太阳能热水器与居住建筑热水节能

详细介绍了太阳能热水器在现代居住中的应用 便于施工及研究使用

第30卷 第2期2010年2月

煤气与热力

GAS&HEAT

Vo.l30No.2Feb.2010

太阳能热水器与居住建筑热水节能

陈晓明, 罗清海, 张 锦, 柳建祥, 王衍金

(南华大学城市建设学院,湖南衡阳421001)

摘 要: 介绍了我国居住建筑热水的能耗现状,太阳能热水器在热水节能中的最新进展、节能性、经济适用性。太阳能热水器的经济性取决于气候条件、系统造价、能源价格体系等多种因素。有必要进一步提升太阳能热水器性能,特别是提高气候适应性。改进建筑规划设计,实现太阳能热水器与建筑的有机结合。太阳能热水器的推广应当细分市场,对于中国广大农村,整体式、平板型太阳能热水器更有适应力。

关键词: 太阳能热水器; 居住建筑; 生活热水; 节能性; 经济性

中图分类号:TU995 文献标识码:B 文章编号:1000-4416(2010)02-0A17-05

SolarWaterHeaterandHotWaterEnergy saving

inResidentialBuilding

CHENXiao ming, LUOQing ha,i ZHANGJin, LIUJian xiang, WANGYan jin

Abstract: ThepresentstatesofhotwaterenergyconsumptioninChineseresidentialbuildings,therecentprogress,energy savingefficiencyandeconomicapplicabilityofsolarwaterheaterinhotwateren ergy savingareintroduced.Theeconomicefficiencyofsolarwaterheaterdependsonclimateconditions,systemfabricationcos,tenergypricesystemandotherfactors.Itisnecessarytofurtherimprovetheper formanceofsolarwaterheater,especiallyitsclimateadaptability.Theorganiccombinationofsolarwaterheaterwithbuildingcanbeachievedbyimprovingthearchitecturalplanningdesign.Thepromotionofso larwaterheatershouldbebasedonmarketsegmentation.ForthevastcountrysideinChina,theintegrat edcollectorstoragesolarwaterheaterandflatplatesolarwaterheaterhavebetteradaptability. Keywords: solarwaterheater; residentialbuilding; domestichotwater; energy savingeffi ciency; economicefficiency 节能是建筑未来发展的主题和重点效途径之一

[2~6]

[1]

,深化太

阳能利用是解决建筑高能耗问题以及节约能源的有

。常规热水器的高能耗是热水加热

[7]

25.5%,并随着经济的持续发展、城市化的推进

和人民生活水平的提高呈现增加的趋势,给我国的能源供应带来了巨大压力。由于生活热水能耗没有明确的统计渠道,导致我国公共、居住建筑中热水能耗的统计数据缺乏。据调查,我国北方居住建筑能耗中,热水能耗占15%。

我国每户平均热水能耗(折合成耗电量)仅为80~130kW h/(户 a),与日本的每户平均热水能耗(折合成耗电量)1404kW h/(户 a)相比,相差甚远。对于居住建筑生活热水使用量,日本为100~150L/(人 d),而我国使用生活热水器的

[1]

[11]

[10]

技术发展的缺憾,太阳能热水器能降低电力的高

[8、9]

峰负荷,减少木材、煤炭、燃油等燃料的消耗。

开发、生产高品质的太阳能热水器产品是热水器技术发展的主题和方向。本文对太阳能热水器技术的发展及其与居住建筑热水节能紧密关系进行综述。1 居住建筑热水能耗现状

目前,我国建筑能源消耗占到社会总能耗的

详细介绍了太阳能热水器在现代居住中的应用 便于施工及研究使用

第30卷 第2期

煤气与热力。这

得的太阳辐射量。

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居民,实际用水量仅为20~40L/(人 d)

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反映了不同国家居民生活方式、生活水平的不同。

我国热水器的每百户城镇居民拥有量为72.7台

[12]

