我國南方地區農村住宅太陽能熱水系統的研究
導讀:：太陽能熱水(shui)器已進入尋常百姓家。我國(guo)住(zhu)宅生活(huo)熱水(shui)能耗(hao)占到(dao)建筑總能耗(hao)的10%-20%[1]。年平均日照時數1765h。環境(jing)效益(yi)。
關鍵詞：太陽能熱水(shui)器，熱水(shui)，日照，環(huan)境效益
0前言
隨著我(wo)國經濟的(de)快速發(fa)展，農村的(de)城(cheng)鎮(zhen)(zhen)化(hua)如火(huo)如荼。人們的(de)住(zhu)宅和生活質量都(dou)有了質的(de)飛(fei)躍：住(zhu)房(fang)由(you)過(guo)去的(de)土坯房(fang)，到(dao)如今的(de)1-5層的(de)樓板房(fang);熱(re)(re)水(shui)設(she)備由(you)過(guo)去的(de)柴火(huo)爐(lu)灶、煤爐(lu)發(fa)展到(dao)現(xian)在的(de)電熱(re)(re)水(shui)器(qi)、液化(hua)石油氣熱(re)(re)水(shui)器(qi)、太陽(yang)能(neng)熱(re)(re)水(shui)器(qi)、空(kong)氣源(yuan)熱(re)(re)泵(beng)等(deng);浴室(shi)由(you)過(guo)去簡陋的(de)大澡堂，向衛生、安靜、獨立的(de)室(shi)內(nei)浴室(shi)發(fa)展。但是，農村的(de)城(cheng)鎮(zhen)(zhen)化(hua)發(fa)展也帶來了環(huan)境(jing)的(de)污染和能(neng)源(yuan)的(de)浪費。由(you)于我(wo)國農村人口眾多，村鎮(zhen)(zhen)發(fa)展缺少合理的(de)規劃，致(zhi)使我(wo)國農村資(zi)源(yuan)浪費和環(huan)境(jing)污染日趨嚴重。因(yin)此，農村的(de)節能(neng)減排迫在眉睫。
有(you)關(guan)資料表(biao)明，我(wo)國(guo)住宅生活熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)能(neng)耗占(zhan)到(dao)建(jian)筑總能(neng)耗的(de)(de)(de)10%-20%[1]。隨著人們(men)生活質量(liang)的(de)(de)(de)改善，熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)需求會(hui)越(yue)來越(yue)高，制備(bei)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)所需能(neng)耗也會(hui)越(yue)來越(yue)大(da)。而(er)太陽(yang)能(neng)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)器不(bu)僅可以(yi)利用(yong)免費的(de)(de)(de)、用(yong)之不(bu)盡的(de)(de)(de)太陽(yang)光源(yuan)，還(huan)低(di)碳(tan)環保。近年來，太陽(yang)能(neng)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)器已進(jin)入尋常百姓家，但由于(yu)該(gai)節(jie)能(neng)設(she)(she)備(bei)價格(ge)較高，加之安裝、使(shi)用(yong)、規(gui)劃(hua)不(bu)合(he)理等方面的(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)，使(shi)得該(gai)設(she)(she)備(bei)和(he)節(jie)能(neng)理念(nian)未能(neng)被大(da)眾接受。另外由于(yu)我(wo)國(guo)現行的(de)(de)(de)建(jian)筑給排水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)設(she)(she)計(ji)規(gui)范是(shi)主要針對(dui)城市住宅而(er)設(she)(she)定的(de)(de)(de)，而(er)農(nong)村(cun)住宅的(de)(de)(de)用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)定額并(bing)沒(mei)有(you)統一(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)標準，給設(she)(she)計(ji)、施工和(he)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)計(ji)算帶來一(yi)(yi)(yi)定的(de)(de)(de)難度(du)(du)。為此筆者通過調查福建(jian)省上杭(hang)縣舊(jiu)縣鄉寨里村(cun)民的(de)(de)(de)用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)特性、熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)供應設(she)(she)備(bei)等，并(bing)以(yi)該(gai)村(cun)某四口之家的(de)(de)(de)住宅太陽(yang)能(neng)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)供應系(xi)統為背景，記錄(lu)了春、夏(xia)、秋、冬中(zhong)的(de)(de)(de)四個典(dian)型(xing)月(yue)中(zhong)每日(ri)(ri)(ri)生活熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)供應量(liang)日(ri)(ri)(ri)照，及(ji)對(dui)2010年3月(yue)1日(ri)(ri)(ri)到(dao)2011年2月(yue)28日(ri)(ri)(ri)太陽(yang)能(neng)集(ji)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)箱熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)溫度(du)(du)、氣溫、日(ri)(ri)(ri)照時數等相關(guan)數據進(jin)行記錄(lu),分析與(yu)(yu)研究了太陽(yang)能(neng)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)統在(zai)我(wo)國(guo)農(nong)村(cun)的(de)(de)(de)實用(yong)性，以(yi)及(ji)為國(guo)家貫徹(che)節(jie)能(neng)減(jian)排、建(jian)設(she)(she)資源(yuan)節(jie)約型(xing)、環境(jing)友好型(xing)社會(hui)提供一(yi)(yi)(yi)定的(de)(de)(de)借鑒，還(huan)能(neng)為廣大(da)的(de)(de)(de)太陽(yang)能(neng)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)統的(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)者和(he)使(shi)用(yong)者提供一(yi)(yi)(yi)些參考(kao)，使(shi)得該(gai)節(jie)能(neng)環保的(de)(de)(de)制熱(re)(re)設(she)(she)備(bei)和(he)節(jie)能(neng)理念(nian)能(neng)與(yu)(yu)實際生活有(you)機結合(he)起來。
1調查對(dui)象(xiang)簡(jian)述
