吸收式太陽(yáng)能制冷空調(diào)經(jīng)濟(jì)性的研究

1、吸收式太陽(yáng)能制冷空調(diào)經(jīng)濟(jì)性的研究天津城市建設(shè)學(xué)院胡豫杰任繩風(fēng)常茹摘要本文通過(guò)對(duì)我國(guó)太陽(yáng)能資源情形的介紹，指出了進(jìn)展太陽(yáng)能空調(diào)具有重要意義。通過(guò)成立分析模型，考慮環(huán)境本錢，對(duì)吸收式太陽(yáng)能空調(diào)機(jī)組與直燃吸收式空調(diào)機(jī)組和傳統(tǒng)的電力緊縮式空調(diào)機(jī)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性分析比較，得出結(jié)論應(yīng)增強(qiáng)引導(dǎo)、踴躍推行利用太陽(yáng)能空調(diào)。關(guān)鍵詞太陽(yáng)能空調(diào)經(jīng)濟(jì)性分析環(huán)境本錢能源利用1、概述當(dāng)前，制冷空調(diào)已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?。?jù)測(cè)算，在酒店、辦公樓、醫(yī)院等一般民用建筑物中，空調(diào)耗能約占總耗能的50%以上?？梢姡照{(diào)已成為一個(gè)耗能的大戶，這給能源、電力和環(huán)境帶來(lái)專門大的壓力。咱們面臨著有限的常規(guī)能源終有一天要被消耗

2、殆盡。我國(guó)各地的年太陽(yáng)輻射量（斜面）在13002500kWh/之間，年日照時(shí)數(shù)為2000c3300ho國(guó)內(nèi)相當(dāng)一部份地域太陽(yáng)能資源豐碩，對(duì)太陽(yáng)能利用來(lái)講極為有利。因此，利用夏日的太陽(yáng)能制冷空調(diào)，是一個(gè)理想的方案。把低品位的能源（太陽(yáng)能）轉(zhuǎn)變成高品位的能源（制冷），對(duì)節(jié)省常規(guī)能源，減少環(huán)境污染，提高人民生活水平有重要意義。目前，我國(guó)太陽(yáng)能制冷空調(diào)關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)成熟，但多數(shù)仍處在實(shí)驗(yàn)功效及示范性工程時(shí)期，太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性究竟如何，與傳統(tǒng)電動(dòng)式、直燃式制冷空調(diào)相較太陽(yáng)能空調(diào)是不是存在優(yōu)勢(shì)，這在專門大程度上決定了太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)推行利用。2、太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)介紹實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能制冷要緊有兩條途徑：一是太陽(yáng)能光

3、電轉(zhuǎn)換，以電制冷；二是太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換，以熱制冷。見圖21。要緊有太陽(yáng)能緊縮式制冷、太陽(yáng)能吸收式制冷、太陽(yáng)能吸附式制冷和太陽(yáng)能噴射式制冷，其比較見表21。圖21太陽(yáng)能空調(diào)分類表21幾種太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)的比較名稱工作溫度C技術(shù)復(fù)雜度造價(jià)COP壓縮式：光熱高燦100復(fù)雜高75較局75簡(jiǎn)單偏（WJ55簡(jiǎn)單低其中，吸收式太陽(yáng)能空調(diào)制冷原理最為簡(jiǎn)單，它將常規(guī)的澳化鋰或氨水吸收式空調(diào)機(jī)與太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)相組合，技術(shù)靠得住性強(qiáng)，采納太陽(yáng)能+燃?xì)怆p能源的空調(diào)機(jī)組，兩種能源能夠別離獨(dú)立運(yùn)行或同時(shí)運(yùn)行。當(dāng)太陽(yáng)能出力不足或集熱系統(tǒng)故障時(shí)，燃?xì)饪照{(diào)部份能夠獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，不阻礙空調(diào)系統(tǒng)的正常利用，能夠?qū)崿F(xiàn)夏日制冷、冬季供熱及全年

