崔輝然滿虹劉洋

（1.天津新實(shí)能源科技有限公司，天津 300384；2.天津城建大學(xué)，天津 300384）

復(fù)合冷凝熱回收式太陽能熱水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性分析

崔輝然1滿虹1劉洋2

（1.天津新實(shí)能源科技有限公司，天津 300384；2.天津城建大學(xué)，天津 300384）

本文介紹了熱回收的意義并闡述了復(fù)合冷凝熱回收式太陽能供熱水系統(tǒng)的運(yùn)行原理。然后以三亞市某五星酒店太陽能-冷凝熱回收供熱水系統(tǒng)運(yùn)行模式為例，分析太陽能-冷凝熱回收供熱水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性，并與其他系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較，對太陽能-冷凝熱回收系統(tǒng)供熱水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性進(jìn)行了評價(jià)。

太陽能；冷凝熱回收；投資回收期；經(jīng)濟(jì)性

能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)，能源短缺也是世界各國共同面臨的難題。能源總量供不應(yīng)求，供需差距越來越大，供需矛盾日益突出，能源利用效率低，污染和浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重等一系列問題，嚴(yán)重困擾著我國能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，如何提高能源的利用率已經(jīng)成為我國的一大熱點(diǎn)問題。

能源費(fèi)用約占酒店全年?duì)I業(yè)總收入的20%，其最大的耗能是為客人提供熱水和空調(diào)所消耗的能量[1]。中央空調(diào)冷水機(jī)組在運(yùn)行時(shí)排出大量冷凝熱，為制冷量的1.18～1.3倍。通常情況下，冷凝熱直接排入大氣，造成能量的巨大浪費(fèi)，加劇了室外大氣的熱污染和城市的“熱島效應(yīng)”[2]。如果對冷凝熱進(jìn)行回收，一方面可減輕大氣環(huán)境污染，改善生態(tài)環(huán)境；另一方面，對于水冷冷水機(jī)組而言，可減少冷卻塔的散熱量，節(jié)省系統(tǒng)冷卻塔風(fēng)機(jī)的耗電量，且回收的冷凝熱能夠用于制取生活熱水。

夏季太陽輻射大大增加了酒店中央空調(diào)的負(fù)荷，中央空調(diào)往往會因?yàn)楣r太惡劣而出現(xiàn)故障。若能夠利用太陽能制取熱水，既減少了酒店的日射負(fù)荷，又能以清潔的方式制取熱水[3]。

1 系統(tǒng)原理

選取的酒店采用了三臺中央空調(diào)冷水機(jī)組。其中一臺為雙冷凝冷水機(jī)組，雙冷凝冷水機(jī)組有兩個(gè)冷凝器，其中一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)冷凝器，用于連接冷卻塔；另一個(gè)是熱回收冷凝器，專門與供熱水系統(tǒng)相連，因機(jī)組直接散熱給熱水，又稱為直接式熱回收系統(tǒng)。冷卻水的熱量先通過熱回收機(jī)組進(jìn)行冷卻，剩余的廢熱由冷卻塔排放到大氣中。補(bǔ)水箱的水經(jīng)冷凝熱加熱至40℃，其余的熱量經(jīng)冷卻塔排放，水在補(bǔ)水箱經(jīng)太陽能集熱器加熱到65℃后，進(jìn)入供熱水箱；當(dāng)太陽能受季節(jié)、天氣和晝夜的影響，無法滿足供熱溫度時(shí)，采用燃?xì)忮仩t進(jìn)行輔助加熱。該方案能最大限度地利用太陽能，盡可能地回收冷水機(jī)組的冷凝熱，減少廢熱的排放，減少冷卻塔的運(yùn)行費(fèi)用，從而降低酒店的運(yùn)行成本。系統(tǒng)運(yùn)行原理如圖1所示。

圖1 太陽能-冷凝熱回收供熱水系統(tǒng)

在該系統(tǒng)中，補(bǔ)水箱的水循環(huán)經(jīng)過冷凝器，回收空調(diào)機(jī)組冷凝器向室外排放的冷凝熱，進(jìn)而提高補(bǔ)水箱的水溫，補(bǔ)水箱通過另一管路和太陽能集熱器相連，從而提高了系統(tǒng)的熱效率，節(jié)約了投資成本的同時(shí)，也降低了運(yùn)行費(fèi)用。

2 太陽能與熱回收制冷機(jī)組供熱水系統(tǒng)的節(jié)能費(fèi)用預(yù)評估

表1 生活熱水日平均用水量

由表1可知，生活熱水日平均用水量244.83m3/d，則需要提供熱水的熱值為：

由太陽能和熱回收機(jī)組把熱水加熱，每天可節(jié)省生活熱水熱值。太陽能熱水系統(tǒng)提供的有用能量

熱回收制冷機(jī)組提供的有用熱量：

2.1 簡單年節(jié)能費(fèi)用

簡單年節(jié)能費(fèi)用計(jì)算公式如下：

三亞市非居民天然氣價(jià)格為3.8元/m3，

天然氣的熱值為35.588kJ/m3，燃?xì)忮仩t的效率為85%。 Cc：系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)年以燃?xì)庾鳛槟茉吹臒醿r(jià)，元/MJ ΔQS：以燃?xì)鉃檩o助熱源時(shí)，

