本文介紹了太陽能光熱應(yīng)用熱水系統(tǒng)中年節(jié)能率的一種比較科學(xué)準(zhǔn)確的計算分析方法;以廣西環(huán)境保護(hù)廳危舊房改住房改造建設(shè)項目的子項目“太陽能空氣源耦合熱水系統(tǒng)”為例，對太陽能的年節(jié)能率進(jìn)行了詳細(xì)的分析計算。從計算過程和計算依據(jù)來看，這種計算方法都較為科學(xué)可靠，對采用太陽能光熱應(yīng)用系統(tǒng)的節(jié)能減排分析計算，有著重要的參考意義。
廣西屬于屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，平均年日照時數(shù)1600h，平均每年太陽能輻照量約為4578MJ/m2，太陽能資源十分豐富，利用太陽能潛力巨大。目前，社會上正推廣和普及集中供應(yīng)式的太陽能空氣源耦合熱水系統(tǒng)，然而，太陽能空氣源耦合熱水系統(tǒng)在設(shè)計及項目申報時首先要進(jìn)行節(jié)能量的計算分析，太陽能光熱應(yīng)用系統(tǒng)中節(jié)能量的計算分析目前沒有一種較為科學(xué)可靠、具有很強說服力的計算分析方法，因此，本文以廣西環(huán)境保護(hù)廳危舊房改住房改造建設(shè)項目的子項目“太陽能空氣源耦合熱水系統(tǒng)”為例，實踐一種新的計算分析方法。
1項目的概況
廣西環(huán)境保護(hù)廳危舊房改住房改造建設(shè)項目是將原來的低、矮、舊的職工住宅樓拆除，在原來土地上新建一棟33層的高樓，項目地址為廣西南寧市民族大道78號。為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，該項目采用了一種可再生能源建筑應(yīng)用形式――太陽能空氣源耦合熱水系統(tǒng)，本集中式熱水系統(tǒng)總計供應(yīng)186戶約651人日常生活熱水需求。設(shè)計每天人均熱水定額為80L，使用時間為24h，最大用熱水季節(jié)每天用熱水總量為52m³。本熱水工程項目總計安裝了2600支太陽能真空集熱管，總計配備空氣源熱泵60匹，節(jié)能效果極為顯著。
2熱水系統(tǒng)中太陽能集熱系統(tǒng)的年節(jié)能率的計算分析
2.1熱水系統(tǒng)的工作過程
太陽能空氣源耦合熱水系統(tǒng)通過自動控制模塊的控制，實現(xiàn)完全自動化控制。有充足的太陽能輻射時，熱水系統(tǒng)優(yōu)先采用太陽能來制取生活熱水，陰雨天氣或太陽能輻射不足時，啟動空氣源熱泵來作為輔助熱源制取生活熱水。
2.2年節(jié)能率的定義
太陽能熱水系統(tǒng)的年節(jié)能率，是指太陽能熱水系統(tǒng)在每年運行中，相對于常規(guī)的熱水加熱方式，太陽能集熱系統(tǒng)節(jié)省的電量(不包括其它輔助熱源節(jié)省的電量)占常規(guī)熱水加熱方式所消耗電量的比例。
2.3熱效率的計算
2.3.1太陽能集熱系統(tǒng)熱效率
太陽能集熱系統(tǒng)的熱效率計算方法，以配備有循環(huán)水泵的集中式太陽能集熱系統(tǒng)為例，通常太陽能集熱系統(tǒng)在太陽輻照下熱水從初始溫度加熱到設(shè)定溫度，太陽能集熱系統(tǒng)只有循環(huán)水泵消耗少量電能，其它任何設(shè)備都不消耗電能，以本系統(tǒng)為例配備的循環(huán)水泵額定輸入功率為0.265kW，循環(huán)1000kg已經(jīng)溫升35℃的水所需要時間為0.128h，耗電為0.034度。因此得出配備有循環(huán)水泵的集中式太陽能集熱系統(tǒng)實際熱值為：
