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1、! ! ! ! “ “ “ “ 建筑节能与空调 太阳能热水系统的节能效益分析 张丽娜， 张义智， 田 瑞， 闫素英， 李文军 （内蒙古工业大学 能源与动力工程学院， 呼和浩特 !“!#“） 摘$ 要： 以呼和浩特北方宾馆为例， 计算分析了该系统相关的节能效益指标， 并列出了其他一 些工程实例的节能效益指标， 初步分析研究了太阳能热水工程的节能效益。给出了太阳能热水系 统的增投资的回收期算法。 关键词： 太阳能； 太阳能热水系统； 节能效益 $ $中图分类号： %.6 ?*，:.6 9678 569?6778?69，6678 A26923?; F7 G28D1 12D73 24 E2112D 4
2、28 7H;IJ37，02IJKD7 ;6;D78 17;D?69 C:CD7IO 9?B7 D17 ;: 24 02IJKD?69 D17 D?I7 24 9;?6?69 ;D78 17;D?69 C:CD7IO D#8 76789:； /23;8 ;D78 17;D?69 C:CD7I； 76789: C;B?69 M7674?D $ $ 太阳能热水工程与其他热水系统相比具有节约 能源、 无污染、 结构简单、 维护使用方便、 安全等优 点； 但太阳能热水工程的初期投资较大， 因为它比常 规热水系统增加了集热系统， 所以在进行建设之前 要对热水系统进行节能效益分析。 GH 太阳能热水系统工程
3、实例 工程所在地为内蒙古呼和浩特市北方宾馆。该 宾馆有客房 P! 间， 最高入住率 “(! 人Q 天， 日用热水 量“PD。根据要求， 所选太阳能热水系统的集热面积 为 “P! I(， 横置式全玻璃真空管强制循环直接系 统， 采用单侧 !,+ R +! R -# 支管集热器 “# 个， !,+ R+! R- 支管集热器 - 个， 系统总管数为 “(+ 支。 系统采用串并联相结合的方式， 可以使整个系统容 易实现平衡； 采用横置式的原因是呼和浩特地区冬 季比较寒冷， 当集热器不接收太阳辐射时， 管内的水 基金项目： 国家自然科学基金 （#!-+P!(） ； 内蒙古自治区人才 开发基金 （(!#
4、年度） ； 内蒙古自治区自然科学基金 （(!,!(!+“-） 可自动排完， 起到防冻的作用； 为了保证在阴雨天或 冬季太阳光照不足时的热水正常供应， 系统还配备 了电加热辅助装置。项目已于 (!P 年 # 月完成， 至 今运行良好， 系统初期总投资费用比电加热热水系 统增加“ ! 元Q I(。 太阳能热水系统由太阳集热器、 贮热水箱、 泵、 循环管道、 辅助热源、 控制系统和相关附件组成。它 有多种分类方式， 比如按太阳能集热系统与太阳能 热水供应系统的关系划分为直接系统和间接系统。 直接系统是指在太阳集热器中直接加热水供给用户 的系统； 间接系统是指在太阳集热器中加入传热工 质， 再利用该传
5、热工质通过热交换器加热水供给用 户的系统。由于热交换器阻力较大， 间接系统一般 采用强制循环系统。考虑到用水卫生、 减缓集热器 结垢以及防冻因素， 在投资允许的条件下， 一般优先 推荐采用间接系统； 直接系统最好根据当地水质要 求探讨是否需要对自来水上水进行软化处理 “。 根据实际验证， 采用直接系统符合当地要求。 (-( 第 ( 卷第 , 期 (!+ 年 月 能源技术 5G5STU %5VEGWXWTU Y23O ($ G2O , ZK9O $ (!+ 万方数据 书书书 !“ 本工程的节能效益分析 !： !# $“ 年节能量 系统可获得的年节能量为： ! !“#$ % “(2 年。 通过计算
