商場太陽能空調的應用及其經濟性分析

[摘要] 本文從商場、社會等方面的成本與收益入手，深入分析了在商場廣泛應用太陽能空調系統的經濟性，認為太陽能空調的廣泛利用勢必將帶來巨大的商場與社會利益，同時能夠節約經營和社會成本，因此勢必將有良好的發展前景。

[關鍵詞] 商場 太陽能空調 經濟性

一、前言

長期以來大量利用的常規能源，如煤、石油、天然氣等，大部分屬于不可再生和不可循環利用的資源，同時由于對環保、節能缺乏重視，特別是我國的能源利用結構不合理，利用方式也較為原始，能源利用效率低下，不僅對生態環境造成了嚴重的破壞，還造成了資源的大量浪費。為了保證經濟的可持續性發展，節能節約是一方面，另一方就需要開發新型能源。太陽能作為一種可再生的清潔能源，在家居、商場等方面中的利用受到關注。特別是近年來，溫室效應導致的地球表面溫度逐年上升，人們對夏季空調的要求越來越強烈，而在商場等大型公共場所安裝空調，需要大量的安裝成本和能源消耗。太陽能空調系統可以發揮夏季制冷、冬季采暖、全年提供熱水的綜合優勢，同時由于其所使用的能源清潔、后續成本低廉，已經廣泛應用于各種場所。

二、太陽能空調應用的國內外經驗

太陽能空調作為一種新興、清潔、耗能較低的空調系統，在國外得到了廣泛的開發利用。其優點主要體現在:首先，太陽能利用效率較高。A.Syed等(2005)在馬德里所做的實驗證明，利用 49.9 平方米的平面太陽能采集板、單效35千瓦的制冷設備和2立方米的水箱，在天氣環境適宜的情況下，每平方米太陽能板平均能夠將711W的太陽能進行轉換，最高則超過900W，如果采用雙效弧形采集板，轉化效率將近一步提高。其次，與傳統空調系統相比，耗電量大大降低。J.Guo， H.G.Shen(2009)在上海進行的比較研究表明，與傳統空調相比，太陽能空調在產生相同制冷效果的情況下耗電量僅為前者的20%，電力費用大大降低。第三，太陽能利用的規模效應顯著。受到技術和材料成本的限制，當前流行的太陽能空調系統具有所需太陽能采集板面積較大、一次投入較高的特點，不適于家居和小型單位的使用，大型單位、寫字樓、商場安裝則可以攤薄使用成本，體現出較為顯著的規模效益。

盡管有這樣技術方面的優勢，但是在我國太陽能空調的實際應用當中，仍然出現一定的問題，有待技術和研究的進步來加以完善。這些缺陷主要體現在以下幾個方面:

其一是空調設備體積過大，只適用于規模較大的建筑，民用方面的普及程度較低。王宇(2009)就認為，目前已經實現商品化的產品大都是大型的溴化鋰制冷機，只適用于單位的中央空調，因此應當積極研究開發各種小型的溴化鋰或氨—水吸收式制冷機，在技術進步的背景之下，使得太陽能逐步家庭化。

其二是太陽能采集板的效率問題。雖然太陽能空調可以無償利用太陽能資源，但由于自然條件下的太陽輻照度不高，再加上國內集熱器的質量普遍較低，采光面積與空調建筑面積之間的配比受到限制，只能滿足層數不多的建筑使用或者高層中若干層的制冷需求，無法進一步擴展其適用范圍。因此，提高集熱器對太陽能的利用效率、研制可產生水蒸氣的真空管集熱器，進一步提高集熱器與空調建筑面積的配比，應當是今后太陽能空調的發展趨勢。

其三是安裝使用的初次投資成本仍顯略高。雖然從太陽能空調的使用過程角度來看，常規能源消耗的減少降低了使用中的資金投入，大幅度降低運行費用，但目前太陽能空調系統受到技術等方面原因的限制，設備占地面積大，初次投資偏高，對于資金有限的單位或建筑來說吸引力較小。

