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1主动式太阳能节能效益分析方法

主动式太阳能采暖可以减少常规能源的消耗,但是这种采暖系统有两个比较突出的特点。其一是需要有较大面积的集热器;其二是由于太阳能有它的连续性,受到昼夜、气候和季节等影响。它不能成为连续温度的独立热源,因此需要一个贮热设备。主动式系统的优点是可以使室内保持稳定的、舒适的温度。缺点是需要较多设备,费用很大。另外,由于系统中有管道、风机等,维护费用也较多。主动式太阳能采暖系统的节能效益分析根据评估的依据和评估的时期分为太阳能采暖系统节能效益的预评估和太阳能采暖系统的长期监测评估。太阳能采暖系统节能效益的预评估是在系统设计完成后,确定系统寿命期内的节能效益分析。太阳能采暖系统的长期监测指的是太阳暖系统建成投入运行后,对于系统的运行进行监测,通过对数据的具体分析,得到实际的节能效益。太阳能采暖系统节能效益分析指标包括太阳能采暖系统寿命期内节省费用的分析,太阳能采暖系统增加初始投资的回收年限,以及太阳能采暖系统环保效益分析等。本文采用的清洁能源项目分析软件retscreen,是由加拿大开发的免费软件,实验结果和经济分析表明,利用太阳能贮存热量进行供暖,可以与一般常规能源相竞争。

2能量价格

2.1系统选择选择在性能上比较成熟,并且已经进入到实用阶段,不少已经形成商品化的平板型集热器系统进行评价。此种集热器的寿命周期大都在15年左右,投资费用包括初始投资和维护投资。经济评价指标选择全寿命周期投资的单位能量净现值。其中维护费用相对而言较少,主要是初始投资,这与不同地区,不同产品的选择有关,本文所选的是较好的产品作为对象进行分析。单位能量分摊到的固定成本与系统的规模有关,本文的采暖系统主要是住宅采暖,因此选择了一个住宅模型作为案例分析。在某三单元11层楼的住宅设计方案中,需要500㎡的平板型集热器,集热器的市场价格大约在850元/m2左右。加上各种后期的维护、更换等,可以得出平板集热器系统一个寿命周期内的投资为510930元。

2.2有效能量产出在正常使用情况下,太阳能采暖系统的有效能量产出主要受到系统安装的地理位置、使用时间、环境温度和系统热负荷等因素的影响,有关实验证明在太阳能采暖系统补充热量最小的倾角是,才能更有效地利用冬季的太阳能资源,从而实现全年太阳能的最大利用,达到节能减排的效果。本文所采用的倾角是有关学者建议的最优倾角,即α=nφβ=φ+23.5°式中:α—使全年接受辐射量最大化的倾角(deg)β—使冬季接受辐射量最大时的倾角(deg)φ—当地维度(deg)n—直辐射在平均辐射中的比例南京地区的维度φ=32°,因此南京地区全年接受辐射量最大化的倾角α=14.4°,冬季接受最大辐射量时的的倾斜角度是β=55.5°表1给出了集热器不同位置时太阳能采暖系统的有效能量产出,安装位置包括冬季最优倾角和垂直倾角和南向及南偏东(西)45°四种状态,当月平均温度高于18°时,获得的太阳能不列入计算数据。

2.3能量价格对比太阳能采暖系统全寿命周期投资的单位能量净现值与相同情况下用电和燃气采暖进行比较,当前者所需的投资费用低于后者投资所需的费用时,用太阳能采暖才是可的。南京市太阳能采暖系统单位能量价格和常规能源的价格比较见表2。从表中所得结果表明太阳能采暖系统的经济性优于用电的经济性,甚至优于天然气的经济性,朝向正南的一面当集热板的倾角为冬季最优倾角时,经济效益是最佳的。这一结论在其它地区也适用。

2.4温室气体排放太阳能采暖系统替代其它能源采暖的另一个优势是可以减少二氧化碳的排放量,见表3。从表中可以看出,太阳能采暖系统在价格便宜的同时也可以节约煤炭和同等资源的使用,减少二氧化碳及一些有毒气体的排放,对于改善大气环境实现真正意义上的节能减排都有着很好的示范作用。

2.5财务分析表太阳能的较大规模的投资涉及到支出和收入等财务问题。太阳能在15年全寿命周期内的支出、收入以及可行性的分析结果,见表4由表中的统计数据,经过分析可以得出累积的现金流量图,见图1。从图1中可以看出,到第10年的时候积累的现金为0,即第10年的时候收回成本,15年的全寿命周期内可以实现盈利。

3结论

(1)首先应该在设计上优先考虑用被动太阳能采暖解决建筑的采暖问题,可以降低建筑的采暖造价,然后再考虑主动式太阳能采暖。(2)从全寿命周期内大单位能量净现值计算分析发现,用太阳能采暖系统优于有电和天然气采暖,因此可以推广太阳能采暖的应用。寿命周期内太阳能的投资主要受到集热器价格的影响,因此选择合理的集热器是决定太阳能采暖系统投资的重要原因,为了促进太阳能的产业化,国家应该加大太阳能产业的扶持力度。(3)太阳能采暖系统受到集热器的安装位置、集热器传输系数、集热器的热损失、集热器效率系数等的影响,因此在实际的应用中应该将这一部分考虑进去(4)从长远的发展来看利用太阳能采暖可以起到节能减排,节约资源,改善空气环境,符合我国可持续发展的战略。

作者:杨勇毛建西陶帅杨振营莫瑞环单位:南京工程学院建筑工程学院

广西城镇建设杂志责任编辑:田老师    阅读:人次