35000/0.034=1029411.76kCal/度;
綜合熱效率為：1029411.76/860=119699%
2.3.2電熱水器熱效率
本地區(qū)居民生活熱水的常規(guī)加熱設(shè)備為各家各戶獨立安裝的電熱水器，電熱水器的工作原理實際是電阻加熱，電熱水器熱效率為95%，即能效比為0.95。
2.4節(jié)能率計算
2.4.1熱水熱量計算的統(tǒng)一條件設(shè)定
南寧位于北回歸線以南，地理坐標(biāo)東經(jīng)108°22′，北緯22°48′，陽光充足，雨量充沛，霜少無雪，氣候溫和，夏長冬短，年平均氣溫在21.6℃。冬季最冷的1月平均12.8℃，夏季最熱的7、8月平均28.2℃。年均降雨量達(dá)1304.2mm，平均相對濕度為79%。這里一年四季都非常適合旅游觀光。亞熱帶季風(fēng)氣候。
根據(jù)南寧市氣候特點，生活熱水需求量按照夏季、冬季和過渡季節(jié)劃分。夏季為5～9月，共計153天，熱水需求系數(shù)取0.6;冬季為1、2、12月，共計90天，熱水需求系數(shù)取1;過渡季為3、4、10、11月，共計122天，熱水需求系數(shù)取0.8。
2.4.2全年制熱需求及普通電熱水器能耗的計算
經(jīng)計算得到每支￠58×1800太陽能真空集熱管全年的集熱量總計為91.313kW·h。本節(jié)能項目整個小區(qū)總計安裝這種規(guī)格的太陽能真空集熱管為2600支，全年的集熱量總計為23.74138萬kW·h。
要采集這些熱量，太陽能集熱系統(tǒng)所消耗的電能為：
2374138÷119699%=198.34(kW·h)
即本項目太陽能集熱系統(tǒng)年節(jié)能量為：
2374138-198.34=237215.46(kW·h)
本項目太陽能集熱系統(tǒng)年節(jié)能率為：
太陽能集熱系統(tǒng)年節(jié)能量÷常規(guī)熱水加熱方式的年用電量×100%
=237215.46÷563980.5×100%=42.1%
本項目太陽能集熱系統(tǒng)年節(jié)能率為42.1%。
2.5誤差分析
從計算過程和計算依據(jù)來分析，本項目太陽能集熱系統(tǒng)年節(jié)能率的計算方法可稱之為“逐日計算法”。逐日計算法的計算分析結(jié)果的誤差是存在的，誤差的大小主要與幾個參數(shù)有關(guān)。
(1)太陽能輻照量數(shù)據(jù)是參考《中國氣象輻射資料年冊(2001年)》得到，每年的氣候都會或多或少與2001年的有變化，但通常變化量不大。
(2)太陽能真空集熱管集熱效率取92%，這是太陽能真空集熱管的生產(chǎn)廠家提供的實驗數(shù)據(jù)，該參數(shù)我們也可通過實驗測出;
(3)管路和水箱的熱損失率，在實際工程中，如果保溫措施做得很好，可直接降低熱損失率。
(4)用戶每年的實際用熱量總和，每年實際用熱量與季節(jié)和氣候有關(guān)，因此各季節(jié)的用熱系數(shù)不同。
3結(jié)語
在能源危機(jī)壓力下，國家大力提昌開發(fā)利用可再生清潔能源。其中，太陽能光熱應(yīng)用技術(shù)是可再生清潔能源的開發(fā)應(yīng)用技術(shù)中最為成熟和廣泛應(yīng)用的技術(shù)之一。采用“逐日計算法”來對太陽能光熱應(yīng)用系統(tǒng)中年節(jié)能率的計算分析，相對于常規(guī)方法，從計算過程和計算依據(jù)來看，這種計算方法都較為科學(xué)可靠，有較強的說服力，對采用太陽能光熱應(yīng)用系統(tǒng)的節(jié)能減排分析計算，有著重要的參考意義。
