硅谷杂志：包头地区热水器节能方案探讨 |
| 2013-01-05 11:27 作者：田宝云 宋丹青 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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据《硅谷》杂志2012年第21期刊文称，随着生活水平的提高，人们对生活热水供应质量的要求越来越高。以内蒙古包头地区为例，大部分居民安装生活热水器的主要形式为太阳能热水器，电热水器，燃气热水器，热泵热水器这么几种类型，通过对这几种热水器的特点，一次性投入以及运行费用的比较，选出针对内蒙古包头地区最为适合的热水供应系统方案，并提出一个节能且实用方案仅供参考。
关键词：热水器；太阳能；热水供应；运行费用
内蒙古包头地处内蒙古高原阴山南麓，地势平坦，阳光充足，日照时间长，冬季寒冷，空气干燥，居民对家庭热水的质量敏感性更高。
1包头地区热水器特点分析：
1.1太阳能热水器
太阳能热水器是一种环保，节能，寿命高，无污染的天然绿色能源，在海拔较高的包头地区为人们普遍使用的一种热水设备，但是其受天气影响巨大，阴雨天热水不足，甚至没有热水，由于冬天寒冷管道易冻结且加热时间很长，在最冷的两个星期内基本上两到三天才可以加热好一箱水，同时容易结水垢，使用药剂进行清洗时间长，效果差，这给使用带来不便。
1.2燃气热水器
包头市有丰富的天然气供应，并且有包钢焦化厂还可以提供大量的人工煤气，相对使用燃气热水器更为经济。市售的燃气热水器热效率高、加热速度快、温度调节稳定、可多人连续使用，也占领了一部分市场。但是由于使用管理不善，可能造成燃气中毒，安装环境要求较高。
1.3电热水器
电热水器具有安全性能较高，能量洁净，安装简单，使用方便等优点被广泛使用。但是容积式的体积大浪费空间，预热时间长，不能连续使用：即热式的虽然效率高体积小，可以即开即热，可连续使用，但是对线路要求高，热水流量不是很大，也是家用热水器的首选。
1.4热泵热水器
热泵热水器是今年来兴起的一种绿色能源，其使用成本低，节能、环保、安全；安装方便，无需特别的安装位置要求；热水输出温度恒定。但是其水箱较大，需要一定的安装空间；受环境温度限制，北方冬季使用仍须电辅助加热；售价较高。包头地区目前推广使用较少。
2单独运行费用分析数据取用
2.1现以包头市区一家三口为例，估算家庭热水供应的年运行费用
1）所有上述热水器只计一次性投入费用和年运行费用，其中的维护保养费用不计；
2）一次性投入价格为包头2012年市场调查得到；
3）热水器能效比及规格根据网络搜索按平均水平计算；
4）数据如下：
电的热值860Kcal/Kg，热效率95%，电价0.43元/Kg；
管道煤气热值10800Kcal/Kg，热效率70%，折算气价1.0元/Kg；
天然气热值6480Kcal/Kg，热效率75%，折算气价1.3元/Kg；
空气源热泵热水器热值860Kcal/Kg，热效率350%，电价0.43元/Kg。
2.2运行费用估算
1）水的定压比热容，应取C=4.186kJ/（kg•℃）=1kcal/（kg•℃）。
2）热负荷计算式：Q=CLρ（Tr-T1）kcal
式中：Q-平均小时热负荷，kcal；
L-每天用水量，L/d；
Tr-热水温度，℃；55-70℃，取60℃；
T1-冷水计算温度，℃；5-15℃，取10℃；
C-水的定压比热容，4.186kJ／（kg•℃）；
Ρ-水的密度，取1000kg／m3。
3）一家三口年用水量：
50*3*365L=54750L=55吨
将家庭年用水55吨10℃的水加热到60℃
Q吸热=1kcal/（kg•℃）×55t×1000×（60-10）℃=2750000kcal/年
4）每年的运行费用比较：
电热水器：2750000÷860÷0.95×0.43=1447元/年；
管道煤气热水器：2750000÷10800÷0.70×1.0=364元/年；
天然气热水器：2750000÷6480÷0.75×1.3=735元/年；
空气源热泵热水器：2750000÷860÷3.5×0.43=393元/年。
5）上述热水器单独运行费用一览表：
热水器名称 一次性投入（元） 年运行费用（元/年） 十年费用总计
（元） 特点
太阳能热水器（150L） 3000-4000（取3000） 无 3000 一次投入
永久受益
管道煤气热水器 3000-4000（取3000） 364 6640 费用低廉
局限性大
燃气热水器 2000-3000（取2000） 735 9350 费用低廉
应用广泛
电热水器（50L容积式，2000瓦） 2000-3000（取2000） 1447 16470 费用大
清洁可靠
热泵热水器（空气源150L） 5000-6000（取5000） 393 8930 费用低廉
体积硕大
环境要求
6）单独运行的热水器经济比较：
从上表中可以看出太阳能热水器是最经济的一款，而电热水器的运行费用最大，热泵热水器虽然运行费用较低，但其体积大运行温度有要求等因素不为人们所接受，管道煤气和天然气运行费用比较节省，但燃烧后会形成一定的污染。从环保，运行费用等因素综合考虑，使用太阳能热水器为主，其他热水器辅助加热的方式联合供水，是一个比较好的办法。
3热水器联供费用估算：
1）通过比较知道，综合考虑上述热水器以太阳能最为环保经济，其次为燃气热水器，再次为热泵热水器，最后为电热水器，为了能够最大程度的做到家庭热水器的环保节能，可以选用以太阳能热水器为主，其他热水器辅助加热的方法来降低使用成本。
2）热水器联供费用：
①根据包头地区太阳能有效利用天数226天，阴雨天139天计算。
②联供费用一览表：
热水器名称 一次性投入（元） 年运行费用（元/年） 十年费用总计
（元/年）
太阳能+电热水器联供 5000 896 13960
太阳能+管道煤气联供 5000 225 7250
太阳能+燃气热水器联供 5000 455 9550
太阳能+热泵热水器联供 8000 243 10430
电热水器+燃气热水器联供 5000 1351 18510
3）比较：
①热水器联供运行与单独运行相比较，运行费用大幅降低，而且随着时间的推移这种优势会非常明显；
②热水器单独运行不能保证用水的安全性，尤其是太阳能的有效利用天数一年中只能维持三分之二，电热水器能耗太高，燃气能耗高有污染不环保，空气源热水器虽然较为经济，但是由于其工作环境要求在-5℃--40℃，不适合包头地区使用，另外其硕大的体积也是一个不被家庭用户接受的主要理由。
③联供方案中，虽然一次性投入增加，但是其充分利用了太阳能作为主要能源，清洁环保，同时使用较为经济的燃气作为辅助能源，可以充分保证家庭热水的连续大量供应。
4结论
经以上述比较，使用太阳能热水器加燃气热水器联合供水既顾全了环保的要求，又充分考虑了经济实惠，是一种很好的节能方案。尤其是包头市依托包头钢铁公司，相当大的一部分居民可以使用管道煤气，可以得到更大的实惠。虽然使用燃气热水器有一定的危险，但是近几年来随着人们生活水平的提高居住条件的改善，热水器的布置越来越容易，只要空间适宜通风良好，使用燃气热水器还是非常安全可靠的。 |
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