上(shang)杭縣(xian)位于(yu)福(fu)建省(sheng)西(xi)南部，東經116°16′，北緯24°46′。該(gai)縣(xian)四季分(fen)明，氣(qi)候溫和，雨(yu)量充沛(pei)。其年(nian)平(ping)均氣(qi)溫20.0℃, 年(nian)平(ping)均雨(yu)量1646mm，年(nian)平(ping)均日照時數1765h，無霜(shuang)期多達(da)277d [2]。舊縣(xian)鄉寨里位于(yu)上(shang)杭縣(xian)中(zhong)部，2010年(nian)底該(gai)村有109戶居民，共計600人。
某住宅位于(yu)村(cun)中部，共三層，常住人(ren)(ren)口(kou) 4人(ren)(ren)，設(she)有(you)全玻(bo)璃真(zhen)空(kong)(kong)管太陽能+電輔(fu)(fu)助(zhu)加(jia)熱(re)熱(re)水(shui)(shui)(shui)系統。其(qi)真(zhen)空(kong)(kong)集熱(re)管共20支并為(wei)(wei)以35°傾角，朝南安裝;管長2100mm、直徑58mm、集熱(re)面積為(wei)(wei)3m2，集熱(re)水(shui)(shui)(shui)箱200L，電輔(fu)(fu)助(zhu)加(jia)熱(re)功率(lv)為(wei)(wei)1500W，并設(she)有(you)溫度自動控制系統。室(shi)內主要熱(re)水(shui)(shui)(shui)用水(shui)(shui)(shui)設(she)備為(wei)(wei)：淋浴器、洗臉盆、盥洗池。
2用水(shui)特性(xing)研究
2.1洗(xi)浴頻率的調查(cha)
該(gai)村經濟(ji)發(fa)展較快，城鎮(zhen)化住宅(zhai)也(ye)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多。全村109戶(hu)住宅(zhai)中，1-4層的(de)(de)(de)磚混結構(gou)的(de)(de)(de)樓房共98戶(hu)，一(yi)層的(de)(de)(de)瓦房為11戶(hu)。由于當地的(de)(de)(de)生活質量在不斷提高，加(jia)之人們經常洗澡的(de)(de)(de)生活習性，預(yu)示著(zhu)人們對(dui)熱(re)水的(de)(de)(de)需求會越(yue)(yue)來越(yue)(yue)大。針對(dui)當地村民的(de)(de)(de)洗浴頻率的(de)(de)(de)問(wen)(wen)題，筆者采(cai)用問(wen)(wen)卷調(diao)查的(de)(de)(de)形式對(dui)該(gai)村100名(ming)村民進行采(cai)訪，調(diao)查的(de)(de)(de)人口年齡結構(gou)和結果如(ru)下。
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歲數 |
人數 |
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≥60 |
20 |
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20－60 |
50 |
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10-20 |
15 |
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1-10 |
15 |
表一(yi) 被采訪(fang)人員的年齡結構分布(bu)
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洗澡頻率 次/d |
所占比例 |
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一天一次 |
78.00% |
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每隔1-2天 |
16.00% |
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每(mei)隔(ge)3-4天 |
3.00% |
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每(mei)隔5天以(yi)上(shang) |
3.00% |
表二(er) 該村年平均洗澡頻率(lv)所占的比例
2.2村民的(de)起居習慣和熱水時變(bian)化(hua)曲線的(de)研(yan)究
當地氣候(hou)溫和、土(tu)地肥(fei)沃，村民以種(zhong)植水(shui)稻、烤(kao)煙、蔬菜(cai)為主要的(de)(de)經(jing)濟來源。由于該村位于北(bei)回歸線附近，春秋(qiu)季日(ri)出(chu)(chu)(chu)和日(ri)落大(da)約在(zai)(zai)6點(dian)(dian)(dian)和18點(dian)(dian)(dian)30分左(zuo)右，冬季日(ri)出(chu)(chu)(chu)和日(ri)落大(da)約在(zai)(zai)6點(dian)(dian)(dian)50分和18點(dian)(dian)(dian)左(zuo)右，夏季日(ri)出(chu)(chu)(chu)和日(ri)落時間大(da)約在(zai)(zai)5點(dian)(dian)(dian)40分和19點(dian)(dian)(dian)左(zuo)右。人們日(ri)出(chu)(chu)(chu)而作日(ri)入而息，故每日(ri)6-8點(dian)(dian)(dian)和18-20點(dian)(dian)(dian)期間熱(re)水(shui)需求量(liang)最大(da)。筆者以上述四(si)口之家的(de)(de)住宅(zhai)為調查對象，通過(guo)分析冬季典型月(yue)中連(lian)續(xu)一(yi)周的(de)(de)日(ri)熱(re)水(shui)量(liang)的(de)(de)各個時段變化，得(de)出(chu)(chu)(chu)該住宅(zhai)大(da)概的(de)(de)熱(re)水(shui)需求量(liang)時變化曲線，如圖一(yi)
圖一 冬季(ji)典型月熱(re)水供應的時變(bian)化曲(qu)線圖
上述曲線可(ke)知，每日(ri)6-9點和12-14點兩個時段(duan)內，熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)主要(yao)用(yong)(yong)(yong)于(yu)洗(xi)(xi)臉(lian)和餐具的(de)(de)(de)洗(xi)(xi)滌，故熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)需求量(liang)較小(xiao);而(er)18-20點外出干活的(de)(de)(de)人們回(hui)家洗(xi)(xi)澡，洗(xi)(xi)浴(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)劇增，該時段(duan)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)需求量(liang)占(zhan)了整日(ri)的(de)(de)(de)70%-80%;相反其余各(ge)個時段(duan)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)供(gong)(gong)應量(liang)幾乎為零。現行的(de)(de)(de)建筑(zhu)給排水(shui)(shui)(shui)(shui)設計(ji)規范 5.1.1-2中規定用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)器具的(de)(de)(de)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)溫(wen)：淋浴(yu)(yu)(yu)器為37℃—40℃，洗(xi)(xi)臉(lian)盆和盥洗(xi)(xi)池為30℃;而(er)規范5.1.5條規定：原水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)質需處理但未(wei)進行水(shui)(shui)(shui)(shui)質處理的(de)(de)(de)加熱(re)(re)器出口(kou)的(de)(de)(de)最(zui)高(gao)水(shui)(shui)(shui)(shui)溫(wen)為60℃日(ri)照，當熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)供(gong)(gong)應系統只供(gong)(gong)淋浴(yu)(yu)(yu)器和盥洗(xi)(xi)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)、不(bu)供(gong)(gong)洗(xi)(xi)滌盆時配水(shui)(shui)(shui)(shui)點最(zui)低水(shui)(shui)(shui)(shui)溫(wen)40℃[3]。