6、可得 )* %(/9 113， 寿命期总节省费用 I； $ 标准煤热值， 139 7/4,-5 ;I； 0 系统寿命， 年； 5EF1 碳排放因子， 电取 /9 4。 由此计算， !EF1%.219 7 ?。 %“ 类似工程的节能效益简要分析 ! 以下为其他地方相似工程实例， 假定太阳能系 统的有效使用年限都为 (2 年， 其节能效益见表 (。 表 $“ 相似工程节能效益分析表 增投资5 万元/9 :1 /9 .:2 /9 3. 79 ./ D9 / 29 /D 29 1/ 49 7. 集热面积5 01D9 2D9 2.7/7/7.21:. 回收年限5 “:9 1 (/9 7 39 (D9 3
7、D9 1.9 (39 3D9 7 EF1的减排量5 ? (D(/(2(/3(D.(7D3:1.7 （下转第 17. 页） 771 张丽娜等：太阳能热水系统的节能效益分析 万方数据 书书书 误差首先来自于陈列柜的流动形式! 事实上陈列柜 中部的涡流速度比较小“ 很容易受到外界的干扰“ 进 而使得流动轨迹发生扭曲“ 扩散作用的影响增大# 另外“ 在实际试验中“ 由于压缩机与风机的振动会使 陈列柜柜体内表面产生一定的振动“ 这种振动也会 造成一定误差“ 特别是振动带来的干扰对贴壁流动 的冷射流主流有较大的影响“ 会大大降低陈列柜底 板上气流的流速“ 导致陈列柜中部的涡旋流速降低“ 水蒸气的扩散作用相
8、应增强# ! !湿空气对热负荷的影响 与! “ #计算相比“ 采用试验的手段对陈列柜能 耗进行分析更有效#本文在陈列柜的$个关键位置 安置了测量点“ 用来测定对蒸发器出口和回风风道 末端空气的温度与湿度“ 以及出风口与回风口的气 流温度#由于陈列柜柜体有一定的热传会引起热负 荷渗漏“ 因此风道内部的空气温度会有所升高风道 上不会发生凝露$ 由于密闭风道内不会有湿空气的 渗漏“ 所以可以假设蒸发器出口的绝对湿度与出风 口的绝对湿度相等“ 回风隔栅处的湿度与回风风道 末端的绝对湿度也相同#陈列柜稳态运行的实验数 据分析如上表%所示“ 由表%计算的陈列柜能耗结 果如表 ; 7 ! 8 ? ? :“
9、: E FF 7 C G ? : H A : I 7 ; = C)2*- J ; = E : = 7 8 ;& , , %“& $!& 0 , K & 4 , - ) &*!穆景阳“ 陈江平“ 娄 骏“ 陈芝久-卧式超市陈列柜风幕 系统数值分析) 2*-工程热物理学报“& , , %“& &+( !+ % + K “ + % 0 - ! 上接第& + +页“ 上述各工程造价与效益分析是根据各地实际情 况计算“ 所以并无一定趋势“ 但各工程均可在使用年 限内收回投资“ 足见太阳能热水系统的通用性与优 越性# $ !小 结 & %(从呼和浩特北方宾馆的实例分析可知+ + + 太阳能系统与电热系统相比! 两年就可以收回初期 投资#而同时它在寿命期内的二氧化碳减排量达到 了4 0 & - +=“ 这对缓解环境压力有很大的帮助# & &(从表中类似工程节能效益分析可知“ 利用 太阳能热水系统均可在其使用年限内回收全部投 资# & +(建造太阳能热水系统要根据当地实际情况 选择合理规模# 参考文献! ) %*!罗运俊“ 何梓年“ 王长贵-太阳能利用技术)*-北京! 化学工业出版社“ & , , 0 - ) &*!邓瑞澄-民用建筑太阳能热水系统工程技术手册)*- 北京! 化学工业出版社“ & , , 4 - 4+& 谢 卓等!环境湿度对卧式陈列柜热负荷影响的数值分析 万方数据