4、供熱水功能。這使其最具有推行進(jìn)展的潛力，而且已經(jīng)有了很多成功的實(shí)例。其系統(tǒng)如圖22圖22吸收式太陽(yáng)能空調(diào)原理圖3、 吸收式太陽(yáng)能空調(diào)的經(jīng)濟(jì)性分析本部份內(nèi)容擬將直燃吸收式空調(diào)機(jī)組與傳統(tǒng)的電力緊縮式空調(diào)機(jī)和太陽(yáng)能+燃?xì)怆p能源的空調(diào)機(jī)組（后簡(jiǎn)稱吸收式太陽(yáng)能空調(diào)機(jī)組）進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性（包括投資費(fèi)用，年能花費(fèi)用）節(jié)能性（比較一次能源的消耗量，環(huán)境阻礙）比較。比較方案和約束條件的確信方案甲：夏日采納燃?xì)庵比嘉帐娇照{(diào)機(jī)組。方案乙：夏日采納電力式空調(diào)機(jī)組。方案丙：夏日采納太陽(yáng)能輔助燃?xì)馕帐娇照{(diào)機(jī)組。約束條件：（1）目標(biāo)值經(jīng)濟(jì)性分析；（2）目標(biāo)值節(jié)能性分析；目標(biāo)值：本部份的分析對(duì)象以1千至6萬(wàn)平方米的公建為主。分

5、析這種建筑在相同夏日空調(diào)負(fù)荷下，機(jī)組投資、能源消耗及能源利用對(duì)環(huán)境阻礙。分析模型的成立冷負(fù)荷設(shè)計(jì)指標(biāo)的確信冷負(fù)荷均采納面積指標(biāo)的方式計(jì)算，即QqF(1)式中：Q-建筑物冷負(fù)荷或熱負(fù)荷，w;q-建筑物冷負(fù)荷或熱負(fù)荷設(shè)計(jì)指標(biāo)，w/m2；F-建筑面積，m2。已有和在建的此類公建中，大多數(shù)為框輕結(jié)構(gòu)。分析中按框輕結(jié)構(gòu)考慮。民用建筑采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)技術(shù)方法中推薦的此類公建夏日空調(diào)設(shè)計(jì)面積指標(biāo)為85100w/m2夏日設(shè)備耗能量計(jì)算制冷機(jī)：PRPRJR(2)式中：PR-制冷機(jī)夏日耗電量或燃料消耗量，kwh/a或Nm3/a;PRN-制冷機(jī)額定功率，kw或Nm3/h;TR-制冷機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)刻(756)h,按夏日運(yùn)行

6、4個(gè)月， 每一個(gè)月運(yùn)行21天， 天天運(yùn)行9小時(shí)計(jì)算；方案的對(duì)照分析三方案設(shè)備選型目前市場(chǎng)上的燃?xì)馕帐娇照{(diào)機(jī)組生產(chǎn)廠商要緊有長(zhǎng)沙遠(yuǎn)大、大連三洋、江蘇雙良等品牌。電力緊縮式空調(diào)機(jī)組的生產(chǎn)廠商要緊有日立、萬(wàn)眾、吉榮、臺(tái)佳、開利、特靈、約克、麥克維爾等。依照有效供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)中選型原那么，對(duì)市場(chǎng)常見廠家進(jìn)行設(shè)備選型，見表31。表3-1設(shè)備選型表建筑面積(m2)1000500010000夏季總制冷量(kw)100475950選取制冷設(shè)備直燃式盛BZVII10BZ-VII-40BZ-VII-85制冷量：kw116465989電動(dòng)式上海開利30HK036型1臺(tái)上海開利23XL150型1臺(tái)上海開利23XL

7、150型2臺(tái)制冷量：kw1165301060太陽(yáng)能BZH15BZH40遠(yuǎn)大BZH85制冷量：kw174465989建筑面積（m2）200004000060000夏季總制冷量（kw）170034005100選取制冷設(shè)備直燃式BZ-VII-150BZ-VII150,2臺(tái)雙良ZX262型，2臺(tái)制冷量：kw174534902620*2電動(dòng)式聯(lián)合開利23XL250型2臺(tái)麥克維爾單壓縮機(jī)離心式500型2臺(tái)麥克維爾單壓縮機(jī)離心式500型2臺(tái)+450型1臺(tái)制冷量：kw176035175100太陽(yáng)能遠(yuǎn)大BZH150BZH150,2臺(tái)BZH250,2臺(tái)制冷量：kw174534905816三方案初投資的對(duì)照分析空調(diào)