根據當地(di)人們的(de)(de)(de)生活習慣，淋浴(yu)(yu)(yu)溫(wen)度(du)一般在40℃左右，加之當地(di)水(shui)(shui)(shui)(shui)質硬度(du)較大，因此本文設定太陽(yang)能(neng)制備熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)最(zui)高(gao)溫(wen)度(du)為50℃，各(ge)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)器具的(de)(de)(de)最(zui)低溫(wen)度(du)為40℃。
2.3各個典型月(yue)日熱(re)水(shui)供應量的研究(jiu)
住(zhu)宅熱(re)(re)(re)(re)水(shui)除了用于洗(xi)(xi)浴，還包括一日(ri)(ri)三(san)餐(can)餐(can)具的(de)(de)洗(xi)(xi)滌(di)、洗(xi)(xi)臉與洗(xi)(xi)手等，其中洗(xi)(xi)浴熱(re)(re)(re)(re)水(shui)占總熱(re)(re)(re)(re)水(shui)的(de)(de)80%-90%左(zuo)右。同(tong)一住(zhu)宅在不同(tong)的(de)(de)季(ji)(ji)(ji)節中，居民洗(xi)(xi)澡頻率稍(shao)有不同(tong)，而(er)且每日(ri)(ri)各個時段熱(re)(re)(re)(re)水(shui)量和一天的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)總量也有所區別。為(wei)了反映不同(tong)時間段、不同(tong)氣溫下的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)供應量變化(hua)，筆者分別選(xuan)取(qu)春夏秋冬(dong)的(de)(de)一個典(dian)型(xing)(xing)月，連(lian)續(xu)記錄該住(zhu)宅每日(ri)(ri)生(sheng)活熱(re)(re)(re)(re)水(shui)量的(de)(de)變化(hua)，為(wei)太(tai)陽能(neng)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)器的(de)(de)選(xuan)取(qu)提供一定參考。其中選(xuan)取(qu)的(de)(de)春季(ji)(ji)(ji)典(dian)型(xing)(xing)月為(wei)4月，夏季(ji)(ji)(ji)典(dian)型(xing)(xing)月為(wei)7月16日(ri)(ri)至8月15日(ri)(ri)，秋季(ji)(ji)(ji)典(dian)型(xing)(xing)月為(wei)10月15日(ri)(ri)至11月14日(ri)(ri)，冬(dong)季(ji)(ji)(ji)典(dian)型(xing)(xing)月1月15日(ri)(ri)至2月14日(ri)(ri)，如圖(tu)二~圖(tu)五。
圖(tu)(tu)二春季典型月日熱水供應(ying)量變化(hua)圖(tu)(tu)圖(tu)(tu)三 夏季典型月日熱水供應(ying)量變化(hua)圖(tu)(tu)
圖四 秋季(ji)典型月(yue)日熱(re)(re)水供應量變(bian)化圖 圖五(wu) 冬季(ji)典型月(yue)日熱(re)(re)水供應量變(bian)化圖
由(you)四個典型月的(de)(de)日(ri)(ri)熱(re)(re)水(shui)量(liang)(liang)(liang)變(bian)化(hua)(hua)圖可知，冬(dong)季(ji)的(de)(de)典型月，由(you)于(yu)正直(zhi)年關(guan)和天氣(qi)寒(han)冷的(de)(de)原因，使得該月日(ri)(ri)熱(re)(re)水(shui)量(liang)(liang)(liang)變(bian)化(hua)(hua)較(jiao)(jiao)大(da)：用水(shui)量(liang)(liang)(liang)最大(da)的(de)(de)一天為200L，最小(xiao)的(de)(de)一天為145L，兩者相(xiang)差55L。相(xiang)反，夏季(ji)的(de)(de)典型月中，由(you)于(yu)天氣(qi)炎(yan)熱(re)(re)，每日(ri)(ri)熱(re)(re)水(shui)量(liang)(liang)(liang)需求最小(xiao)，變(bian)化(hua)(hua)較(jiao)(jiao)為穩定。而(er)春季(ji)多雨，所以在春季(ji)的(de)(de)典型月中，特(te)別(bie)是清明(ming)前后熱(re)(re)水(shui)量(liang)(liang)(liang)較(jiao)(jiao)大(da)，隨著時間(jian)的(de)(de)推移(yi)，氣(qi)溫(wen)(wen)上升(sheng)，靠(kao)近“五·一”時，熱(re)(re)水(shui)量(liang)(liang)(liang)呈遞減的(de)(de)趨勢。在秋季(ji)，由(you)于(yu)天氣(qi)干燥少雨，日(ri)(ri)照時間(jian)相(xiang)對(dui)較(jiao)(jiao)長，氣(qi)溫(wen)(wen)較(jiao)(jiao)高(gao)，熱(re)(re)水(shui)需求量(liang)(liang)(liang)相(xiang)對(dui)不(bu)大(da)，但隨著冬(dong)季(ji)的(de)(de)靠(kao)近，氣(qi)溫(wen)(wen)逐漸減低，熱(re)(re)水(shui)量(liang)(liang)(liang)不(bu)斷(duan)增(zeng)大(da)。
我國(guo)《建筑(zhu)給水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)排水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)設(she)計規(gui)(gui)(gui)范(fan)(fan)》中(zhong)5.1.1-1條規(gui)(gui)(gui)定(ding)在(zai)自備(bei)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)供(gong)(gong)應(ying)和(he)(he)淋浴(yu)設(she)備(bei)的(de)住(zhu)宅，最(zui)(zui)(zui)(zui)高(gao)日(ri)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)定(ding)額為(wei)(wei)(wei)(wei)40-80L/d.per[3]。