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1太陽能熱水系統方案

（1）儲熱水箱當地輻照條件下，按照每平方米集熱器面積對應80L（50%保證率）貯熱水箱容積確定：水箱的有效容積Vr=80Ahx=30m3保證太陽能最大化利用并且及時地將熱量傳遞，保證供水需求，是太陽能系統設計的基本要求。本項目選用2個15m3的不銹鋼儲熱水箱，優先加熱一個水箱，保證用水需求。（2）集熱系統循環泵集熱器共分為3個區域，每個區域共鋪設集熱器64組，每4組集熱器為一個單元串聯。3個區域之間采用串聯的方式連接。這樣既能保證流量均勻地分配，又提高了集熱效率。按每平方米集熱器流量0.015kg/（m2•s）計算，集熱系統流量為6.77m3/h。揚程考慮到沿程損失、局部損失，計算得：H=23mH2O。（3）換熱器的選型根據表1耗熱量按186kW設計，貯熱量≥186×0.333=62kW，貯水量≥1.15×62000×3600/24×4187=2554L。選用2臺半容積式熱交換器作為供熱水罐，有效容積1.5m3。

2系統節能效益分析

2.1太陽能熱水系統的年節能量

取Ain=376.2m2，Jt=5844.4MJ/m2；ηcd=74%；ηc=0.1，其中Ain為集熱器鋪設面積，Jt為北京市的年太陽輻照量，ηcd為集熱器的全日集熱效率，ηc為管路和水箱的熱損失率。代入公式：Δqsave=Ain×Jt×(1-ηc)×ηcd可計算出：Δqsave=1464309.74MJ其相當于每年節省電量：1464309.74MJ/3.6=406752.71kWh。

2.2壽命期內太陽能熱水系統的總節省費用

SAV=PI×(Δqsave×Cc-Ad×DJ)-Ad取年市場折現率，d=6.12%（2004年執行）；年燃料價格上漲率，e=1%；n=15年。代入公式：PI=[1/(d-e)]×[1-(1+e)/(1+d)^n](d≠e)則，PI=10.22式中：折現系數PI；常規能源熱價Cc，0.15元/MJ；太陽能系統增加投資Ad，與常規系統比，系統增初投資約為630400元。維護費用Dj取值為1%，太陽能使用壽命n取15年，所以，本系統在壽命期內與常規能源設備相比可節省費用為：SAV=155萬元。若單純考慮系統產生的熱量節省的電量，可得出：系統每年可節省電量：1464309.74MJ/3.6=406752.71kWh以商業電價1.0元/kWh計算，可得出每年可節省40.68萬元以系統壽命為15年計算，可得出壽命期內可節省純用電費用（按照商業電價計算）為：40.68萬×15年=610.2萬元。

2.3回收年限

回收年限為系統節省的總費用等于系統增加的投資時的年數即為回收年限。此時折現系數：PI=Ad/(Δqsave×Cc-Ad×Dj)=2.65，則回收年限：Ne=ln[1-PI(d-e)]/ln[(1+e)/(1+d)]=3年。3.4太陽能熱水系統CO2減排量取W=29308kJ/kg；n=15年，FCO2=0.866kg（碳/kg標準煤）代入公式：QCO2=[(Δqsave×n)/(W×Eff)[FCO2(44/12)則QCO2=2644142.4t可得出該系統壽命期內CO2減排量為QCO2=2644142.4t。

3結論

綜上所述，雖然太陽能熱水系統的初投資相對較高，但是由于其在工作運行時間里使用了無償的太陽能，節約了常規能源的使用，并且具有極大的環保效益。所以，安裝太陽能熱水系統的用戶實際上因為節能、減少運行費用而獲得更大的收益回報，這就是太陽熱水系統節能效益的體現。

本文作者：梁婧工作單位：阿里斯頓熱能產品（中國）有限公司