太陽能熱水系統設備選型決策

　　【摘要】 文章基于工程項目的特殊性：初始投資成本大，項目壽命周期長等特點，結合價值工程中貨幣時間價值理論對無錫某工程太陽能熱水系統設備選型進行經濟性能分析，并提出了優化方案。
　　【關鍵詞】 太陽能； 方案優化； 貨幣時間價值
　　
　　一、引言
　　
　　我國現有建筑近400億平方米屬于高耗能建筑。每年新建房屋面積16~20億平方米，超過所有發達國家年建成建筑面積的總和，新建建筑80%以上是高能耗建筑，既有建筑95%以上是高能耗建筑，單位建筑面積能耗是發達國家的2~3倍。
　　太陽能作為一種可持續利用的清潔能源，被認為是21世紀以后人類可期待的、最有希望的能源，得到了國際社會的普遍重視。利用太陽能等可再生能源的良好載體，結合建筑充分利用太陽能等可再生能源是實現建筑能源結構可持續發展的重要內容。其中太陽能熱水系統用于提供熱水，可大大節省燃料費用。
　　由于工程對象的特殊性：初始投資成本大，項目壽命周期長，所耗能源的持久性等特點，更應該綜合考慮后續能源消耗資金對現時初始投資項目選擇的影響。這樣更能客觀公正地選擇出最優解。
　　在價值工程中，認為資金進入社會再生產過程后會隨著時間的推移，貨幣產生價值增值，即貨幣是具有時間價值的。筆者運用模型，考慮貨幣時間價值因素對數據產生的影響：
　　其中：P—現值；A—年金；i—利率；n—期限
　　在方案的初始選擇中，考慮項目周期內能源的耗費相當重要。在工程設計中，不能只顧初始投資成本的選擇，而要兼顧后續費用是否與初始投資成本之間存在合理的性價比。
　　本文就貨幣時間價值在無錫某小區太陽能熱水系統設備選型中所起作用與同行共同探討。
　　
　　二、工程設計
　　
　　（一）工程概況
　　無錫某酒店地下一層，地上十層，建筑高度36.7m。地下一層為汽車庫和酒店輔助用房，地上一層為酒店大堂和咖啡廳，二層為酒店人員辦公層，三層以上為酒店客房。酒店建筑面積約為1萬平方米。
　　本文主要從太陽能熱水系統設備的主要組成部分：太陽能集熱板、輔助熱源選型問題進行分析。
　　（二）太陽能集熱板成本計算
　　太陽能集熱器成本主要包括：集熱器的采購和安裝費用（根據工程需要的集熱面積確定）、集熱器的安裝成本、因集熱器安裝而引起的土建費用、集熱器運行維護費用。
　　在這些費用中，確定太陽能集熱器面積是關鍵。
　　本酒店客房數210間，床位420張。熱水用水定額80L/床·日，冷水設計溫度10℃，熱水設計溫度60℃。衛生潔具熱水使用溫度40℃。
　　本工程集熱器采光面積為1 129平方米。現階段我國太陽能熱水系統中主要應用的太陽能集熱器有平板型集熱器、真空管型集熱器兩種類型。依據構造形式的不同，后者又分為全玻璃真空管和金屬—玻璃真空管型兩類。按照吸熱板插入方式的不同，金屬-玻璃真空管型進一步區分為U型管式和熱管式兩大類。
　　根據2010年北京四季沐歌太陽能集熱板市場報價，計算得出太陽能集熱器的初始投資成本。太陽能集熱器安裝需要相應配件，一般按集熱板投資的15%計算配件及安裝費用，得出總投資額。
　　平板型：每平方米投資3 800元，初始總投資4 290 200元，總投資4 933 730元；
　　真空管型：每平方米投資1 200元，初始總投資1 354 800元，總投資1 558 020元；
　　熱管-真空管型：每平方米投資4 000元，初始總投資4 516 000元，總投資5 193 400元。
　　由此可見，太陽能集熱板中真空管型成本最低。
　　（三）太陽能輔助熱源成本計算
　　目前市場上主要可供選擇的常規輔助熱源有：燃油熱水鍋爐、燃氣熱水鍋爐、電鍋爐、燃煤熱水鍋爐、空氣源熱泵。
　　成本中包括：輔助熱源的采購安裝費用、因采用該設備而引起的土建成本、投入運行后的燃料或電能的成本、維修管理成本。
　　根據設計日耗熱量Qd，系統每天將33.6噸10℃的水升溫到60℃，總共耗費的能量為6 914 579kJ。
　　太陽能、燃油、燃氣、電和燃煤等鍋爐系統經濟性對比：
　　1.各種燃料的當量熱值分別為，燃油：42 500kJ/kg；電：3 600kJ/KWh；工業煤：29 300kJ/kg；天然氣：35 000kJ/Nm3。
　　2.燃油鍋爐效率為85%，費用為5.4元/kg；燃氣鍋爐效率為85%，費用為2.27元/m3；電鍋爐效率為95%，費用為1元/KWh；燃煤鍋爐效率為50%，費用為0.85元/kg；空氣源熱泵效率為380%，費用為1元/KWh。能源費用為當前全國均價。
　　按每年有60天陰雨天完全用其他能源輔助，用不同的輔助能源時，太陽熱水系統每年耗能費用分別如下：
　　如果用燃油作為輔助能源，則每年60天總耗油費用為： 1 137×60＝68 220元。
　　如果用天然氣作為輔助能源，則每年60天總耗天然氣費用為：580元×60＝34 800元。
　　如果用電作為輔助能源，則每年60天總耗電費用為： 2 022×60＝121 320元。
　　如果用煤作為輔助能源，則每年60天總耗煤費用為：481元×60＝22 860元。
　　如果用空氣源熱泵作為輔助能源，則每年60天總耗電費用為：531×60＝31 860元。
　　綜合計算（見表1）
　　由表1可見，燃氣鍋爐成本最低，因此本方案選擇太陽能加燃氣鍋爐系統。
　　在考慮熱源的時候，曾和建設方探討過太陽能和熱泵雙熱源的系統，但是項目周邊沒有水體，因此不能選擇水源熱泵。并且無錫地區寒冷月份較多，在寒冷季節，空氣中熱能不足，空氣源熱泵效率降低，尤其在冬季的陰雨天，熱泵效率降至最低，熱源主要依靠電能，將會大幅增加運行成本。最后建設方要求必須有一種傳統熱源，以保證本項目的熱水供應。
　　在傳統熱源選擇比較中，考慮到項目規模較大，如采用電能，耗電較大，運行成本太高，因此首先否決了電能；其次，燃煤鍋爐占用建筑空間較多，污染大，而且危險性也大，所以燃煤鍋爐被否決了；蒸汽熱源需要占用較多的建筑空間，而且在建設方以往的項目運行中，由于蒸汽價格的多次變化，給建設方的運行管理成本造成了較多的負擔和煩惱，建設方也否定了蒸汽熱源。根據以上考慮，并且結合表1，考慮到燃氣價格較為穩定，燃氣機組占用的建筑空間也比較少，并且燃氣機組產生的廢氣主要為二氧化碳，排放較易，最后傳統熱源選擇了燃氣。
　　建設方考慮到初次投資成本，不愿意在太陽能加燃氣雙熱源集熱系統的投資基礎上再增加熱泵系統的投資，最后的熱源選擇是太陽能加燃氣雙熱源。●
　　
　　【參考文獻】
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