太阳能热水系统(经济效益分析)

太阳能热水系统

——节能效益分析内容提纲节能效益分析的分类和指标年节能量预评估节能费用预评估增加投资回收期的预评估环保效益的评估与常规能源对比分析举例分析节能效益分析的分类和指标●太阳能热水系统节能效益分析，是评价系统节约常规能源的消耗的一个重要方面，也是系统方案选择的重要依据。节能效益分析运行评估预评估是在系统设计完成后，根据太阳热水系统形式、集热器面积、系统性能参数和设计的集热器倾角及当地的气象条件，在系统的寿命期内节能效益分析。是在太阳能热水系统建成投入运行后，对系统的运行进行监测，通过监测数据的分析，得出实际的节能效益。太阳能热水系统节能效益的分析评定指标：

■太阳能热水系统的年节能量；

■太阳能热水系统的节能费用；■增加的初投资回收年限（增投资回收期）—静态回收期和动态回收；

■太阳能热水系统的环保效益，—二氧化碳减排量。年节能量评估直接、间接系统的年节能量直接系统的年节能量计算公式：

△Qsave=AcJT(1-ηc）ηcd

其中;△Qsave—太阳能热水系统的年节能量，MJ；

Ac—直接系统太阳能集热器面积，㎡；

JT—太阳集热器采光面上的年总太阳辐照量，MJ/㎡；

ηcd—太阳集器年平均集热效率，％；

ηc—管路和水箱的热损失率。间接系统的年节能量计算公式：

△Qsave=AmJT(1-ηc）ηcd

式中Am—直接系统太阳能集热器面积，㎡；节能费用预评估节能费用预评估简单年节能费用（静态回收期计算）寿命期内总节省费用（动态回收期计算）—让用户了解太阳热水系统运行后所节省的常规能源；—在建设项目初期，让开发商了解太阳热水系统静态回收期，确定投资规模。—让开发商更为准确地了解太阳热水系统增初投资可以在多少年后被补偿回收。简单年节能费用计算（静态回收期计算）

Wj=Cc

△Qsave

式中Wj

—太阳能热水系统简单年节能费，元；

Cc

—系统设计的当年常规能源热价，元/MJ；△Qsave—太阳能热水系统的节能量，MJ寿命期内总节省费用计算（动态回收期计算）

SAV=PI(Cc

△Qsave－AdDJ)

－Ad

式中SAV

—太阳能热水系统寿命期内节省费，元；PI—折算系数；

Cc

—系统设计的当年常规能源热价，元/MJ；

Ad—太阳能热水系统总增投资，元；DJ—每年用于系统的维修费用占总增投资的百分比（取1％）△Qsave—太阳能热水系统的节能量，MJ在年燃料上涨率等于银行贷款利率时,（e=d）在年燃料上涨率不等于银行贷款利率时,（e≠d）PI(年折算系数)、Cc（常规能源热价）

式中d—年市场折算率，（可取银行贷款利率）e—年燃料价格上涨率；n—经济分析年限，(系统寿命运)一般取15年。系统评估当年的常规规能源热价（MJ/元)：Cc=Cc′/(qEff)

式中Cc′—系统评估当年常规能源价格，元/kg;q—常规能源热值，MJ/kg；

Eff—常规能源水加热装置的效率。增加投资回收期的预评估太阳能热水系统中，一般都设置常规能源的水加热装置。因此太阳热水系统的投资高于常规热水系统。太阳能热水系统投资组成太阳能热水系统增加投资部分（集热系统和控制系统）增加投资回期计算方法静态回收期计算法动态回收期计算法没有考虑资金折算系数(银行贷款利率、常规能源上涨率)的影响，计算简便考虑资金折算系数(银行贷款利率、常规能源上涨率)的影响，更加准确●静态回收期计算法:Yt=Wz/Wj

其中Yt—太阳能热水系统简单投资回收期；

Wz—太阳能热水系统与常规的热水系统相比增加的初投资；元Wj—太阳能热水系统简单年节能费用；元/年●动态回收期计算法:

当太阳能热水系统运行n年后，节省的总资金与系统增加的初投资相等时，即太阳系统寿命内节省费为零（SAV=0）则

PI(Cc△Qsave－AdDJ)

=Ad

则此时的总年份n定义为系统的动态回收期Ne，

Ne=㏑〔1-PI(d-e)〕/㏑〔(1＋e)/(1＋d)〕(d≠e)

Ne=PI(1＋d)(d=e)

