太阳能热水系统的投资经济效益分析

李新江 张志辉 石华军

[摘要] 简单介绍了热媒为太阳能和热媒为其它能源的热水系统，并举例比较了几种热水系统的投资经济效益，也对相应回收期做出了分析。

[关键词] 太阳能热水系统 技术经济比较 相应回收期

中图分类号：TK511 文献标识码：A 文章编号：

近年来随着人民生活水平的不断提高，对生活热水需求的日益增长，促进了太阳热水工业的迅速发展，太阳热水系统已成为我国太阳能热利用技术最成熟、应用最广泛、产业化发展最快的领域。

节能和环保正在成为我国可持续发展需要解决的首要问题。利用太阳能既可节约常规能源，又能有效减少因常规能源消耗而造成二氧化碳等污染物的大量排放。

我国在太阳能利用，特别是使用太阳热水装置提供生活热水的太阳能利用方面发展迅速。主要原因是我国大部分地区拥有丰富的太阳辐射资源，太阳热水装置使用者只要花费很少用于购买辅助热量的费用，就可享受到充足的热水供应。以年平均太阳辐射总量1400KWh/（m2•a）的天津地区为例，对于年均集热效率为50%的太阳热水装置（太阳集热器放置倾角等于当地纬度，平均温升25℃），每平方米太阳集热器每年可提供热水27000L左右。面对我国建筑迅猛发展的形势，日益紧张的常规能源供应和伴随常规能源消耗使大气环境的不断恶化，为了使我国可持续发展国策顺利推进，以技术经济可行为先决条件，推广太阳热水装置非常必要。

工程特点

某工厂位于天津空港物流开发区，在该厂办公楼内设置浴室专门为员工下班后提供洗浴场所。浴室建筑面积115平方米，设有60个淋浴喷头，洗澡人数按200人/天考虑。

热水系统选型

(热源为太阳能)热水系统原理示意图一

根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）规定，本浴室宜设置集中供热系统。而此时设置什么样的集中供热系统，是我们在设计时应该考虑的首要问题。根据第2册《给水排水设计手册》（第二版）之规定，可以选择太阳能集热器提供加辅助能源系统、燃油锅炉系统、燃气锅炉系统和电锅炉系统。根据前期调查，将以上四种系统的总能量作了大致的比较，其结果如下：

每人按照45℃的35L洗浴用水设计，总用水量为：200X35=7000L

系统以定量7吨水计算，系统基础水温按12℃，终止水温按45℃,每天需要耗费的总能量为：

Q=Cpm△T＝4.18×7000×（45－12）＝965580 KJ

式中：Q—该热水系统运行需要的能量（KJ）

Cp—水的定压热容（Cp=4.18KJ/(kg•℃)）

△T—水的温差（即热水温度与基础水温之差）

m—水的质量（kg）。

(热源为其它能源)热水系统原理示意图二

1、若上述热量由太阳能集热器提供，辅助能源为电，每年按运行40天（阴雨等天气）计算，

每天耗电量为：965580 KJ /（3600×90％）＝298.02（Kwh）

每天电费：298.02×0.6＝178.81（元）

每年电费为：178.81×40=7152.48（元）

15年电费为：7152.48×15=107287.2（元）

2、若上述热量由柴油锅炉提供，每天耗油量为：965580 KJ /（46040×70％）＝29.96（Kg）

每天燃油费用：29.96×4.9＝146.81（元）

每年燃油费为：146.81×365=53585.08（元）

15年燃气费为：53585.08×15=803776.14（元）

附表一 能源当量热值

附表二 锅炉效率及能源费用

3、若上述热量由燃气锅炉提供，每天耗气量为：965580KJ /（16742×80％）＝72.09（m3）

每天燃气费用：72.09×2.4＝173.02（元）

每年燃气费为：173.02×365= 63153.15（元）

15年燃气费为：63153.15×15=947297.31（元）

4、若上述热量由电锅炉提供，每天耗电量为：

965580KJ /（3600×90％）＝298.01（Kwh）

每天电费：298.01×0.6＝178.81（元）

每年电费为：178.81×365=65266.06（元）

15年电费为：65266.06×15=978990.83（元）

不同热水系统投资

1、集体供水太阳能热水系统（电加热器辅助）投资约为140000.0元

2、柴油锅炉（8400万大卡）投资为：4900.00元

3、燃气锅炉（选用燃气预混落地式铸铁锅炉）投资约为：6860.00元

4、立式电热水锅炉（8400万大卡）投资约为：7980.00元

相对回收期为X计算

锅炉每年的平均能源费用为常数A，锅炉的设备投资为A1，太阳能每年的平均费用为B，太阳能的设备总投资为B1，锅炉初期投资小，即A1B，X年后两者投入相同，即回收期，以后太阳能就相对净回收。

AX+A1=BX+B1，即X＝（B1－A1）/(A－B)，

与燃油锅炉对比：B1=14万，A1=0.49万，A=4.59万，B=0.71万，则回收期就为3.5年

与燃气锅炉对比：B1=14万，A1=0.69万，A=6.31万，B=0.71万，则回收期就为2.5年

与电锅炉对比：B1=14万，A1=0.80万，A=6.53万，B=0.71万，则回收期就为2年

不同热水系统经济性对比（15年比较）

注：1、以上各个系统投资均未考虑银行利率；

2、燃气锅炉、燃油锅炉、电锅炉系统价格未包括锅炉房、管道管件保温等配件材料、入户费等；

3、在运行的过程中，考虑阴雨天气等气候条件，此处按全年325天正常使用太阳能，其它为使用辅助能源来加热;

4、以上投资均按不包含室内部分计算;

5、以上计算仅对能源部分比较，其他损耗忽略不计;

6、太阳能寿命按15年计算，15年锅炉等设备按三次设备投资计算;

7、以上计算能量时均忽略管道中损失的部分;

8、以上计算的能源价格均按时价，未考虑能源涨价的因素。

仔细分析不难看出，使用太阳能系统（电辅助加热）是一次性投资大，但以后运行费用小的项目，若使用柴油锅炉（或者燃气锅炉）比太阳能电辅助初期投资少，但需增加后期投资且锅炉需要增加管理成本，太阳能和电能源结合为当前最节省和污染最小的方式，且售后服务少，仅初期投资偏大。综合分析，太阳能系统（电辅助）为最合理投资方案。

[结语] 能源是发展国民经济的重要物质基础,也是制约国民经济的一个重要因素,我国和世界上绝大多数国家一样面临着能源危机,而在加强能源建设的同时,最大限度地提高太阳能源的利用效率,大力降低常规能源能耗也已经越来越得到重视。

随着我国经济的不断发展，给排水专业也有着长足的进步，在充分满足用户用水的要求时，我们也需要考虑对常规能源的节约。这是每一个给排水工作人员在设计时所必须考虑的问题。

参考文献

1、GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》

2、GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》

3、GB/T17581-1998《真空管太阳集热器》

4、GBJ9-87《建筑载荷规范》

5、NY/T343-1998《家用太阳热水器技术条件》

6、GB4272-92《设备及管道保温技术通则》

7、GB4706.1-1998《家用和类似用途电器的安全通用要求》

8、GB/T12936-1991《太阳能热利用术语》

9、GB/T18708-2002《家用太阳热水系统热性能试验方法》