以(yi)(yi)上(shang)述4季(ji)(ji)的(de)典(dian)型月的(de)日(ri)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)供(gong)(gong)應(ying)量(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)參考，冬(dong)季(ji)(ji)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)用(yong)(yong)(yong)量(liang)最(zui)(zui)(zui)(zui)大(da)(da)日(ri)照，日(ri)平均(jun)(jun)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)164L/d,人(ren)(ren)均(jun)(jun)41L/d，最(zui)(zui)(zui)(zui)高(gao)日(ri)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)50L/d.per,最(zui)(zui)(zui)(zui)小(xiao)為(wei)(wei)(wei)(wei)36.3L/d.per。春(chun)季(ji)(ji)日(ri)平均(jun)(jun)150L/d，人(ren)(ren)均(jun)(jun)37.5L/d，最(zui)(zui)(zui)(zui)高(gao)日(ri)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)46.3L/d.per，最(zui)(zui)(zui)(zui)小(xiao)為(wei)(wei)(wei)(wei)26.8 L/d.per期刊網。秋(qiu)季(ji)(ji)日(ri)平均(jun)(jun)139L/d，人(ren)(ren)均(jun)(jun)34.8L/d，最(zui)(zui)(zui)(zui)高(gao)日(ri)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)45.8L/d.per，最(zui)(zui)(zui)(zui)小(xiao)為(wei)(wei)(wei)(wei)27.5L/d.per。夏(xia)季(ji)(ji)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)需求量(liang)最(zui)(zui)(zui)(zui)少，日(ri)平均(jun)(jun)81L/d，人(ren)(ren)均(jun)(jun)20.3L/d，最(zui)(zui)(zui)(zui)高(gao)日(ri)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)30.8L/d.per，最(zui)(zui)(zui)(zui)小(xiao)為(wei)(wei)(wei)(wei)14.8L/d.per。以(yi)(yi)上(shang)數據表明，在(zai)我國(guo)南(nan)方地區農村(cun)自備(bei)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)供(gong)(gong)應(ying)和(he)(he)淋浴(yu)設(she)備(bei)的(de)住(zhu)宅，冬(dong)、春(chun)、秋(qiu)三季(ji)(ji)的(de)最(zui)(zui)(zui)(zui)高(gao)日(ri)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)定(ding)額都與規(gui)(gui)(gui)范(fan)(fan)要求的(de)下(xia)限(xian)(xian)基本一致，其中(zhong)春(chun)、秋(qiu)兩季(ji)(ji)都比規(gui)(gui)(gui)范(fan)(fan)下(xia)限(xian)(xian)的(de)要求稍小(xiao);夏(xia)季(ji)(ji)的(de)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)定(ding)額與規(gui)(gui)(gui)范(fan)(fan)偏差較大(da)(da)，僅(jin)為(wei)(wei)(wei)(wei)20.3L/d.per。為(wei)(wei)(wei)(wei)此，在(zai)進行熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)計算和(he)(he)設(she)備(bei)選型時，應(ying)因(yin)地制宜(yi)地選擇最(zui)(zui)(zui)(zui)高(gao)日(ri)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)定(ding)額，并且盡(jin)量(liang)選擇規(gui)(gui)(gui)范(fan)(fan)5.1.1-1條中(zhong)的(de)下(xia)限(xian)(xian)值。以(yi)(yi)該村(cun)為(wei)(wei)(wei)(wei)例，在(zai)選取太陽能集熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)箱時，以(yi)(yi)人(ren)(ren)均(jun)(jun)35-40L/d 的(de)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)定(ding)額取值為(wei)(wei)(wei)(wei)宜(yi)。避(bi)免在(zai)陰(yin)雨天，電(dian)輔助加熱(re)(re)時因(yin)為(wei)(wei)(wei)(wei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)箱過大(da)(da)而造(zao)成加熱(re)(re)時間長、能源浪費。
3太陽能(neng)熱水(shui)供(gong)應系統(tong)的(de)分(fen)析(xi)
我(wo)國太(tai)陽能(neng)資(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)相當豐(feng)富，除了黔、川、渝三(san)個(ge)地(di)區之外，全國絕(jue)大(da)多數地(di)方都(dou)可以推廣使用(yong)(yong)太(tai)陽能(neng)熱水(shui)供應系統(tong)。福(fu)建省上杭(hang)縣年(nian)日(ri)照(zhao)時(shi)(shi)數1700h-2200h，陽光資(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)豐(feng)富。按照(zhao)我(wo)國科學(xue)自然資(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)綜合考察組的(de)資(zi)料(liao)，全國根據(ju)接受太(tai)陽能(neng)輻射量的(de)大(da)小大(da)致(zhi)分為(wei)資(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)豐(feng)富帶(dai)、資(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)較富帶(dai)、資(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)一(yi)般帶(dai)和(he)資(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)貧乏帶(dai)四個(ge)資(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)帶(dai)[4]，而該(gai)村屬于資(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)一(yi)般地(di)帶(dai)。雖然太(tai)陽能(neng)是取之不(bu)盡用(yong)(yong)之不(bu)竭(jie)的(de)、既(ji)環(huan)保又(you)可再生的(de)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)，但是太(tai)陽能(neng)熱源(yuan)(yuan)(yuan)與常規能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)相比具有(you)低密度、不(bu)穩定、不(bu)可控的(de)特點[5]。為(wei)此筆者，在2010年(nian)3月1日(ri)到2011年(nian)2月28日(ri)為(wei)期一(yi)年(nian)的(de)時(shi)(shi)間里(li)，對該(gai)農村住(zhu)宅(zhai)的(de)太(tai)陽能(neng)集熱水(shui)箱(xiang)的(de)溫度、日(ri)照(zhao)時(shi)(shi)數、日(ri)平均氣溫度進行了系統(tong)的(de)測量，以確實的(de)數據(ju)反(fan)映太(tai)陽能(neng)熱水(shui)器在我(wo)國南方農村住(zhu)宅(zhai)的(de)使用(yong)(yong)效果(guo)以及相關問(wen)題。