8、機(jī)組的價(jià)錢對(duì)整個(gè)初投資的阻礙極大。咱們對(duì)此極為慎重，進(jìn)行了普遍的市場(chǎng)調(diào)研，與多家廠商座談，并走訪了許多設(shè)計(jì)、施工和利用單位。對(duì)不同廠商、不同類型、不同規(guī)格的機(jī)組進(jìn)行了詳細(xì)摸底、分析，從而得出了三種方案所用機(jī)組的價(jià)錢，列出三種方案所用機(jī)組的價(jià)錢走勢(shì)見圖31。從圖3-1可見，緊縮式機(jī)組、直燃吸收式機(jī)組電、太陽(yáng)能吸收式機(jī)組的價(jià)錢依次升高，且隨著制冷量的增大，三方案的差距呈增大趨勢(shì)。經(jīng)分析還能夠發(fā)覺(jué)，太陽(yáng)能吸收式機(jī)組的價(jià)錢約為一樣制冷量直燃機(jī)組價(jià)錢的倍，約為電機(jī)組價(jià)錢的3倍。太陽(yáng)能吸收式機(jī)組價(jià)錢偏高要緊緣故在于集熱器投資較高。據(jù)調(diào)研，單位功率的集熱裝置初投資約為16002000元人民幣/kW。表31所

9、列的價(jià)錢是按太陽(yáng)能承擔(dān)1/3負(fù)荷時(shí)的機(jī)組價(jià)錢為依據(jù)的，若是太陽(yáng)能承擔(dān)負(fù)荷比例更高，設(shè)備投資還會(huì)更大。可見太陽(yáng)能吸收式機(jī)組在機(jī)組投資上比其它兩類機(jī)組相對(duì)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。圖31機(jī)組總投資三方案燃料消花費(fèi)用的對(duì)照分析在年運(yùn)行費(fèi)用中，電費(fèi)和燃料費(fèi)對(duì)方案比較的阻礙最大，而水費(fèi)、人工費(fèi)和保護(hù)治理費(fèi)區(qū)別不大，因此本研究著重對(duì)三方案年燃料消花費(fèi)用做了對(duì)照分析。10008006004002000元萬(wàn)1資投總組機(jī)同時(shí)，考慮到太陽(yáng)機(jī)組總投資圖直燃型（萬(wàn)元）T-電制冷（萬(wàn)元）*太陽(yáng)能（萬(wàn)兀）空調(diào)建筑面積（m2能資源的不均衡性，在分析中又列出了太陽(yáng)能承擔(dān)不同比例負(fù)荷（1/二、1/3、1/4）機(jī)會(huì)組的能花費(fèi)用，從而更好地顯示

10、出太陽(yáng)能利用對(duì)節(jié)約燃料消耗的作用。在分析計(jì)算中，電力按每KWh元計(jì)算；天然氣熱值取10270kcal/Nm3,價(jià)錢為每元；三種方案的燃料消花費(fèi)用的走勢(shì)見圖32。圖3-2顯示，方案甲的年運(yùn)行費(fèi)用始終高于方案乙和方案丙。建筑面積2萬(wàn)平方米以下時(shí)這種差距增加較為緩慢，但高于2萬(wàn)平方米后這種不同呈迅速加大的趨勢(shì)。同時(shí)，太陽(yáng)能承擔(dān)的負(fù)荷比例越大，能花費(fèi)越低，考慮到華北地域太陽(yáng)能資源的情形，目前一樣機(jī)組可做到承擔(dān)1/3負(fù)荷，這大大地節(jié)約了空調(diào)系統(tǒng)燃料的消耗。能夠預(yù)見，隨著一次能源儲(chǔ)量的慢慢減少，能源價(jià)錢會(huì)慢慢上漲，屆時(shí)，太陽(yáng)能空調(diào)所節(jié)省的能花費(fèi)用將更為突出。圖3-2年機(jī)組能花費(fèi)走勢(shì)能源環(huán)境的對(duì)照分析一次能

