主动式太阳能直接采暖系统技术经济分析

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1、主动式太阳能直接采暖系统技术经济分析摘要：本文以一个100平米的房间为研究对象，采用10～15年内逐日气象数据对太阳能采暖系统进行模拟。根据模拟的结果，分析其初投资，寿命周期内的总能耗、总运行费用，综合热价等指标。然后将其与燃气锅炉、燃煤锅炉，电锅炉采暖进行比较，对比其初投资、运行费用，总能耗等指标。然后分析了不同的气象条件、每日太阳能负责的采暖小时数、集热器价格等因素对系统经济性的影响。关键词：太阳能采暖能耗经济性综合热价1太阳能采暖简介　　采暖是我国的能耗大户。自1991年起平均每年新建建筑10亿m2，至1996年底，共有各类建筑约310亿m2。每年城镇建筑仅采暖一项需要的耗能占全

2、国能耗总量的11.5％[1]。化石能源的大量消耗，使我国的能源供应面临巨大的挑战，而且造成了严重的环境污染。因此研究使用清洁的可再生能源－太阳能进行采暖具有重要意义。　　太阳能采暖可分为两大类，一为主动式，另一为被动式。被动式就是根据当地气象条件，依靠建筑物本身构造和材料的热工性能，使房屋尽可能多地吸收和贮存热量，以达到采暖的目的。主动式用集热器、蓄热器、管道、风机及泵等设备来收集、蓄存及输配太阳能的系统，系统中的各部分均可控制而达到需要的室温。　　主动式太阳能采暖又可分为直接式和间接式。所谓直接式就是由太阳能集热器加热的热水或空气直接被用来供暖。所谓间接式就是集热器加热的热水温度通过

3、热泵提高后再供暖。采用由于集热温度高时，集热器的效率很低，因此一般采用地板采暖或风机盘管。这两种方式要求热源的温度比较低，50℃左右，集热器具有较高的效率。　　本文的研究对象为一个100平米的房间，假定其耗热量指标为50——综合能源价格现值，RMB／MJ；　　V——初投资，RMB；　　t——计算年数；　　n——系统有效使用年限；　　Z——第t年使用费用，RMB；　　i——银行存款年利率；本文忽略通货膨胀对银行年利率的影响，i取常数。　　Et——第t年提供能量总计，MJ；　　3主动式太阳能直接采暖经济性分析　　模拟年限为10年。模拟时采用逐日的温度和太阳辐射。　　3.1北京地区　　集热面

4、积为20m2。能源价格，电：0.6元/k3；液化气：10.5元/Nm3。模拟的结果见表1。　　表1北京太阳能直接采暖的经济性分析热源种类初投资（元）运行费用（元）燃料耗量总投资(元)综合热价(元/MJ)价格比太阳能+天然气288451909210293Nm3479380.0881.42电锅炉258583604158874k3338230.0621液化气锅炉2585526165707Nm3552020.1021.63太阳能+液化气28845321123475Nm3609570.1121.80　　从上表可以看出，在北京地区，太阳能采暖比天然气锅炉费用要高42%，但费用远低于电锅炉；如果辅助

5、能源为液化气，则比液化气锅炉采暖也要高10%。　　采暖与热水供应相比，由于季节性强，一年中系统设备的利用时间短，并且由于采暖的能耗远远高于热水供应，因此系统的经济性不好。在北京以北地区，采暖期长一些，但一般气温也更低，集热效率也低，因此系统的经济性也不好；在北京以南，气温高一些，但采暖期更短，并且许多地方太阳能资源不如北京丰富，经济性可能更差一些。　　3.2拉萨　　集热面积12.3m2，能源价格同上。模拟结果见表2。　　表2拉萨太阳能直接采暖的经济性分析热源种类初投资（元）运行费用（元）燃料耗量（Nm3）总投资（元）综合热价（元/MJ）价格比太阳能+天然气186762669314428

6、453700.0711.16天然气锅炉25853684319951394280.0611　　即使在拉萨这样的阳光城，太阳采暖的价格仍然比天然气高16%。在目前的条件下，单纯的太阳能采暖系统不宜推广，应该加强研究，降低投资。　　从所得结果可以看出，为达到8小时供暖所需的集热器面积较大。以资源条件很好的拉萨为例，向每100m2住宅供暖所需的集热器面积为12.3m2，而在北京，需要的集热面积要20m2。再考虑到为防止排间遮挡所需的集热器排间距，在我国大部分地区，所需的屋顶面积大约为集热面积的2倍。显然，这一面积指标比较适合于别墅式住宅，如要用于多层住宅，就必须再降低太阳能供暖率。对于节能建筑

7、，太阳能负责的楼层数可适当增加。　　4太阳能采暖经济性的影响因素　　　　由于采暖季节室外气温低，平板集热器的热损失大，效率低，集热温度难以达到要求，因此一般使用真空管，真空管的设计寿命为15年，但10年以后效率下降。下面以北京地区为例，分析其太阳能直接采暖经济性的影响因素　　4.1集热器的价格　　从图1上可以看出，综合热价基本上与单位集热面积的价格成线性关系。只有当每平米集热面积降低到600元时，才能与天然气锅炉采暖竞争。　　　　4.2太阳能负