太阳能光热系统应用实例简析
摘要：太阳能是一种清洁、高效而且可持续的可再生能源，充分利用太阳能是当前的大势所趋；深圳市属太阳能资源中等类型区，太阳能利用自然资源优越，本文根据深圳一个大型商住项目，对包括太阳能热水器，电热棒，热泵，燃气热水器，燃油热水器做了一个简要的经济技术分析比较，体现出太阳能热水器的一些优势。
摘要:太阳能光热系统实例简析
太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一，我国太阳能热水器平均每平方米每年可节约100-150公斤标准煤。
20多年来，太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用，目前我国家用太阳能热水器产量占世界第一位。
深圳市地处南海之滨，属南副热带季风气候，夏长冬短，夏无酷暑，冬无严寒。
深圳市年平均气温为23.7℃，最低气温为1.9℃，最高气温为37.1℃；全年平均总太阳辐射量为5225MJ/m2，年日照时数1975.0小时，年日照百分率为47％，属太阳能资源中等类型区。
其中5～9月份太阳辐射总量占全年的48％，7月份日照总量最大，月总辐射量为588.6 MJ/m2，2月份日照总量最小，月总辐射量为293.4 MJ/m2。
全年约80％的白天具有采集太阳热能的条件，太阳能利用自然资源优越。
以下将以具体工程来说明太阳能热水器的优势。
1.工程概况：
本工程地处深圳市福龙路西侧，总占地面积60，900m2总建筑面积238，908m2 ，由11栋高层住宅、部分多层住宅、裙房商业、地下车库等组成，最高一栋建筑高度为64.9m，为一类商住楼。
其中多层住宅、高层塔楼屋顶复式、公共酒楼及恒温泳池需要热水供应。
2.太阳能热水器系统简介
太阳能热水器就是吸收太阳的辐射热能，加热冷水提供给人们在生活、生产中使用的节能设备。
它是我国太阳能热利用中最为成熟和最为先进的产品。
为百姓提供环保、安全、节能、卫生的新型热水器产品。
2.1太阳能热水系统主要设备选型：
太阳能热利用系统中，接受太阳能辐射并向水传递热量的部件，称为太阳能集热器。
目前主要有平板型、全玻璃真空管、真空热管三种太阳能集热器，各种太阳能集热器各有优缺点，分别适用不同的地区、不同的用途，性能价格比也不同。
2.1.1平板型太阳能集热器
·优点：金属管架结构，热效率高，产热水量大，可承压，耐空晒，水在铜管里加热，质量稳定可靠，免维修，15年寿命。
缺点：无抗冻能力，适合于广东、福建、云南、广西、海南等冬天不结冰地区。
·规格：1x2平方米，无云天气产60℃热水量：70-140kg/平方米
·特性：高吸收率：as≥90%，低发射率：∑h≤10%，日平均热效率：∏d≥55%，抗台风、抗直径35mm以下冰雹冲击。
1m2太阳能热水器技术参数
2.1.2全玻璃真空管太阳能集热器
·优点：全玻璃真空管太阳能集热器有一定的抗冻能力，适合在冬天气温为0℃到-20℃的地区使用。
·缺点：不承压，使用时不能缺水空晒，否则容易爆裂玻璃管。
在安装2-3年后，管内水结垢现象严重，影响热能吸收。
·规格：有多种规格可供选择，无云晴天产55℃热水量：70—130kg/平方米。
·特性：高吸收率：as≥90%，低发射率：∑h≤8%，日平均热效率：∏d≥50%，抗台风、抗直径35mm以下冰雹冲击。
2.1.3真空热管太阳能集热器
热管造价高，性价比差，只适合寒冷的北方。
平板型和真空管太阳能集热器价格比较如下：平板型太阳能集热器每平方米约800元，真空管每平方米约1000元。
深圳地区平板型太阳能集热器与真空管太阳能集热器虽各有利弊，但均可采用。
3.几种加热设备技术经济比较（60℃）
见经济技术比较表。
技术经济比较表：
从表中可见，太阳能热水器的运行成本为零，其次是热泵的运行费用，电热棒运行成本最高。
由于深圳太阳辐射较强，全年几乎均可通过太阳能热水器提供热水，而且电热棒造价成本较低，因此本项目住宅部分选用太阳能热水系统电热棒辅助加热设备。
4.太阳能热水系统的热量计算和基本选型
用户为多层住宅，高层塔楼屋顶复式，按每户4人、110L/人.天考虑，则每户热水耗热量及热水量为：
Qd=24*(4*110*4187*1*(60-10))/86400=25.6kw
Qh=(5.12*4*110*4187*1*(60-10))/86400=5.46kw
Qrd=25600/(1.163*1*(60-10)=440L/d
Qrh=5460/(1.163*(60-10)*1) =93.9L/h
5.太阳能热水系统设计
5.1系统工作原理
本工程采用自然循环式制热水供应系统。
太阳能热水系统由本小区生活用给水泵组供应冷水，当热水箱水位下降时浮球阀打开，冷水经太阳能集热器加热后，回到热水箱；通过反复自然循环直到整个水箱水体被加热至60℃左右，热水箱内的热水经热水管道向住户供水热水。
当太阳光较弱无法提供足够热量时，电热棒开关打开加热水箱内的水至60℃左右。
7.主要设备、构筑物及技术参数
7.1多层住宅
家用太阳能热水器共28套
7.2高层住宅屋顶复式
家用太阳能热水器共46套
8.造价及运行维护费用分析
·造价估算：74×7000＝518000元
·水价：3.9元/吨
·每吨热水单价：
太阳能热水器：3.9*1.1=4.29元
电热水器：（3.9+42.7）*1.1=51.26元
热泵：（3.9+8.4）*1.1=13.53元
燃气热水炉：（3.9+25.6）*1.1=32.45元
燃油热水炉：（3.9+23.7）*1.1=30.36元
·费用比较：
按74×4＝296人计，每人热水耗量110L/天，一年按300天计算，则全年所用热水量为：296*110*300/1000=9768吨
·与电热水器相比则全年可节省运行费用：（51.26-4.29）*9768＝458802.96元。
·与热泵相比则全年可节省运行费用：（13.53-4.29）*9768＝90256.32元。
·与燃气热水炉相比则全年可节省运行费用：（32.45-4.29）*9768＝275066.88元。
·与燃油热水炉相比则全年可节省运行费用：（30.36-4.29）*9768＝254651.76元。
结语
综上所述，无论是现在还是将来，太阳能都拥有广阔的市场前景。
潜力无限的太阳能是一种清洁、高效而且可持续的可再生能源。
同时，为了我们的地球更美好，为了我们的子孙后代，更广泛的使用太阳能能无疑是功在当代，利在千秋。