一种主动式太阳能供暖系统的经济性分析.doc

一种主动式太阳能供暖系统的经济性分析? ?北京市供热、供燃气、通风及空调工程重点实验室开放课题资助(KF200310) 北京建筑工程学院 高雪飞 李德英 赵秀敏 摘 要：太阳能是非常丰富的可再生能源，随着环境保护的日益加强，太阳能的应用越来越受到重视，尤其在建筑供暖方面的应用，可以减少煤、天然气等一次能源的消耗，减少温室气体的排放。本文通过搭建实验台，对试点工程项目进行相关的设计、施工、检测和技术经济分析，着重考查主动式太阳能供暖的节能效果、舒适性和经济性。计算实际的运行费用，并与其它采暖方式进行比较分析，最后总结出主动式太阳能供暖系统的经济性特点。 关键词：可再生能源；主动式太阳能供暖；节能 前言 人们越来越意识到，在生产和生活上消耗能源日益增多的情况下必须发展非常规能源，包括太阳能、海洋能、风能、地热能等等。而在这些能源中，以太阳能最为突出，应用范围较广，并获得了实用效果。目前，国内在建筑上应用太阳能主要是太阳能热水器，作为日常的生活热水供应。而把太阳能应用于建筑供暖系统中，还需要进一步研究。理论上讲，将太阳能作为建筑供暖系统的热源，来进行供暖是一定能行的，关键是考虑系统的建造成本和运行费用的问题，即经济性的问题。 根据利用太阳能的不同方式，太阳能采暖系统可以分为被动式采暖系统和主动式采暖系统。不采用专门的集热器、管道和泵等装置，只是依靠建筑物的方位、本身构造和材料的热工性能，吸收和贮存太阳入射热量，以达到采暖目的，这样的系统叫做被动式太阳能采暖系统。主动式太阳能采暖系统与常规能源的采暖系统没有多大区别，只是以太阳能集热器作为热源代替以煤、石油、天然气等常规能源作燃料的锅炉。 从经济上考虑，设计建筑物时，多层与较大的建筑物所需采暖能量大，只靠被动式采暖系统所获太阳能有限，还应配合其它采暖方式。主动式采暖系统设备复杂，而且耗电量大，但由于主动式太阳能采暖系统可以不受气象条件的影响，使室内保持稳定的、舒适的温度，故可以独立供暖，近些年来得到了大力的发展，本文主要论述主动式太阳能采暖系统。 工程概况 我们搭建了实验台，对主动式太阳能地板辐射供暖进行实验研究。实验房间位于北京建筑工程学院校内一幢二层小楼的地面一层。实验搭建的主动式太阳能采暖系统主要包括集热器、贮热器、辅助热源以及管道、阀门、泵、控制器等部分，如图1所示。集热器获取的热量通过配热系统送至室内进行采暖，多余的热量贮存起来，当收集的热量小于采暖负荷时，由贮存的热量来补充，热量不足时由备用的辅助热源来供热。 1--集热器；2--注水口；3--观察用玻璃管；4--热量计；5--膨胀罐；6--截止阀；7--溢流口；8--水箱；9--换热盘管；10--电加热器；11--温度探头；12--采暖地板；13--分集水器；14--压力表；15--循环水泵；16--控制器；17--生活用水；18--泄水口。 图 1 主动式太阳能地板辐射供暖系统示意图 图2 室内系统实景照片 图3 集热系统实景照片 具体实验系统概况： 分别独立设置集热循环系统和供暖循环系统。集热循环系统以防冻液作热媒，供暖循环系统以水作热媒，贮热介质为水。两系统分设铜管换热器，与贮热介质进行热量交换，两系统分别设水泵作驱动。 贮热器用于换热和贮存多余的太阳能，贮热器体积定为200L，见图2。 太阳能集热器的安装倾角为35°，见图3。 供暖系统形式采用地板辐射供暖系统。 采用电辅助加热器。 实验用房建筑面积32m2， 系统各部份的启动和停止均由温度控制器来自动执行。 实验研究 2005年3月3日至3月6日连续三天的实验结果如图4所示。耗电量及运行费用见表1，电价按北京地区的标准计算，平价电为0.44￥/kWh，谷价电为0.20￥/kWh。3月3日至6日的平均室外温度为1.23℃，平均室内温度为15.17℃。设计条件下，室内温度16℃，室外温度-4.5 表 1 2005年3月3日至6日主动式太阳能地板辐射采暖系统的耗电量及运行费用 测试时段 最高/低室内温度/℃ 最高/低室外温度/℃ 平价电量/ kWh 谷价电量/kWh 仪器和设备耗电量 /kWh 运行费用/￥（m2·d）-1 3月3日9：00至3月4日8：30 15.18/13.35 4.8/-3.5 7.5 6.1 3.9 0.18 3月4日9：00至3月5日8：30 16.93/14.06 3/-3.5 7.3 5.8 4.0 0.17 3月5日9：00至3月6日8：30 17.64/14.93 10.5/-0.8 8.0 6.3 3.8 0.18 经济性的评价方法 经济效益评价是投资项目评价的核心内容。项目方案的决策结构是多种多样的，种类指标的适用范围和应用方法也是不同的。根据是否考虑时间因素，投资项目的评价方法可分为两