高層建筑太陽能熱水器應(yīng)用經(jīng)濟(jì)和社會(huì)環(huán)境效益淺析

楊廷柱

摘要：太陽能即是清潔能源，又是可再生能源。無論使用成本控制，還是節(jié)能減排， 都具有非常明顯的效果，同時(shí)對(duì)改善大面積高層住宅小區(qū)能源結(jié)構(gòu)，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的綠色低碳可持續(xù)發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：高層建筑;太陽能應(yīng)用;經(jīng)濟(jì)和社會(huì)環(huán)境;效益

一、概述

國家能源局根據(jù)《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，制定了《太陽能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出了進(jìn)一步推動(dòng)太陽能熱水應(yīng)用，以市場需求為動(dòng)力，以鄉(xiāng)村小城鎮(zhèn)建設(shè)，棚戶區(qū)改造等項(xiàng)目為依托，進(jìn)一步推動(dòng)太陽能熱水的規(guī)?；瘧?yīng)用。在太陽能資源適宜地區(qū)加大太陽能熱水系統(tǒng)推廣力度。在大中城市的公共建筑，特別是近數(shù)十年來城市新建擴(kuò)建18～40層住宅建筑，應(yīng)大力推動(dòng)太陽能熱水器系統(tǒng)與建筑的統(tǒng)籌規(guī)劃和家庭住戶中推廣使用。

二、自然概況

連云港位于中國沿海中部，江蘇省東北部，連云港市地處北緯 33°59'～35°07'東經(jīng) 118°24'～119°48'之間，海州地區(qū)地面標(biāo)高，一般為+3 米左右，瀕臨黃海，根據(jù)中國科學(xué)院自然資源綜合考察組，南京氣象臺(tái)，連云港市氣象臺(tái)提供的資料。連云港市太陽能年輻射值為128.7千卡 /? ㎡，年日照時(shí)數(shù) 2501.54 時(shí)（系1952 年至 1980 年 28 年平均值）年平均風(fēng)速 3.1m/see，（1951 年至 1981 年 30 年平均值）;年平均氣溫相對(duì)濕度 70%（1951 年至1980 年 30 年平均值）;年平均氣溫 14℃（1951 年至 1980 年 30 年平均值）;雨日 80 天左右;霧日15天左右。連云港市雖在江蘇北端，但年輻射值，日照時(shí)數(shù)，雨日、霧日等，從太陽能利用的角度來講，幾乎為全省最佳。

三、工程實(shí)例分析及太陽能熱水器主要參數(shù)

（一）工程實(shí)例簡況

本工程位于連云港市海州區(qū)科苑路與青峰路交界處某小區(qū)，共 8 棟 27 層住宅，小區(qū)共安裝 1282 套 100L 平板分體式陽臺(tái)隔壁掛式太陽能熱水器。以該小區(qū)為例，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)境效益淺析。

（二）太陽能熱水器主要參數(shù)

1.太陽能熱水器外形尺寸：2350×800×80mm;輪廓采光面積：1.73 ㎡;集熱器傾斜角度： 60 度。

2.水箱容積：100L;日產(chǎn)水量：50℃熱水 100L。

四、經(jīng)濟(jì)效益分析

（一）每戶月節(jié)能量的計(jì)算

根據(jù)家用太陽能熱水器的熱水利用方式，綜合太陽能熱水器集熱面積及連云港市的氣象參數(shù)等條件，計(jì)算出的太陽能熱水器的節(jié)能量，計(jì)算公式如下：

△Qsave =AcJτηcd （1—ηc）

式中：△Qsave——太陽能熱水器的節(jié)能量，

MJ Ac——直接熱水器的太·陽能集熱器面積，㎡。

Jτ——太陽能集熱器采光表面上的年總太陽輻照量，MJ/m。

ηcd——太陽能集熱器的年平均集熱效率，（取 50%）。

ηc——管路和水箱的熱損失率，（取 0.2）。

（二）每戶（臺(tái)）節(jié)電量及節(jié)能費(fèi)用計(jì)算

G=△Q save /H

式中：G——太陽能熱水器的年節(jié)電量，KWH H——每千瓦時(shí)電的熱值，KJ——每千瓦時(shí)電的熱值為 3600KJ，連云港市民用電價(jià)取 0.52 元/度進(jìn)行計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算，每戶每臺(tái)全年節(jié)約用電1139度，節(jié)約電費(fèi) 592.43元。小區(qū)共1282戶，（臺(tái)）小區(qū)每年節(jié)約用電1460198 度，節(jié)約電費(fèi)759302.96 元。連云港市2019 年太陽能熱水器產(chǎn)銷量據(jù)初步統(tǒng)計(jì)約 98 萬臺(tái)，即每年為國家節(jié)電11.16/億度，年節(jié)電費(fèi) 5.8 億元，其經(jīng)濟(jì)效益極為顯著。

五、社會(huì)環(huán)境效益分析

太陽能熱水器的社會(huì)效益體現(xiàn)在因節(jié)省常規(guī)能源而減少了污染物的排放，主要指標(biāo)為向大氣環(huán)境減少排放二氧化碳、二氧化硫和粉塵的數(shù)量。每節(jié)約 1 噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可減排二氧化碳 2.6 噸，二氧化硫 0.024 噸，減少粉塵 0.2 噸。每噸標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為 29308MJ，由此可計(jì)算出每戶月節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤量。

經(jīng)計(jì)算，每戶全年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 0.1399噸，減排二氧化碳 0.3638噸，減排：二氧化硫0.00336 噸，減少粉塵排放0.028噸。該小區(qū)1282戶每年共節(jié)約準(zhǔn)煤 179.35噸，減排二氧化碳 466.39噸，減排二氧化硫4.3噸，減少粉塵排放 35.9噸。由此推算連云港市2019年太陽能熱水器，產(chǎn)銷量98萬臺(tái)，即每年可為國家節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤137102噸，減排二氧化碳 356524 噸，減排二氧化硫 3292.8噸，減少粉塵排放 27440噸。

六、總結(jié)

綜上所述，在大中城市高層住宅中大力推廣使用太陽能熱水器，不僅為國家節(jié)約大量一次能源，而且方便為居民提供日常洗浴熱水和家庭常用熱水。

太陽能既是清潔能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無任何污染。在高層建筑使用太陽能熱水器，無論是在使用成本控制，還是節(jié)能減排，都具有非常明顯的效果。對(duì)促進(jìn)太陽能在高層建筑的開發(fā)與利用，改善大面積高層住宅小區(qū)能源結(jié)構(gòu)，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的綠色低碳可持續(xù)發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。

（作者系連云港市新能源行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長，教授級(jí)高工）

【本文寫作過程中，參考了國內(nèi)能源氣象等方面文獻(xiàn)和有關(guān)資料，本文未作一一注解，作者在此對(duì)有關(guān)單位和作者們表示感謝?！?/p>