11、源消耗量的對(duì)照分析以上所做分析僅是經(jīng)濟(jì)方面的，并未涉及三種方案能源消耗量的比較。我國(guó)是一個(gè)能源緊缺的國(guó)家，同時(shí)我國(guó)的各大中型城市的環(huán)境污染已達(dá)到十分嚴(yán)峻的程度。從可持續(xù)進(jìn)展角度上講，研究?jī)H停留在經(jīng)濟(jì)性分析比較上是不充分的，還應(yīng)該從方案對(duì)一次能源消耗量上加以分析比較。本課題對(duì)三方案一次能耗的比較中所取要緊參數(shù)如下：電廠供電效率30%（全國(guó)平均值）；電力輸配效率90%（全國(guó)平均值）；燃?xì)鉄嶂?2998KJ/Nm3;按以上參數(shù)對(duì)三方案各類能源的消耗量進(jìn)行計(jì)算取得的結(jié)果見圖3-3。產(chǎn)元費(fèi)耗能組機(jī)年直燃型（元）一電制冷（元）*1/2太陽(yáng)能（元）一1/3太陽(yáng)能（元）T1/4太陽(yáng)能（元）年機(jī)組能耗費(fèi)線圖空調(diào)

12、建筑面積（m2圖33明確地說(shuō)明，一次能源消耗量的消耗方案甲、方案乙和方案丙依次降低，且隨著建筑面積的增大這一差額迅速增大，幾乎是線形關(guān)系。顯示出太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)在能源消耗方面的優(yōu)勢(shì)。太陽(yáng)能取1/3負(fù)荷為例，其中方案甲的一次能源消耗量是方案丙的倍左右，方案乙與方案丙的一次能耗量比值平均那么在倍左右，相當(dāng)于太陽(yáng)能空調(diào)比夏季用電力空調(diào)制冷和直燃式制冷節(jié)能20%到50%,但能耗比值隨建筑面積的增大在減小。同時(shí)也能夠看出，隨著太陽(yáng)能承擔(dān)負(fù)荷比例的增加，一次能源消耗量明顯減少?？梢娞岣咛?yáng)能利用率對(duì)減少能源消耗有重大的意義。圖3-3一次能源耗量走勢(shì)三種方案對(duì)環(huán)境阻礙的對(duì)照分析最近幾年來(lái)隨著人們環(huán)境意識(shí)的提高

13、，環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)也慢慢納入了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的范圍。環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)是運(yùn)用經(jīng)濟(jì)科學(xué)的理論和方式，研究經(jīng)濟(jì)進(jìn)展和環(huán)境愛(ài)惜的彼此關(guān)系，使經(jīng)濟(jì)活動(dòng)能取得最正確的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，以達(dá)到環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的和諧進(jìn)展。從環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度上看，以往的經(jīng)濟(jì)分析存在專門大的缺點(diǎn)：在生產(chǎn)本錢中，沒(méi)有把環(huán)境本錢考慮進(jìn)去，比如利用能源，沒(méi)有考慮到能源開采對(duì)耕地的破壞；排放廢氣，沒(méi)有考慮到大氣治理所需的費(fèi)用，總之，是一種以捐軀環(huán)境質(zhì)量為代價(jià)獲取高額利潤(rùn)，將隱藏著的繁重費(fèi)用轉(zhuǎn)嫁給社會(huì)的不健全的經(jīng)濟(jì)分析方式。在能源開發(fā)方面，有數(shù)聽說(shuō)明，我國(guó)每生產(chǎn)1萬(wàn)噸煤要損毀2000m2土地，其中1/2是耕地。以煤的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)燒量29308kJ/kg計(jì)算，那么

14、每生產(chǎn)x108kJ的能源要付出1m2土地的代價(jià)。在城市環(huán)境治理方面，目前，城市環(huán)境問(wèn)題主若是燃燒化石燃料引發(fā)的，大氣中SO2、NOx、總懸浮顆粒物和引發(fā)溫室效應(yīng)的CO2大體都來(lái)源于此。世界許多大城市的體會(huì)說(shuō)明，改善大氣污染狀況的全然途徑是改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)。煤、油和燃?xì)獾娜紵锱欧帕恳姳?-2。表3-2煤、油和燃?xì)獾娜紵欧帕繂挝唬呵Э?噸油當(dāng)量排放量燃燒1噸油燃燒（1噸油當(dāng)量）的煤炭燃燒（1噸油當(dāng)量）的天然氣CO2310048002300SO22060NOx6114CO630未燃燒一次能源消耗量.直燃型電制冷1/2太陽(yáng)能1/3太陽(yáng)能株1/4太陽(yáng)能-30-量耗消源能灰02200飛灰00據(jù)表32,考慮