巴林大学设计了一台由高质量玻璃制造的圆柱

形太阳能热水器,其直径为0.14m、长度为0.8m。由于采用圆柱形设计,无需跟踪太阳。实验期间,水的进出口温差最大值达到27.8!,最大效率为41.8%。

Souliotis和Tripanagnostopoulos提出了采用选择性吸热体表面、高透射率的低氧化铁盖板和高反射率的反射器组成的整体式太阳能热水器。集热

2

面积为0.75m,蓄热水箱容积为81.23L。在希腊的佩特雷大学进行测试,蓄热水箱具有良好的温度分层,蓄热水箱顶部33%的热水有着足够的温升。当6:30时初始温度为20!时,在16:30时水温可升高到60!;当6:30时初始温度为40!时,在16:30时水温可升高到72!。

平板型太阳能热水器

平板型集热器因其制造简单、运行可靠、成本低廉得到了广泛应用。2004年,平板型太阳能热水器占全球太阳能热水器总保有量的35%

[15][22]

[21]

,即使在上海这种国际型大都市,户均拥有热

[13]

水器只为0.8台,这是造成生活热水能耗差异的

主要原因。居民家庭拥有的热水器中,燃气热水器占57.4%,电热水器占31.3%,太阳能热水器仅占11.3%。目前,城镇制取生活热水的主要方式是燃气、电加热,农村以煤、生物质燃料直接燃烧加热为主。

我国燃料资源储藏以煤比较丰富,但人均拥有量较低。电力生产仍以火力发电为主,燃煤发电的比重高达80%以上,发电煤耗量占全国煤炭产量的50%以上。电力工业能源利用效益水平相对落后,与世界先进水平相比差距较大。

我国居住建筑生活热水能耗远低于发达国家,农村低于城镇。随着人民生活水平的提高,生活热水的需求量将持续上升。开发、生产高品质的太阳能热水器产品,是解决常规热水器高能耗问题以及节约能源的有效途径之一。2 太阳能热水器的发展

我国太阳能资源非常丰富,年平均日照时间大于2200h/a,太阳年辐照度总量高于5016MJ/m的地区占我国国土面积的66.7%以上。丰富的太阳能资源为太阳能热水器的发展、推广和普及提供了良好的资源基础,其中平板型、真空管太阳能热水

[15]

器的年均增长率为25%。

整体式太阳能热水器

整体式太阳能热水器(即闷晒式太阳能热水器)集蓄热水箱和集热器于一体,冷热水的循环流动是在蓄水箱内部进行的,经过一天的闷晒,水能被加热到一定温度。具有节材、生产工艺相对简单、结

[16、17]

构紧凑、管理方便、热效率较高等优点。许多国家,特别是印度、以色列、德国、英国和希腊等国都对整体式太阳能热水器进行了大量研究。

由于集热面是蓄热水箱外表面的一部分,因此整体式太阳能热水器的主要缺点是顶部热损失较大,蓄热水箱难以保证热水次日早晨使用的温度要求。由于存在较高的热损失,整体式太阳能热水

[19、20]

器的应用比平板型太阳能热水器少。但可以通过采用选择性吸热体、双层盖板、透明隔热材料等方式降低热损失,通过使用反射器来提高集热面获

[18]

2

[14]

[12]

。目前,

国内外使用比较普遍的平板型集热器采用全铜集热

器、铜铝复合集热器。

平板型太阳能热水器的不足在于平板型集热器在高温段的效率偏低、表面热损失较大

[23]

。因此,

提高平板集热器效率一方面要提高得热量,另一方面要减小热损失,尤其是对流传热损失。

由约旦NurEngineering公司生产的平板型太阳能热水器,集热面积为1.1m,圆柱形蓄热水箱容

3

积为0.1m。对于巴林冬季的气象条件,蓄热水箱的日平均温升达到17.5!

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