三、商場太陽能空調應用的成本收益分析

1.商場成本分析

商場作為一種人流量較大、對空調使用要求較高的公共場所，使用太陽能空調可以有效節省成本。空調的使用成本主要分為兩個部分，其一是空調的安裝成本，以吸收式太陽能空調系統為例，商場特別是大型商場安裝太陽能空調系統主要需要安裝集熱器、加熱水泵、冷凝水泵、發生器水泵和冷卻塔風機等，其中單位成本最高的是商場使用的太陽能平板集熱器，當前市場價格在170美元/平方米，費用較高，但是由于商場需要保持的溫度只需在24℃～26℃，可以節省成本;其二是后續支出的電費等成本，與傳統的蒸汽壓縮式空調相比，太陽能空調的耗電量大大減少，只需在水泵和冷卻塔風機等方面支出少量的電費成本，而壓縮式空調的壓縮機耗電量十分巨大，根據田華麗(2008)的測算，使用蒸汽壓縮式空調系統進行制冷，每年支出的電費總額將是單效吸收式太陽能空調系統的4.95倍，是雙效吸收式太陽能空調系統的6.50倍，其巨大的成本差異顯而易見。除此之外，太陽能空調系統的平均使用壽命是傳統空調系統的兩倍以上，這將大大減少商場設備更換和維修的成本支出。因此，從商場的角度來看，使用太陽能空調系統能夠帶來較高的經濟效益。

2.社會效益分析

在太陽能空調利用的社會效益上，可以分為以下兩個方面:其一，商場作為大中型的公共建筑，其能源的消耗十分嚴重。據統計，大型公共建筑的面積只占全國總建筑面積的1.25%，而能耗卻占了總建筑能耗的9.9%，單位能耗數量驚人，這與我國“建設資源節約型社會”相悖，這必將成為許多城市未來能源消耗的重點場所。而如上文提到的，使用太陽能空調系統能夠有效的降低能耗，節省大量的能源。其二，常規以電能為動力的制冷空調除了耗電量比較大之外，還會對周邊城市環境帶來不利的影響。如傳統空調系統把室內的熱量吸收再排放到室外，會加劇城市的熱島效應;再如，大多數用電空調氟利昂作為制冷劑，這將會嚴重破壞大氣臭氧層。太陽能制冷空調系統與之相反，外面太陽能輻射越強、環境溫度越高則其系統可利用的能量就越重組，不但能夠調節室內溫度，還能降低周圍環境溫度，有效地削弱城市的熱島效應;此外，由于其不使用會破壞臭氧層的氟利昂類物質作為制冷劑，而是采用溴化鋰和水等清潔物質，因此不會對自然環境產生破壞作用。

3.能源效益分析

我國當前的能源利用結構仍然以煤炭為主，石油和天然氣的儲量較低，很大程度上依賴進口。這對我國的能源利用與經濟發展帶來不利影響。再加上粗放型發展模式及以煤為主的能源結構和低效能源利用方式，使目前我國煤炭生產與消費量均居世界首位，CO2排放居世界第二，產生的量SO2、氮氧化物，使81.6%的城市出現酸雨。另一方面，石油和天然氣的相對不足造成我國對外依賴性較強。而廣泛利用太陽能資源，可以優化資源利用結構，有效的緩解我國的資源問題。

四、結語

太陽能空調系統廣泛利用將會給商場、社會帶來廣泛的經濟效益與成本的降低，因此，勢必將成為可持續發展的重要組成部分。廣東省江門市的一座綜合性大樓已經安裝設置了100kW太陽能空調系統，不僅利用太陽能提供大樓每天所需的生活熱水，還在夏天以太陽能熱水制冷，供其中一層空調。相信隨著這些技術的推廣，太陽能空調系統的應用將更加廣泛，產生較好的經濟與社會效益。

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