3.1實驗數據分析
圖(tu)六 春季每(mei)日實(shi)測數(shu)據
圖(tu)七 夏季每日(ri)實測(ce)數據
圖八 秋季每日實測數據
圖九 冬(dong)季(ji)每日實測數據(ju)
春季(ji)(ji)(ji)平均氣(qi)溫(wen)(wen)19.9℃，由(you)于正(zheng)值梅(mei)雨(yu)時節，雨(yu)水(shui)(shui)(shui)較(jiao)多(duo)，季(ji)(ji)(ji)日(ri)照(zhao)(zhao)(zhao)總時數(shu)為(wei)296.1h，太(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)供熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)力不(bu)足，需(xu)電(dian)輔助加熱(re)(re)。夏(xia)季(ji)(ji)(ji)平均氣(qi)溫(wen)(wen)為(wei)27.7℃，日(ri)照(zhao)(zhao)(zhao)時數(shu)全(quan)年(nian)最(zui)大為(wei)544.9h，太(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)保證(zheng)率(lv)(lv)為(wei)100%，由(you)于需(xu)熱(re)(re)量最(zui)小(xiao)，夏(xia)季(ji)(ji)(ji)的(de)(de)供熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)力富(fu)余過多(duo)。秋(qiu)季(ji)(ji)(ji)平均氣(qi)溫(wen)(wen)22.1℃日(ri)照(zhao)(zhao)(zhao)，，由(you)于秋(qiu)季(ji)(ji)(ji)天氣(qi)晴朗少雨(yu)，故日(ri)照(zhao)(zhao)(zhao)時數(shu)也較(jiao)大，為(wei)515.9h，太(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保證(zheng)率(lv)(lv)也較(jiao)高，只(zhi)需(xu)少量的(de)(de)電(dian)輔助加熱(re)(re)。冬(dong)季(ji)(ji)(ji)氣(qi)溫(wen)(wen)最(zui)低，只(zhi)有(you)11.6℃，日(ri)照(zhao)(zhao)(zhao)時數(shu)418.8h，但(dan)是冬(dong)季(ji)(ji)(ji)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)輻照(zhao)(zhao)(zhao)強(qiang)度小(xiao)和熱(re)(re)水(shui)(shui)(shui)需(xu)求(qiu)量大的(de)(de)特點使得太(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)在(zai)冬(dong)季(ji)(ji)(ji)供熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)力嚴重不(bu)足，常(chang)常(chang)需(xu)要電(dian)輔助加熱(re)(re)才能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)滿足人們的(de)(de)日(ri)常(chang)所(suo)需(xu)。全(quan)年(nian)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)保證(zheng)率(lv)(lv)為(wei)65.3%。從(cong)圖六至圖九，可以看出，在(zai)同一季(ji)(ji)(ji)節，太(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)集熱(re)(re)器溫(wen)(wen)度主要與(yu)日(ri)照(zhao)(zhao)(zhao)時數(shu)有(you)關，日(ri)照(zhao)(zhao)(zhao)時間越長，溫(wen)(wen)度越高。且在(zai)相(xiang)同的(de)(de)日(ri)照(zhao)(zhao)(zhao)時數(shu)下，集熱(re)(re)器出水(shui)(shui)(shui)溫(wen)(wen)度由(you)高到(dao)低依(yi)次為(wei)：夏(xia)季(ji)(ji)(ji)、秋(qiu)季(ji)(ji)(ji)、春季(ji)(ji)(ji)、冬(dong)季(ji)(ji)(ji)。
3.2系統防(fang)過熱、防(fang)凍、及輔助熱源的設置
(1)目前分散局(ju)部熱(re)(re)水系(xi)統都未采取有效的(de)防(fang)高(gao)溫(wen)(wen)控制措(cuo)施。筆(bi)者(zhe)在(zai)調查(cha)中(zhong)發現，尤其是在(zai)夏季，最高(gao)溫(wen)(wen)度(du)高(gao)達99℃，一(yi)(yi)不小心(xin)就會(hui)燙傷使(shi)用者(zhe)。所(suo)以在(zai)太陽(yang)(yang)能(neng)熱(re)(re)水系(xi)統中(zhong)因(yin)設置防(fang)高(gao)溫(wen)(wen)配(pei)件。一(yi)(yi)方面防(fang)止(zhi)高(gao)溫(wen)(wen)水造(zao)成嚴重的(de)結垢(gou)，影(ying)響太陽(yang)(yang)能(neng)能(neng)集(ji)(ji)熱(re)(re)管(guan)(guan)的(de)集(ji)(ji)熱(re)(re)效率(lv)和(he)電輔助加熱(re)(re)的(de)效率(lv);另一(yi)(yi)方面以防(fang)高(gao)溫(wen)(wen)水燙傷使(shi)用者(zhe)。相反，冬(dong)季溫(wen)(wen)度(du)較低(di)，為防(fang)止(zhi)集(ji)(ji)熱(re)(re)管(guan)(guan)在(zai)極(ji)端天氣下(xia)被(bei)凍裂，當氣溫(wen)(wen)低(di)于(yu)5℃時，啟(qi)動電加熱(re)(re)防(fang)凍。因(yin)此(ci)在(zai)我國南方地區，若冬(dong)季最低(di)氣溫(wen)(wen)常低(di)于(yu)0℃時，為防(fang)止(zhi)真(zhen)空(kong)集(ji)(ji)熱(re)(re)管(guan)(guan)凍裂，應(ying)選(xuan)用熱(re)(re)管(guan)(guan)式真(zhen)空(kong)管(guan)(guan)太陽(yang)(yang)能(neng)集(ji)(ji)熱(re)(re)器、U形(xing)管(guan)(guan)式真(zhen)空(kong)管(guan)(guan)太陽(yang)(yang)能(neng)集(ji)(ji)熱(re)(re)器或(huo)者(zhe)是平板型(xing)太陽(yang)(yang)能(neng)集(ji)(ji)熱(re)(re)器為宜。
