高層建筑太陽能熱水器應用經濟和社會環境效益淺析

楊廷柱

摘要：太陽能即是清潔能源，又是可再生能源。無論使用成本控制，還是節能減排， 都具有非常明顯的效果，同時對改善大面積高層住宅小區能源結構，保護環境，實現經濟社會的綠色低碳可持續發展起到了積極的推動作用。

關鍵詞：高層建筑;太陽能應用;經濟和社會環境;效益

一、概述

國家能源局根據《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》《能源發展“十三五”規劃》《可再生能源發展“十三五”規劃》，制定了《太陽能發展“十三五”規劃》明確提出了進一步推動太陽能熱水應用，以市場需求為動力，以鄉村小城鎮建設，棚戶區改造等項目為依托，進一步推動太陽能熱水的規模化應用。在太陽能資源適宜地區加大太陽能熱水系統推廣力度。在大中城市的公共建筑，特別是近數十年來城市新建擴建18～40層住宅建筑，應大力推動太陽能熱水器系統與建筑的統籌規劃和家庭住戶中推廣使用。

二、自然概況

連云港位于中國沿海中部，江蘇省東北部，連云港市地處北緯 33°59'～35°07'東經 118°24'～119°48'之間，海州地區地面標高，一般為+3 米左右，瀕臨黃海，根據中國科學院自然資源綜合考察組，南京氣象臺，連云港市氣象臺提供的資料。連云港市太陽能年輻射值為128.7千卡 /? ㎡，年日照時數 2501.54 時（系1952 年至 1980 年 28 年平均值）年平均風速 3.1m/see，（1951 年至 1981 年 30 年平均值）;年平均氣溫相對濕度 70%（1951 年至1980 年 30 年平均值）;年平均氣溫 14℃（1951 年至 1980 年 30 年平均值）;雨日 80 天左右;霧日15天左右。連云港市雖在江蘇北端，但年輻射值，日照時數，雨日、霧日等，從太陽能利用的角度來講，幾乎為全省最佳。

三、工程實例分析及太陽能熱水器主要參數

（一）工程實例簡況

本工程位于連云港市海州區科苑路與青峰路交界處某小區，共 8 棟 27 層住宅，小區共安裝 1282 套 100L 平板分體式陽臺隔壁掛式太陽能熱水器。以該小區為例，進行經濟效益和社會環境效益淺析。

（二）太陽能熱水器主要參數

1.太陽能熱水器外形尺寸：2350×800×80mm;輪廓采光面積：1.73 ㎡;集熱器傾斜角度： 60 度。

2.水箱容積：100L;日產水量：50℃熱水 100L。

四、經濟效益分析

（一）每戶月節能量的計算

根據家用太陽能熱水器的熱水利用方式，綜合太陽能熱水器集熱面積及連云港市的氣象參數等條件，計算出的太陽能熱水器的節能量，計算公式如下：

△Qsave =AcJτηcd （1—ηc）

式中：△Qsave——太陽能熱水器的節能量，

MJ Ac——直接熱水器的太·陽能集熱器面積，㎡。

Jτ——太陽能集熱器采光表面上的年總太陽輻照量，MJ/m。

ηcd——太陽能集熱器的年平均集熱效率，（取 50%）。

ηc——管路和水箱的熱損失率，（取 0.2）。

（二）每戶（臺）節電量及節能費用計算

G=△Q save /H

式中：G——太陽能熱水器的年節電量，KWH H——每千瓦時電的熱值，KJ——每千瓦時電的熱值為 3600KJ，連云港市民用電價取 0.52 元/度進行計算。

經計算，每戶每臺全年節約用電1139度，節約電費 592.43元。小區共1282戶，（臺）小區每年節約用電1460198 度，節約電費759302.96 元。連云港市2019 年太陽能熱水器產銷量據初步統計約 98 萬臺，即每年為國家節電11.16/億度，年節電費 5.8 億元，其經濟效益極為顯著。

五、社會環境效益分析

太陽能熱水器的社會效益體現在因節省常規能源而減少了污染物的排放，主要指標為向大氣環境減少排放二氧化碳、二氧化硫和粉塵的數量。每節約 1 噸標準煤，可減排二氧化碳 2.6 噸，二氧化硫 0.024 噸，減少粉塵 0.2 噸。每噸標準煤的熱值為 29308MJ，由此可計算出每戶月節約標準煤量。

經計算，每戶全年節約標準煤 0.1399噸，減排二氧化碳 0.3638噸，減排：二氧化硫0.00336 噸，減少粉塵排放0.028噸。該小區1282戶每年共節約準煤 179.35噸，減排二氧化碳 466.39噸，減排二氧化硫4.3噸，減少粉塵排放 35.9噸。由此推算連云港市2019年太陽能熱水器，產銷量98萬臺，即每年可為國家節約標準煤137102噸，減排二氧化碳 356524 噸，減排二氧化硫 3292.8噸，減少粉塵排放 27440噸。

六、總結

綜上所述，在大中城市高層住宅中大力推廣使用太陽能熱水器，不僅為國家節約大量一次能源，而且方便為居民提供日常洗浴熱水和家庭常用熱水。

太陽能既是清潔能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環境無任何污染。在高層建筑使用太陽能熱水器，無論是在使用成本控制，還是節能減排，都具有非常明顯的效果。對促進太陽能在高層建筑的開發與利用，改善大面積高層住宅小區能源結構，保護環境，實現經濟社會的綠色低碳可持續發展起到了積極的推動作用。

（作者系連云港市新能源行業協會秘書長，教授級高工）

【本文寫作過程中，參考了國內能源氣象等方面文獻和有關資料，本文未作一一注解，作者在此對有關單位和作者們表示感謝。】