15、我國(guó)的國(guó)情，電力97%來(lái)源于煤炭火力發(fā)電，以耗煤折算用電，以承擔(dān)1/3負(fù)荷太陽(yáng)能空調(diào)為代表，對(duì)三種方案的年消耗能源時(shí)所排放大氣污染物進(jìn)行對(duì)照分析，取1噸油當(dāng)量=*106kJ,咱們可取得：圖34年CO2排放量對(duì)照?qǐng)D35年SO2排放量對(duì)照可見，太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)在減少污染物排放上，有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。以2萬(wàn)平米建筑面積的空調(diào)負(fù)荷為例，利用太陽(yáng)能機(jī)組，比利用直燃機(jī)組年CO2排放減少約8萬(wàn)千克，而比利用電空調(diào)機(jī)組CO2排放減少23萬(wàn)千克。以每1hm2闊葉林天天可吸收CO2,1000千克計(jì)算，那么利用太陽(yáng)能空調(diào)比利用直燃機(jī)組可節(jié)省近的林地，比利用電空調(diào)劑省近的林地面積，其節(jié)省經(jīng)濟(jì)價(jià)值之高難以估算。一樣，以2萬(wàn)平

16、米建筑面積的空調(diào)負(fù)荷為例，利用太陽(yáng)能機(jī)組，比利用直燃機(jī)組年NOx排放減少143千克，比利用電空調(diào)機(jī)組NOx排放減少605千克，排放量別離僅為直燃機(jī)組的62%,為電空調(diào)機(jī)組的28%,污染物排放的減少量驚人?？梢?，太陽(yáng)能空調(diào)制冷節(jié)約了能源，減少了污染物的排放，是名不虛傳的綠色空調(diào)。4結(jié)論及建議結(jié)論(1)進(jìn)展太陽(yáng)能空調(diào)將有利于減緩電力供給，減輕天然氣需求季節(jié)性不平穩(wěn)的壓力，CQ排放量量放空調(diào)建筑面積（m2）圖36年NOx排放量對(duì)照?qǐng)D3-7年飛灰排放量對(duì)照g400.00(300.00200.00100.000.00量放排灰飛)1200000.00g1000000.00(800000.00量600000

17、.00放400000.00郁200000.00O0.00空調(diào)建筑面積（m2）SQ排放量1500.001000.00500.000.00一直燃型-電制冷太陽(yáng)能NO排放量3000.002500.002000.001500.001000.00500.000.00.直燃型電制冷T太陽(yáng)能1%產(chǎn)空調(diào)建筑面積（m2）飛灰排放量T 一直燃型電制冷 T太陽(yáng)能空調(diào)建筑面積（m2）合理利用資源，減少電廠和儲(chǔ)氣設(shè)施的巨額投資，實(shí)現(xiàn)可再生清潔能源利用；(2)將有利于大氣環(huán)境的進(jìn)一步改善，減少CFC等有害制冷媒、煙塵及CO2的排放；(3)將有利于節(jié)約能源。從一次能源消耗的角度比較來(lái)看，大中型建筑物采納吸收式太陽(yáng)能空調(diào)機(jī)組夏日制冷處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。建議(1)改變我國(guó)目前建筑物制冷較單一的形式，盡可能實(shí)現(xiàn)建筑空調(diào)冷源的多樣化。要增強(qiáng)引導(dǎo)，做好宣傳工作，使?jié)撛谟脩舫浞质煜さ綉?yīng)用太陽(yáng)能空調(diào)的重要意義。踴躍推動(dòng)太陽(yáng)能空調(diào)的利用及原有直燃空調(diào)的太陽(yáng)能利用改造，減少對(duì)不可再生能源的消耗。(2)制定鼓舞利用太陽(yáng)能空調(diào)的優(yōu)惠政策，促使其迅速產(chǎn)業(yè)化，形成新興產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟(jì)增加點(diǎn)，成為國(guó)家環(huán)?？萍忌唐坊牡浞?，推動(dòng)本市及國(guó)內(nèi)可再生能源利用事業(yè)進(jìn)展。參考文獻(xiàn)