(2)由(you)于(yu)普通(tong)住(zhu)宅(zhai)多(duo)選(xuan)用(yong)(yong)分散局部的(de)(de)熱(re)(re)水(shui)供應(ying)系統，特(te)別是(shi)在農村住(zhu)宅(zhai)中(zhong)，都以(yi)(yi)自(zi)家為單位(wei)設(she)置(zhi)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)集(ji)熱(re)(re)器和集(ji)熱(re)(re)水(shui)箱(xiang)、電輔(fu)助(zhu)(zhu)加(jia)熱(re)(re)一體的(de)(de)熱(re)(re)水(shui)供應(ying)系統。據筆者調查(cha)了解，目前在農村住(zhu)宅(zhai)的(de)(de)熱(re)(re)水(shui)輔(fu)助(zhu)(zhu)熱(re)(re)源以(yi)(yi)電為主(zhu)，并且加(jia)熱(re)(re)元件都直(zhi)接安(an)裝(zhuang)在集(ji)熱(re)(re)水(shui)箱(xiang)中(zhong)，通(tong)過監測系統顯示(shi)水(shui)箱(xiang)溫(wen)度(du)，按照所需(xu)溫(wen)度(du)而人工啟(qi)動電輔(fu)助(zhu)(zhu)加(jia)熱(re)(re)期(qi)刊網。如果自(zi)動控(kong)制(zhi)系統不(bu)合理(li)，容易造(zao)成電輔(fu)助(zhu)(zhu)加(jia)熱(re)(re)一直(zhi)進行而不(bu)用(yong)(yong)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)的(de)(de)情況，造(zao)成能(neng)源巨大(da)的(de)(de)浪(lang)費。該村，傍晚和晚上是(shi)用(yong)(yong)水(shui)的(de)(de)高(gao)峰期(qi)，所以(yi)(yi)自(zi)動控(kong)制(zhi)系統應(ying)設(she)置(zhi)好溫(wen)度(du)和時間匹配的(de)(de)程序，不(bu)然就(jiu)采用(yong)(yong)手動控(kong)制(zhi)電加(jia)熱(re)(re)系統。如：當17：00，自(zi)動控(kong)制(zhi)系統顯示(shi)集(ji)熱(re)(re)水(shui)箱(xiang)溫(wen)度(du)小于(yu)50℃時，再啟(qi)動電輔(fu)助(zhu)(zhu)加(jia)熱(re)(re)日照，而上午及中(zhong)午等(deng)熱(re)(re)水(shui)需(xu)求(qiu)量較小時，不(bu)啟(qi)動電加(jia)熱(re)(re)。這樣可以(yi)(yi)滿(man)足絕(jue)大(da)部分的(de)(de)熱(re)(re)水(shui)需(xu)求(qiu)，還(huan)可以(yi)(yi)節省電加(jia)熱(re)(re)能(neng)源，降低(di)用(yong)(yong)水(shui)成本。
3.3經(jing)濟性分析
3.3.1不(bu)同熱水供(gong)應設(she)備的分析
(1)目前在我國南方地區農村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)(shui)(shui)制(zhi)(zhi)取(qu)設(she)備多種多樣，以該村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)為(wei)(wei)例，主(zhu)要的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)(shui)(shui)制(zhi)(zhi)取(qu)設(she)備有(you)(you)：液(ye)化石油(you)氣(qi)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)(shui)(shui)器(qi)(qi)(qi)(qi)、電熱(re)(re)(re)(re)水(shui)(shui)(shui)器(qi)(qi)(qi)(qi)、太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)(shui)(shui)器(qi)(qi)(qi)(qi)、煤爐、沼氣(qi)燃氣(qi)灶和(he)柴火(huo)爐灶等(deng)。由(you)于該村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)有(you)(you)豐富(fu)的(de)(de)森林(lin)資源，村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)民(min)家(jia)(jia)(jia)家(jia)(jia)(jia)都(dou)會上(shang)山(shan)砍柴用于做(zuo)飯和(he)制(zhi)(zhi)取(qu)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)(shui)(shui)，故柴火(huo)爐灶所(suo)(suo)占(zhan)比例最高(gao)，為(wei)(wei)100%;此爐灶生(sheng)火(huo)簡(jian)單(dan)方便，但是(shi)會排(pai)出大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)黑煙污染環境，最重要的(de)(de)危害是(shi)破(po)壞(huai)森林(lin)。該村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)城(cheng)鎮化住宅率(lv)較(jiao)高(gao)，所(suo)(suo)以液(ye)化石油(you)氣(qi)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)(shui)(shui)器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)電熱(re)(re)(re)(re)水(shui)(shui)(shui)器(qi)(qi)(qi)(qi)占(zhan)有(you)(you)率(lv)較(jiao)高(gao)，但是(shi)在冬(dong)季(ji)(ji)由(you)于室內較(jiao)為(wei)(wei)封閉，常有(you)(you)因有(you)(you)毒氣(qi)體泄露而(er)(er)中(zhong)毒的(de)(de)事件發生(sheng)。而(er)(er)使(shi)用不(bu)方便、制(zhi)(zhi)熱(re)(re)(re)(re)緩(huan)慢、污染環境的(de)(de)煤爐也被人們(men)逐漸淘汰(tai)了(le)。隨著國家(jia)(jia)(jia)節能(neng)減排(pai)政(zheng)策的(de)(de)推廣和(he)人們(men)保護環境理(li)念的(de)(de)加強，該村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)的(de)(de)養豬(zhu)大(da)戶主(zhu)要以豬(zhu)糞(fen)為(wei)(wei)原料，通過沼氣(qi)池發酵，不(bu)但解(jie)決了(le)所(suo)(suo)排(pai)豬(zhu)糞(fen)帶來的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)質污染問題，還能(neng)制(zhi)(zhi)取(qu)沼氣(qi)。但是(shi)為(wei)(wei)了(le)滿足(zu)人們(men)的(de)(de)正常生(sheng)活(huo)，所(suo)(suo)需圈養的(de)(de)生(sheng)豬(zhu)數量(liang)(liang)有(you)(you)一定(ding)要求，以4-5口人的(de)(de)家(jia)(jia)(jia)庭為(wei)(wei)例要近10頭(tou)百斤以上(shang)生(sheng)豬(zhu)，而(er)(er)且生(sheng)豬(zhu)排(pai)便和(he)糞(fen)便的(de)(de)發酵都(dou)受(shou)(shou)溫度(du)(du)影響較(jiao)大(da)，溫度(du)(du)越(yue)低(di)時生(sheng)豬(zhu)排(pai)便量(liang)(liang)越(yue)少，產氣(qi)量(liang)(liang)越(yue)低(di)，故在冬(dong)季(ji)(ji)時常有(you)(you)因產氣(qi)不(bu)足(zu)而(er)(er)使(shi)沼氣(qi)池被廢棄(qi)的(de)(de)現象(xiang)發生(sheng)，為(wei)(wei)此不(bu)能(neng)大(da)力推廣。