東北地區(qū)太陽能供暖的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益分析王丙林，陳楊楊，于偉鋒【摘要】摘要：針對(duì)當(dāng)今霧霾影響范圍廣、持續(xù)時(shí)間長的問題，以哈爾濱、長春和沈陽為例，承受綜合能源價(jià)格法對(duì)太陽能供暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境性進(jìn)展了評(píng)價(jià)。計(jì)算結(jié)果說明：太陽能與集中供暖作為熱源時(shí)的綜合能源價(jià)格最低，CO2、SO2懸浮顆粒物的排放，改善空氣質(zhì)量。綠色科技【年(卷),期】2023(000)0083太陽能；綜合熱價(jià)；經(jīng)濟(jì)效益；環(huán)境效益引言越來越具有投資價(jià)值。國內(nèi)外學(xué)者通過不同手段對(duì)太陽能供暖進(jìn)展了分析比較。盧奇[1]利用CFD技術(shù)對(duì)太陽能集熱器、儲(chǔ)熱水箱、關(guān)心熱源等進(jìn)展了合理選擇與優(yōu)化設(shè)計(jì)。穆志軍等[2]分析了所設(shè)計(jì)的太陽能發(fā)電和熱水系統(tǒng)的最大量熱水和最大電收益。何梓年等[3]認(rèn)為太陽能吸取式空調(diào)及供熱綜合系統(tǒng)具備夏季空調(diào)、冬季供暖、過[4]等指出張家口地區(qū)承受太陽能低溫地板輻射供暖完全可行。朱敦智等[5]從經(jīng)濟(jì)上考慮，太陽能供暖適宜替代電或油等能價(jià)比高的能源或適用于非供暖季節(jié)熱水需求量大的場(chǎng)合；但替代自然氣或其它能價(jià)比低的能源，投資經(jīng)濟(jì)性較差，投資回報(bào)主要表達(dá)在社會(huì)效益和環(huán)境效益方面。Shariah等[6]指出隨著水箱容積與集熱器面積配比值的增大，太陽能保證率會(huì)快速增加，隨后變化趨于緩慢。AlirezaHobbi等[7]模擬太陽能83%～9730%～62%。中國的太陽能供熱供暖工程應(yīng)用仍處于起步階段，而且進(jìn)展不均衡。目前，在山東、江蘇、浙江、安徽、北京等地已有太陽能供熱的試點(diǎn)和示范，而東北地區(qū)的太陽能資源利用卻相對(duì)較少。以哈爾濱、長春和沈陽為例，爭(zhēng)論東北地區(qū)太陽能供暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。計(jì)算結(jié)果說明：太陽能與集中供暖作為熱源時(shí)的綜合能源價(jià)格最低，太陽能與電加熱器作為熱源的綜合能源價(jià)格最CO2、SO2區(qū)承受太陽能供暖進(jìn)展供給參考依據(jù)。太陽能集熱器面積計(jì)算為保證太陽能的充分利用，太陽能系統(tǒng)除在供暖期供給供暖熱水外，在非供暖期供給生活用水。選用建筑面積F為300m2，承受間接式太陽能低溫?zé)崴匕遢椛涔┡Ｒ蚤L春市(供暖期天數(shù)為167d)為例，其建筑設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)qf為52.04W/m2，表1說明其月最低太陽輻射量H消滅在12月，為5.94MJ/(d.m224h8h，缺乏的熱負(fù)荷由關(guān)心熱源供給。供暖期建筑熱負(fù)荷：Q=qf×F=52.04×300=15612W每平方米集熱器供給的熱量：Qt=5940000/8/3600=206.08W/m2所需集熱器面積：A=15612/206.08/0.52=145.69m252146m21.3∶1關(guān)心熱源和熱水熱耗量計(jì)算QF=QZ-QT(1)QFMJ/d;QTMJ/d。146m2，在供暖期內(nèi)，由太陽能所供給的日熱量為：QT=146×5.94×0.52=450.59MJ/d建筑物日熱負(fù)荷：MJ/d關(guān)心熱源熱負(fù)荷：QF=1348.88-450.59=898.29MJ/dQd=qrcρ(tr-tLm/86400(2)QdW；qr，L/(cap·d)；c，c=4187J/(kg·K)；ρkg/m3；tr，60tL6～1010℃；m5100L，代入公式(2)得：Qd=1211.52W=104.675MJ/dQT=866.96MJ/d>Qd=106.475MJ/d即146m2的太陽能集熱器所得的太陽能的熱量能夠滿足用戶在非供暖期的生活用水的熱量。經(jīng)濟(jì)效益分析以文獻(xiàn)[1]中綜合能源價(jià)格法對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)展經(jīng)濟(jì)性分析。