高层建筑太阳能热水器应用经济和社会环境效益浅析

杨廷柱

摘要：太阳能即是清洁能源，又是可再生能源。无论使用成本控制，还是节能减排， 都具有非常明显的效果，同时对改善大面积高层住宅小区能源结构，保护环境，实现经济社会的绿色低碳可持续发展起到了积极的推动作用。

关键词：高层建筑;太阳能应用;经济和社会环境;效益

一、概述

国家能源局根据《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》《能源发展“十三五”规划》《可再生能源发展“十三五”规划》，制定了《太阳能发展“十三五”规划》明确提出了进一步推动太阳能热水应用，以市场需求为动力，以乡村小城镇建设，棚户区改造等项目为依托，进一步推动太阳能热水的规模化应用。在太阳能资源适宜地区加大太阳能热水系统推广力度。在大中城市的公共建筑，特别是近数十年来城市新建扩建18～40层住宅建筑，应大力推动太阳能热水器系统与建筑的统筹规划和家庭住户中推广使用。

二、自然概况

连云港位于中国沿海中部，江苏省东北部，连云港市地处北纬 33°59'～35°07'东经 118°24'～119°48'之间，海州地区地面标高，一般为+3 米左右，濒临黄海，根据中国科学院自然资源综合考察组，南京气象台，连云港市气象台提供的资料。连云港市太阳能年辐射值为128.7千卡 /  ㎡，年日照时数 2501.54 时（系1952 年至 1980 年 28 年平均值）年平均风速 3.1m/see，（1951 年至 1981 年 30 年平均值）;年平均气温相对湿度 70%（1951 年至1980 年 30 年平均值）;年平均气温 14℃（1951 年至 1980 年 30 年平均值）;雨日 80 天左右;雾日15天左右。连云港市虽在江苏北端，但年辐射值，日照时数，雨日、雾日等，从太阳能利用的角度来讲，几乎为全省最佳。

三、工程实例分析及太阳能热水器主要参数

（一）工程实例简况

本工程位于连云港市海州区科苑路与青峰路交界处某小区，共 8 栋 27 层住宅，小区共安装 1282 套 100L 平板分体式阳台隔壁挂式太阳能热水器。以该小区为例，进行经济效益和社会环境效益浅析。

（二）太阳能热水器主要参数

1.太阳能热水器外形尺寸：2350×800×80mm;轮廓采光面积：1.73 ㎡;集热器倾斜角度： 60 度。

2.水箱容积：100L;日产水量：50℃热水 100L。

四、经济效益分析

（一）每户月节能量的计算

根据家用太阳能热水器的热水利用方式，综合太阳能热水器集热面积及连云港市的气象参数等条件，计算出的太阳能热水器的节能量，计算公式如下：

△Qsave =AcJτηcd （1—ηc）

式中：△Qsave——太阳能热水器的节能量，

MJ Ac——直接热水器的太·阳能集热器面积，㎡。

Jτ——太阳能集热器采光表面上的年总太阳辐照量，MJ/m。

ηcd——太阳能集热器的年平均集热效率，（取 50%）。

ηc——管路和水箱的热损失率，（取 0.2）。

（二）每户（台）节电量及节能费用计算

G=△Q save /H

式中：G——太阳能热水器的年节电量，KWH H——每千瓦时电的热值，KJ——每千瓦时电的热值为 3600KJ，连云港市民用电价取 0.52 元/度进行计算。

经计算，每户每台全年节约用电1139度，节约电费 592.43元。小区共1282户，（台）小区每年节约用电1460198 度，节约电费759302.96 元。连云港市2019 年太阳能热水器产销量据初步统计约 98 万台，即每年为国家节电11.16/亿度，年节电费 5.8 亿元，其经济效益极为显著。

五、社会环境效益分析

太阳能热水器的社会效益体现在因节省常规能源而减少了污染物的排放，主要指标为向大气环境减少排放二氧化碳、二氧化硫和粉尘的数量。每节约 1 吨标准煤，可减排二氧化碳 2.6 吨，二氧化硫 0.024 吨，减少粉尘 0.2 吨。每吨标准煤的热值为 29308MJ，由此可计算出每户月节约标准煤量。

经计算，每户全年节约标准煤 0.1399吨，减排二氧化碳 0.3638吨，减排：二氧化硫0.00336 吨，减少粉尘排放0.028吨。该小区1282户每年共节约准煤 179.35吨，减排二氧化碳 466.39吨，减排二氧化硫4.3吨，减少粉尘排放 35.9吨。由此推算连云港市2019年太阳能热水器，产销量98万台，即每年可为国家节约标准煤137102吨，减排二氧化碳 356524 吨，减排二氧化硫 3292.8吨，减少粉尘排放 27440吨。

六、总结

综上所述，在大中城市高层住宅中大力推广使用太阳能热水器，不仅为国家节约大量一次能源，而且方便为居民提供日常洗浴热水和家庭常用热水。

太阳能既是清洁能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。在高层建筑使用太阳能热水器，无论是在使用成本控制，还是节能减排，都具有非常明显的效果。对促进太阳能在高层建筑的开发与利用，改善大面积高层住宅小区能源结构，保护环境，实现经济社会的绿色低碳可持續发展起到了积极的推动作用。

（作者系连云港市新能源行业协会秘书长，教授级高工）

【本文写作过程中，参考了国内能源气象等方面文献和有关资料，本文未作一一注解，作者在此对有关单位和作者们表示感谢。】