近年來太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)(shui)(shui)器(qi)(qi)(qi)(qi)開始在村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)中(zhong)流行，雖然該熱(re)(re)(re)(re)水(shui)(shui)(shui)設(she)備可(ke)以利用免費、清(qing)潔、用之不(bu)竭的(de)(de)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)，但由(you)于太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)熱(re)(re)(re)(re)水(shui)(shui)(shui)器(qi)(qi)(qi)(qi)價格(ge)昂貴、供熱(re)(re)(re)(re)不(bu)穩定(ding)等(deng)自身因素以及施(shi)工(gong)人員在安(an)裝、保溫設(she)計(ji)中(zhong)不(bu)夠合理(li)，使(shi)得該新型(xing)節能(neng)設(she)備未能(neng)被廣大(da)村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)民(min)所(suo)(suo)接受(shou)(shou)，目前全村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)只有(you)(you)19戶安(an)裝。
(2)在(zai)農村(cun)的熱(re)(re)(re)(re)水設(she)備(bei)安裝(zhuang)中，目前農民們(men)考慮最多(duo)的是熱(re)(re)(re)(re)水供(gong)應設(she)備(bei)及其燃料的價格、供(gong)熱(re)(re)(re)(re)能(neng)力(li)、方便程度。以該村(cun)為例(li)，太陽能(neng)熱(re)(re)(re)(re)水器(qi)和電熱(re)(re)(re)(re)水器(qi)都是以4口之家(jia)為例(li)的取值，常用的各(ge)種熱(re)(re)(re)(re)水供(gong)應設(she)備(bei)的價格如(ru)下：
圖(tu)十 各種熱水供應設備的靜(jing)態(tai)投資(zi)對比圖(tu)
3.3.2投(tou)資回收期比(bi)較
太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)熱(re)水器(qi)目(mu)前還未被(bei)大力推廣(guang)的(de)(de)主要原因就是初期(qi)投(tou)資較高(gao)，而(er)大多(duo)數村民都未看(kan)到(dao)長遠的(de)(de)利益和投(tou)資回報。為(wei)此筆者通過(guo)對(dui)太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)熱(re)水系統展開(kai)為(wei)期(qi)一(yi)年的(de)(de)實測，并將(jiang)每日(ri)的(de)(de)太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)集(ji)熱(re)熱(re)水箱(xiang)溫度T1相應地記錄(lu)在excel表(biao)格(ge)中(zhong)。當(dang)T1<50℃時，由電輔助(zhu)加熱(re)，故(gu)當(dang)日(ri)所(suo)需熱(re)量(liang)(liang)為(wei)：4.187KJ/kg. ℃×200L×(50—T1)。當(dang)T1≧50℃時，日(ri)需能(neng)耗為(wei)零，其中(zhong)4.187KJ/kg. ℃為(wei)熱(re)水比熱(re)，200L為(wei)太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)集(ji)熱(re)水箱(xiang)熱(re)量(liang)(liang)，50為(wei)太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)集(ji)熱(re)水箱(xiang)出水溫度。筆者通過(guo)編(bian)輯上述(shu)公式求得2010.3.1—2011.2.28一(yi)年內(nei)的(de)(de)總能(neng)耗：2911.38MJ。若折算(suan)(suan)成電日(ri)照，考慮(lv)電熱(re)水器(qi)的(de)(de)能(neng)效比為(wei)0.95，則年能(neng)耗為(wei)：3064.61MJ，即851.3kwh，按當(dang)地電價0.55元(yuan)/kwh，計算(suan)(suan)年運行費用為(wei)：468.2元(yuan)。
|
熱(re)水系統類型 |
靜態投資(zi) 元(yuan) |
能(neng)耗 MJ/a |
運行費用(yong) 元(yuan)/a |
節(jie)約費用 元/a |
回(hui)收期 a |
|
太陽(yang)能+電(dian)輔助加熱 |
5500 |
3064.61 |
468.20 |
881.88 |
6.2 |
|
沼氣池(chi)+電輔(fu)助(zhu)加熱 |
3450 |
2602.11 |
397.54 |
952.54 |
3.6 |
|
罐(guan)裝液化石油(you)氣 |
500 |
9105.03 |
599.28 |
750.80 |
0.7 |
|
煤爐 |
100 |
9712.03 |
364.52 |
985.56 |
0.1 |
|
柴火爐灶 |
600 |
16166.71 |
808.34 |
541.74 |
1.1 |
|
電(dian)熱水(shui)器 |
950 |
8836.88 |
1350.08 |
0.00 |
0.0 |
表三 各種熱(re)(re)水(shui)供(gong)應設(she)備與(yu)電熱(re)(re)水(shui)器相比(bi)的(de)的(de)靜態(tai)投資回(hui)收期比(bi)較(jiao)
太陽(yang)能+電(dian)輔助加(jia)熱的熱水(shui)供應系統，雖然初期投(tou)資(zi)大，但年運行費用(yong)低(di)，靜態投(tou)資(zi)回收期為6.2a，滿足規范中投(tou)資(zi)回收年限小(xiao)于10年的要求[6]。目(mu)前(qian)太陽(yang)能熱水(shui)器的實(shi)用(yong)壽命一般為15a。在壽命期內，以(yi)電(dian)熱水(shui)器相(xiang)比，總收益為7760.5元(yuan)。
本實例(li)中太陽能(neng)(neng)集熱(re)水(shui)箱按(an)50L/per.d 選取的(de)(de)(de)(de)，總容積(ji)(ji)為(wei)(wei)(wei)200L，其年運行費(fei)(fei)(fei)用主要是由于(yu)(yu)陰雨天，有電輔(fu)助加熱(re)產生的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)耗(hao)。由于(yu)(yu)水(shui)箱容積(ji)(ji)較大，而實際(ji)利用的(de)(de)(de)(de)熱(re)水(shui)又(you)小于(yu)(yu)總容積(ji)(ji)，這就造成了(le)電加熱(re)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)浪費(fei)(fei)(fei)。如(ru)按(an)40L/per.d，即規范5.1.1-1條中的(de)(de)(de)(de)下限值，選取水(shui)箱容積(ji)(ji)，考慮(lv)設備的(de)(de)(de)(de)型號，則水(shui)箱容積(ji)(ji)為(wei)(wei)(wei)167L、集熱(re)管長(chang)19200mm、共(gong)18支、采光面積(ji)(ji)為(wei)(wei)(wei)2.5m2，初(chu)期(qi)投(tou)資為(wei)(wei)(wei)4300元(yuan)左右。相應的(de)(de)(de)(de)計(ji)算可以(yi)求(qiu)得年運行能(neng)(neng)耗(hao)為(wei)(wei)(wei)2558.9MJ，運行費(fei)(fei)(fei)為(wei)(wei)(wei)390.9元(yuan)/a，相比200L水(shui)箱的(de)(de)(de)(de)太陽能(neng)(neng)系統多(duo)節(jie)約(yue)能(neng)(neng)耗(hao)505.7MJ/a，節(jie)約(yue)電費(fei)(fei)(fei)77.3元(yuan)/a，靜(jing)態(tai)投(tou)資回收期(qi)為(wei)(wei)(wei)4.5a，節(jie)能(neng)(neng)效果(guo)更加明顯(xian)。
