj——太阳能热水系统的简单年节能费用，元；

Cc——设计当年的常规能源热价,0.048元/MJ;

△Qsave——太阳能热水系统年节能量，3787341.6MJ.a;

计算得Wj=181792.4元

(2)寿命期内太阳能热水系统的总节省费用 是系统在工作寿命期内能够节省的资金总额，考虑了系统维修费用，年燃料价格上涨等影响因素，可用于系统动态回收期的计算，从而让系统的投资者能更为准确地了解系统的增初投资可以在多少年后被补偿回收。

寿命期内总节省费用的计算

SAV=PI(△QsaveCc-AdDJ)- Ad

式中：SAV——系统寿命期内总节省费用，元；

PI——折现系数；

Cc——系统评估当年的常规能源热价，0.048元/MJ;

Ad——太阳能热水系统总增投资，1440000元；

DJ——每年用于太阳能热水系统有关的维修费用（包括太阳能集热器维护、集热系统管道维护和保温等费用）占总增投资的百分率，一般取1%；

PI=

式中 d——年市场折现率，可取银行贷款利率6.2%

e——年燃料价格上涨率，1%；

n——经济年限，集热系统寿命一般取15年；

计算得PI=10.174 带入SAV=PI(△QsaveCc-AdDJ)- Ad

计算得SAV=263050.3元

3

太阳能热水系统环保效益的评估

太阳能热水系统的环保效益体现在因节省常规能源而减少了污染物的排放，主要指标为二氧化碳的减排量。

目前常用的二氧化碳减排量的计算方法是先将系统寿命期内的节能量折算成标准煤质量，然后根据系统所使用的辅助能源，乘以该种能源所对应的碳排放因子，将标准煤中碳的含量折算成该种能源的含碳量后，在计算该太阳能那个的二氧化碳减排量。其计算见如下：

QCO2=

QCO2——系统寿命期内二氧化碳减排量,Kg;

W——标准煤热值,29.27MJ/kg;

n——系统寿命，15年；

FCO2——碳排放因子，0.726碳/kg。

QCO2=5431.55Kg

4

总结

根据以上计算得出，采用太阳能热水系统比原有燃煤锅炉年节约费用约为18.1792万元，8年即可回收太阳能安装费用全部成本。15年后总节约费用26.3万元，可减少碳排放量5431.55Kg。

（原标题：太阳能热水系统节能环保经济效益案例分析）

来源：百家号-交谷太阳能

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