2.2 壽命期內(nèi)系統(tǒng)總節(jié)省費(fèi)用

壽命期內(nèi)總節(jié)省費(fèi)用的計(jì)算公式：式中：SAV為系統(tǒng)壽命期內(nèi)總節(jié)省費(fèi)用，元；ΔQS為系統(tǒng)的年節(jié)能量；PI為折現(xiàn)系數(shù)；

Cc為系統(tǒng)評估的天然氣熱價(jià)，元/MJ；

Ad為太陽能和熱回收制冷機(jī)組供熱水系統(tǒng)總增投資，元；

DJ為每年用于系統(tǒng)有關(guān)的維修費(fèi)用占總投資的百分率，取10%。式中：d為市場折現(xiàn)率，可取銀行貸款利率，2.25%；

e為燃料價(jià)格上漲率，1%；

n為系統(tǒng)壽命期，以太陽能集熱器的壽命作為系統(tǒng)的壽命期，取15年。

計(jì)算得：PI=13.6SAV=9.28×106元

3 陽能與熱回收制冷機(jī)組供熱水系統(tǒng)增加投資回收期的預(yù)評估

3.1 靜態(tài)投資回收期

靜態(tài)投資回收期計(jì)算公式：

Yt為系統(tǒng)的簡單投資回收期；Wz為系統(tǒng)增加的初投資；5×106

Wj為系統(tǒng)簡單年節(jié)能費(fèi)用。1.55×106計(jì)算得：Yt=3.23年

3.2 動態(tài)投資回收期

當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行n年后節(jié)省的總資金與系統(tǒng)的增加初投資相等，即SAV=0

則此時(shí)的總累積年份n定義為系統(tǒng)的動態(tài)回收期Ne。

計(jì)算得：PI=4.762Ne=5.17年

4 太陽能和熱回收制冷機(jī)組供熱水系統(tǒng)環(huán)保效益評估

將系統(tǒng)壽命期內(nèi)的節(jié)能量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤質(zhì)量，計(jì)算公式：

式中：Qco2為系統(tǒng)壽命期內(nèi)二氧化碳減排量；Fco2為天然氣碳排放因子。

5 結(jié)論

5.1 根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算，在15年的設(shè)備使用期中，使用太陽能和冷凝熱回收加熱生活熱水的方案比使用燃?xì)忮仩t加熱生活熱水的方案壽命期內(nèi)節(jié)省9.28×106元。

5.2 采用投資回收期的方法，計(jì)算出增加的初投資能夠通過降低運(yùn)行費(fèi)用的途徑在5.17年回收，相比于一般建設(shè)項(xiàng)目8年的基本投資回收期，采用太陽能-冷凝熱回收方案經(jīng)濟(jì)性更好。

5.3 采用太陽能-冷凝熱回收方案壽命期內(nèi)可減少二氧化碳的排放量1.1×107kg，環(huán)境效益明顯。

通過以上分析得出酒店采用太陽能-冷凝熱供應(yīng)生活熱水方案，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能效益和環(huán)境效益。

［1］趙衍海，羅永浩，陸方，等.熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析方法及其在冷凝水回收系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.中國動力工程學(xué)報(bào)，2005，25（1）：121-124.

［2］楊暉，鄒文智，吳其偉，等.北京市某星級賓館采用熱泵回收中水熱量的經(jīng)濟(jì)性分析［J］.建筑科學(xué)，2008，24（4）：15-18.

［3］Yang Hui，Li Rui，Xuan Zhiyong，et al.Economic evalua?tion of cold air conditioning system［C］.Proceedings of the 4th In?ternational Conference on Indoor Air Quality Ventilation &EnergyConservation in Building，Changsha，China，2001.

Economical and Energy Efficiency Analysis of Compound Condensing HeatRecovery Solar Heating System

Cui Huiran1Man Hong1Liu Yang2
((1. Tianjin New Energy Science and Technology Limited Company，Tianjin 300000；2. Tianjin ChengJian University，Tianjin 300384)

The meaning of heat recovery and the operation principle of compound condensing heat recovery solarheating system were introduced in this paper. A five star hotel with this system in Sanya city was set as an exampleand the economical and energy efficiency of this system was analyzed. Its economical efficiency was compared withthat of other systems and the economical and energy efficiency of compound condensing heat recovery solar heatingsystem was evaluated.

solar energy，condensing heat recovery，payback period of investment，economical efficiency

TU831

：A

：1003-5168（2015）03-0126-3

2015-2-23

崔輝然（1957.4-），女，本科，中級，研究方向：建筑節(jié)能與可再生能源。