3.3.3環境(jing)效益
太陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)熱(re)(re)水(shui)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)環境(jing)效益主(zhu)要體(ti)現在(zai)因節省常(chang)(chang)規能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)燃(ran)燒而(er)減少污(wu)染物的(de)(de)(de)排(pai)(pai)放(fang)，目(mu)前常(chang)(chang)用CO2的(de)(de)(de)減排(pai)(pai)量為(wei)指(zhi)標(biao)期(qi)刊網。沼(zhao)氣池+電輔(fu)助(zhu)加(jia)熱(re)(re)，除了電輔(fu)助(zhu)加(jia)熱(re)(re)時排(pai)(pai)放(fang)污(wu)染，還(huan)會(hui)在(zai)沼(zhao)氣燃(ran)燒工(gong)程(cheng)中排(pai)(pai)放(fang)大量的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)CO2、SO2等有害氣體(ti)。該(gai)四口之家(jia)的(de)(de)(de)住宅(zhai)由于(yu)設(she)置了太陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)+電輔(fu)助(zhu)加(jia)熱(re)(re)的(de)(de)(de)熱(re)(re)水(shui)供(gong)應系(xi)統(tong)，以(yi)(yi)純電熱(re)(re)水(shui)器(qi)(qi)相比，年(nian)節能(neng)(neng)(neng)(neng)為(wei)ΔQsave =5772.27.171MJ，壽(shou)命(ming)期(qi)內的(de)(de)(de)可(ke)以(yi)(yi)減排(pai)(pai)CO2為(wei)10423.14kg，人均(jun)2605.78kg。若(ruo)以(yi)(yi)全(quan)村600人為(wei)例，每家(jia)都設(she)置太陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)熱(re)(re)水(shui)器(qi)(qi)，則全(quan)村在(zai)太陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)15年(nian)的(de)(de)(de)壽(shou)命(ming)期(qi)內可(ke)以(yi)(yi)減排(pai)(pai)CO2為(wei)1563.47t，減排(pai)(pai)效果非常(chang)(chang)明顯(xian)。
4結論
(1)農(nong)村的(de)住宅熱水(shui)(shui)設備在選(xuan)取和(he)設計時，因缺少具(ju)體的(de)參考(kao)數據，要因地制宜(yi)，從日照(zhao)時數、太陽(yang)能輻照(zhao)強度、居民用水(shui)(shui)特性、起居習慣(guan)等(deng)方面進行(xing)綜合考(kao)慮，當根據最高日用水(shui)(shui)定額(e)選(xuan)用設備時應取規(gui)范5.1.1-1條中40-80L/per.d的(de)下限為宜(yi)日照(zhao)，南方地區(qu)為35-40L/per.d，并(bing)且定額(e)由(you)南往北(bei)依次減少。
(2)我國農村住宅的太陽能(neng)(neng)熱(re)水(shui)系統，多為分散局部供(gong)熱(re)系統，雖然方便、簡單(dan)。但是缺少統一的規劃和管理，能(neng)(neng)源(yuan)浪費(fei)較大。特別(bie)是在熱(re)水(shui)設(she)備出口溫度(du)的設(she)置(zhi)上，要根據當地的用(yong)水(shui)習慣(guan)、水(shui)質特點進行選取;且需設(she)置(zhi)防(fang)過熱(re)、防(fang)凍(dong)措(cuo)施(shi)。不(bu)僅(jin)可以提高(gao)設(she)備的使(shi)用(yong)效率，還節約能(neng)(neng)源(yuan)。
(3)由于(yu)集(ji)熱(re)水(shui)(shui)箱(xiang)容(rong)積(ji)較(jiao)大，在陰雨天需要(yao)電(dian)輔助(zhu)加熱(re)時(shi)，能(neng)耗也較(jiao)大，一方面宜(yi)正確(que)安裝電(dian)加熱(re)元件的(de)位置(zhi)。另一方面宜(yi)按35-40L/per.d，選(xuan)取集(ji)熱(re)水(shui)(shui)箱(xiang)，不僅可以減小初期(qi)投資、還(huan)能(neng)減少電(dian)輔助(zhu)加熱(re)的(de)能(neng)耗。此外(wai)應合理利(li)用電(dian)加熱(re)的(de)自動(dong)控制系統，根據熱(re)水(shui)(shui)時(shi)變(bian)化(hua)曲線，當水(shui)(shui)溫未達到設定出水(shui)(shui)溫度的(de)要(yao)求時(shi)，宜(yi)在用水(shui)(shui)高峰(feng)前(qian)啟動(dong)電(dian)輔助(zhu)加熱(re)，避免電(dian)輔助(zhu)加熱(re)一直運行而使(shi)太陽(yang)能(neng)浪費的(de)現象發生。
(4)我(wo)國農村幅員遼闊，各地(di)的氣候、生活習慣(guan)、用水(shui)特性也大有不(bu)同。但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhu)城鄉(xiang)一體(ti)化(hua)推(tui)進，農民生活水(shui)平的提高，人(ren)們(men)對生活舒適度的追求也越(yue)來(lai)(lai)越(yue)高，相應的能(neng)耗也越(yue)來(lai)(lai)越(yue)大。資源在(zai)不(bu)斷枯竭，環境在(zai)不(bu)斷惡化(hua)，為(wei)此在(zai)我(wo)國南方(fang)(fang)地(di)區的農村設置太陽(yang)能(neng)熱水(shui)供(gong)應系統不(bu)僅可(ke)以滿足人(ren)們(men)的正常生活所需，還(huan)能(neng)有一筆可(ke)觀的收(shou)益，最(zui)重(zhong)要(yao)的是(shi)還(huan)讓(rang)人(ren)們(men)切身參與節能(neng)減排的行動(dong)中(zhong)。由于筆者能(neng)力有限(xian)，針對北方(fang)(fang)地(di)區太陽(yang)能(neng)利用方(fang)(fang)面不(bu)作討(tao)論。
參考文獻
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