式中

PI=Ad/PI(Cc

△Qsave－AdDJ)环保效益的评估◆太阳热水系统因节省常规能源，而减少污染物的排放，主要指标为二氧化碳的减排量。◆不同能源燃烧时生成的二氧化碳的数量不同，所以，在计算时均折算成标准煤的二氧化碳的排量。◆先将系统寿命期内的节能量折算成标准煤质量，然后根据系统所使用的热源，乘以对应的碳排放因子，（将标煤中碳的含量折算成该种能源的含碳量），再计算太阳能热水系统的二氧化碳的减排量。太阳热水系统二氧化碳减排量计算二氧化碳减排量计算公式：式中Qco2

—系统寿命期内二氧化碳减排量，kg；

W—标准煤热值，29.308MJ/kg;

n—系统寿命，年；

Fco2—碳排放因子，碳排放因子辅助能源煤石油天然气电碳排放因子(kg碳/kg标准煤）0.7260.5430.4040.866常规能源对比分析各种热源热值序号名称理论热值热效率实际热值1空气源热泵860kcal/kWh410%3526kcal/kWh2柴油10200kcal/kg85%9600kcal/kg3管道煤气3800kcal/m370%24660kcal/m34天然气9000kcal/m375%7650kcal/m35电加热860kcal/kWh95%817kcal/KWh太阳能节省能源与各常规能比较◆设定某太阳能热水系统，将10T的20℃的冷水加热到60℃1、10T的水从20℃加热到60℃所需的热量为：

Q=40×10000=400000kcal=1673.64MJ2、产生40万kcal热量各种能源的数量：

a、轻质柴油：400000÷10200÷0.85=46.14kg；

b、天然气：400000÷9000÷0.75=59.26m3c、管道煤气：400000÷3800÷0.7=150.38m3

d、电：400000÷860÷0.95=489.6kwh（度）3、该太阳能热水系统节省常规能源的价格：根据各种能源各地及各时期不同的单价即可计算得出。举例分析设定：①某地某住宅安装直接太阳能系统，全年使用，集中供水方式，100人用热水。②人均日用水量为50kg（60℃），则总日用水量为5m3设计水箱温度从10℃升高到60℃

。③太阳能的保证率f，经查该地区的太阳能保证率为0.6。

④该地区的环境温度年平均为11.5℃，倾角40度，计算得集热器的全日集热效率ηcd为42％。

⑤管路及贮水箱的热损失率，按经验取20％。

⑥Ac=QwCρr（t2-t1)f/JTηcd(1-ηL)=98㎡

其中：Ac为直接式系统集热器总面积（平方米）；

Qw——日平均用水量5000L，

C——水的定压比热4.18KJ/（kg·

℃）

ρr——水的密度kg

/L

JT——查当地年平均日太阳辐照量16014KJ/㎡，

t2-t1——水的初始终止温差50℃

；

f——太阳能保证率50

％

ηcd_——集热器年平均集热效率；42％

ηL——管路及贮热水箱的热损失率，（取0.2）1、计算太阳能热水系统的年节能量

△Qsave=AcJT(1-ηc）ηcd

其中;△Qsave—太阳能热水系统的节能量，MJ

Ac—直接系统太阳能集热器面积，98㎡；

JT—太阳集热器采光面上的年总太阳辐照量，5844.4MJ/㎡；

ηcd—太阳集器年平均集热效率，42％；

ηc—管路和水箱的热损失率20％

。则△Qsave=192444MJ=4599.4万kcal

2、简单年节能费用计算（不考虑维修、燃料上涨、银行利率）

简单年节能费用Wj=常规能源热价Cc

×年节能量△Qsave

=192444×0.14=26942元—当地的电价折算成热价0.14元/MJ,（电加热效率按0.95)

3、寿命期内总节省费用：SAV=PI(Cc△Qsave－AdDJ)

－Ad则：系统寿命期内总节省费用:SAV=167567元

其中：—银行利率按d=6.12％,燃料价格上涨率按1％；

—寿命按15年则：折算系数PI=10.229—该项目总增投资Ad=98000元

—维修费用DJ=0.01

相当于常规能源的量◆年节能量△Qsave=192444MJ=4599.4万kcal①相当于电量：G电=4599.4×10000÷860÷0.95=56296.2kwh（度）②相当于轻质柴油量：G油=4599.4×10000÷10200÷0.85=5305kg③相当于天然气量：

G气=4599.4×10000÷9000÷0.75=6814m3可以根据当地