該系統(tǒng)費(fèi)用包括兩個(gè)方面：①初投資：安裝太陽能供熱系統(tǒng)的各項(xiàng)材料費(fèi)、人工費(fèi)等；②運(yùn)行費(fèi)用：在使用期間，用于系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)所消耗的費(fèi)用。所謂綜合能源價(jià)格，指的是在系統(tǒng)使用年限內(nèi)，費(fèi)用總和與在此期間內(nèi)系統(tǒng)所供給能量總和的比值。并將系統(tǒng)各個(gè)時(shí)間段內(nèi)的費(fèi)用做凈現(xiàn)值處理。(3)MRMB/MJ；Vn15ZnnRMB；i3EttMJ。承受太陽能和關(guān)心熱源作為共同熱源，假設(shè)除熱源外的其他設(shè)備一樣。并和熱源為單一自然氣比照。熱源的組成形式有以下6種方案：太陽能與自然氣、太陽能與電加熱器、太陽能與集中供暖、太陽能與電鍋爐、太陽能與生物質(zhì)和自然氣。計(jì)算長春市各熱源供溫存生活用水聯(lián)合方案的綜合能源價(jià)格表如表2所示。類比長春市，計(jì)算的哈爾濱市和沈陽市的各熱源供溫存生活用水聯(lián)合方案3424h24h非供暖期的生活熱水所需要的熱量。建筑面積為300m2，以15a為系統(tǒng)的使用年限來分析，從表2、3和4顯示太陽能與集中供暖作為熱源時(shí)綜合能源價(jià)格價(jià)最低，其次為太陽能與生物質(zhì)、太陽能與自然氣、太陽能與電加熱器和太陽能與電鍋爐。與文獻(xiàn)[8]中所計(jì)算的洛陽地區(qū)相比：當(dāng)太陽能與自然氣、太陽能與電加熱器和太陽能與集中供暖分別作為熱源時(shí)，東北地區(qū)雖然在年運(yùn)行費(fèi)用、初投資和總投資均高于洛陽地區(qū)，但上述3種方案的綜合能源價(jià)格均低于洛陽地區(qū)的綜合能源價(jià)格，因此東北地區(qū)更加有利于進(jìn)展太陽能供暖系統(tǒng)。大)，這主要是由于自然氣系統(tǒng)的初投資和總投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他五種方案，因此太陽能供暖系統(tǒng)具有肯定的經(jīng)濟(jì)性。環(huán)境效益分析由于太陽能供暖系統(tǒng)初投資很大，在承受太能能系統(tǒng)時(shí)，綜合熱價(jià)并不是最低的，但是其作為一種清潔能源，由于大量吸取利用太陽能，從而可取代了大量石化能源，可大量削減溫室氣體、有害氣體的排放，因此，該系統(tǒng)具有較高的300m215CO2(4)kg；FCO25Eff0.65；ΔQsaveMJ/年；nW29.308MJ/kg；6從表6可以看出太陽能系統(tǒng)可有效削減CO2的排放，緩解全球氣候變暖。由SO2PM2.5結(jié)論和關(guān)心熱源共同體作為熱源時(shí)，太陽能與集中供暖作為熱源時(shí)綜合能源價(jià)格價(jià)最低，太陽能與電鍋爐作為熱源時(shí)綜合能源價(jià)格價(jià)最高，其次為太陽能與生物質(zhì)、太陽能與自然氣和太陽能與電加熱器。CO2、SO2PM2.5參考文獻(xiàn)：盧 奇.太陽能低溫地板輻射采曖系統(tǒng)的爭(zhēng)論 [D].南京：南京理工大學(xué)，2023.穆志君，劉曉婧，葛志松，等.小型家用太陽能發(fā)電和熱水系統(tǒng)的爭(zhēng)論[J].2023(7)32～37.[J].太陽能學(xué)202322(1)6～11.劉洪杰,劉俊峰,李建平,等.太陽能供暖在張家口地區(qū)的應(yīng)用[J].湖北農(nóng)業(yè)科202352(9)2161～2163.朱敦智，蘆潮，劉君.太陽能供暖技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2023，26(2)51～54.ShariahAM.Theoptimizationoftank-volume-to-collector-arearatioforathermosyphonsolarwaterheater[J].RenewableEnergy,1996,7(3):289～300.HobbiA,SiddiquiK.OptimaldesignofaforcedcirculationsolarwaterheatingsystemforaresidentialunitincoldclimateusingTRNSYS[J].SolarEnergy,2023,83(5):700～714.[J].建2023464～66.【文獻(xiàn)來源】“://zhangqiaokeyan