太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)備選型決策

　　【摘要】 文章基于工程項(xiàng)目的特殊性：初始投資成本大，項(xiàng)目壽命周期長等特點(diǎn)，結(jié)合價(jià)值工程中貨幣時(shí)間價(jià)值理論對(duì)無錫某工程太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)備選型進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性能分析，并提出了優(yōu)化方案。
　　【關(guān)鍵詞】 太陽能； 方案優(yōu)化； 貨幣時(shí)間價(jià)值
　　
　　一、引言
　　
　　我國現(xiàn)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(fā)達(dá)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(fā)達(dá)國家的2~3倍。
　　太陽能作為一種可持續(xù)利用的清潔能源，被認(rèn)為是21世紀(jì)以后人類可期待的、最有希望的能源，得到了國際社會(huì)的普遍重視。利用太陽能等可再生能源的良好載體，結(jié)合建筑充分利用太陽能等可再生能源是實(shí)現(xiàn)建筑能源結(jié)構(gòu)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。其中太陽能熱水系統(tǒng)用于提供熱水，可大大節(jié)省燃料費(fèi)用。
　　由于工程對(duì)象的特殊性：初始投資成本大，項(xiàng)目壽命周期長，所耗能源的持久性等特點(diǎn)，更應(yīng)該綜合考慮后續(xù)能源消耗資金對(duì)現(xiàn)時(shí)初始投資項(xiàng)目選擇的影響。這樣更能客觀公正地選擇出最優(yōu)解。
　　在價(jià)值工程中，認(rèn)為資金進(jìn)入社會(huì)再生產(chǎn)過程后會(huì)隨著時(shí)間的推移，貨幣產(chǎn)生價(jià)值增值，即貨幣是具有時(shí)間價(jià)值的。筆者運(yùn)用模型，考慮貨幣時(shí)間價(jià)值因素對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響：
　　其中：P—現(xiàn)值；A—年金；i—利率；n—期限
　　在方案的初始選擇中，考慮項(xiàng)目周期內(nèi)能源的耗費(fèi)相當(dāng)重要。在工程設(shè)計(jì)中，不能只顧初始投資成本的選擇，而要兼顧后續(xù)費(fèi)用是否與初始投資成本之間存在合理的性價(jià)比。
　　本文就貨幣時(shí)間價(jià)值在無錫某小區(qū)太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)備選型中所起作用與同行共同探討。
　　
　　二、工程設(shè)計(jì)
　　
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　　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(tǒng)設(shè)備的主要組成部分：太陽能集熱板、輔助熱源選型問題進(jìn)行分析。
　?。ǘ┨柲芗療岚宄杀居?jì)算
　　太陽能集熱器成本主要包括：集熱器的采購和安裝費(fèi)用（根據(jù)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(fèi)用、集熱器運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。
　　在這些費(fèi)用中，確定太陽能集熱器面積是關(guān)鍵。
　　本酒店客房數(shù)210間，床位420張。熱水用水定額80L/床·日，冷水設(shè)計(jì)溫度10℃，熱水設(shè)計(jì)溫度60℃。衛(wèi)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?，F(xiàn)階段我國太陽能熱水系統(tǒng)中主要應(yīng)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(jù)構(gòu)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(jìn)一步區(qū)分為U型管式和熱管式兩大類。
　　根據(jù)2010年北京四季沐歌太陽能集熱板市場(chǎng)報(bào)價(jià)，計(jì)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(yīng)配件，一般按集熱板投資的15%計(jì)算配件及安裝費(fèi)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。
　?。ㄈ┨柲茌o助熱源成本計(jì)算
　　目前市場(chǎng)上主要可供選擇的常規(guī)輔助熱源有：燃油熱水鍋爐、燃?xì)鉄崴仩t、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(fèi)用、因采用該設(shè)備而引起的土建成本、投入運(yùn)行后的燃料或電能的成本、維修管理成本。
　　根據(jù)設(shè)計(jì)日耗熱量Qd，系統(tǒng)每天將33.6噸10℃的水升溫到60℃，總共耗費(fèi)的能量為6 914 579kJ。
　　太陽能、燃油、燃?xì)狻㈦姾腿济旱儒仩t系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比：
　　1.各種燃料的當(dāng)量熱值分別為，燃油：42 500kJ/kg；電：3 600kJ/KWh；工業(yè)煤：29 300kJ/kg；天然氣：35 000kJ/Nm3。
　　2.燃油鍋爐效率為85%，費(fèi)用為5.4元/kg；燃?xì)忮仩t效率為85%，費(fèi)用為2.27元/m3；電鍋爐效率為95%，費(fèi)用為1元/KWh；燃煤鍋爐效率為50%，費(fèi)用為0.85元/kg；空氣源熱泵效率為380%，費(fèi)用為1元/KWh。能源費(fèi)用為當(dāng)前全國均價(jià)。
　　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(shí)，太陽熱水系統(tǒng)每年耗能費(fèi)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(fèi)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(fèi)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(fèi)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(fèi)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(fèi)用為：531×60＝31 860元。
　　綜合計(jì)算（見表1）
　　由表1可見，燃?xì)忮仩t成本最低，因此本方案選擇太陽能加燃?xì)忮仩t系統(tǒng)。
　　在考慮熱源的時(shí)候，曾和建設(shè)方探討過太陽能和熱泵雙熱源的系統(tǒng)，但是項(xiàng)目周邊沒有水體，因此不能選擇水源熱泵。并且無錫地區(qū)寒冷月份較多，在寒冷季節(jié)，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(huì)大幅增加運(yùn)行成本。最后建設(shè)方要求必須有一種傳統(tǒng)熱源，以保證本項(xiàng)目的熱水供應(yīng)。
　　在傳統(tǒng)熱源選擇比較中，考慮到項(xiàng)目規(guī)模較大，如采用電能，耗電較大，運(yùn)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(xiǎn)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(shè)方以往的項(xiàng)目運(yùn)行中，由于蒸汽價(jià)格的多次變化，給建設(shè)方的運(yùn)行管理成本造成了較多的負(fù)擔(dān)和煩惱，建設(shè)方也否定了蒸汽熱源。根據(jù)以上考慮，并且結(jié)合表1，考慮到燃?xì)鈨r(jià)格較為穩(wěn)定，燃?xì)鈾C(jī)組占用的建筑空間也比較少，并且燃?xì)鈾C(jī)組產(chǎn)生的廢氣主要為二氧化碳，排放較易，最后傳統(tǒng)熱源選擇了燃?xì)狻?br/>　　建設(shè)方考慮到初次投資成本，不愿意在太陽能加燃?xì)怆p熱源集熱系統(tǒng)的投資基礎(chǔ)上再增加熱泵系統(tǒng)的投資，最后的熱源選擇是太陽能加燃?xì)怆p熱源?！?br/>　　
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