南方住宅太阳能热水器的技术经济性分析

【摘要】： 太阳能有着普及、绿色环保、可持续利用等优越性。太阳能利用是各国可持续发展战略的重要内容、改善能源消费结构的主要技术手段。另外,我国住宅生活热水用能远低于发达国家,农村低于城镇;随着人民生活水平的提高,热水器日益成为绝大多数家庭的必需品,同时热水需求量将持续上升。 从节能、环保和可持续发展角度,必须普及和推广使用太阳能热水器。与常规热水器相比,太阳能热水器是否具有竞争力,主要取决于其技术经济性。本文针对三口之家的典型住宅的热水供应,对太阳能资源条件相对较差的南方地区自然循环太阳能热水器的热性能进行逐时模拟,并在此基础上进行技术经济性分析。研究成果为优化太阳能热水器设计、提高节能收益、普及和推广使用太阳能热水器、引导热水器技术进步和市场发展提供参考。研究的具体内容包括: (1)以福州典型气象年逐时气象数据为基础,对平板型太阳能热水器的热性能进行逐时模拟。分析集热器面积、集热器瞬时效率曲线对平板型太阳能热水器热性能和经济性的影响,对比分析了平板型太阳能热水器与常规热水器的经济性,以及能源价格体系对不同类型热水器经济性的影响。结果表明,在当前能源价格体系下,当集热器面积为4 m2时,系统的综合能源价格现值达到最小,为0.283元/(kW·h),此时系统的年平均太阳能保证率为62.65%。平板型太阳能热水器在福州地区具有很强的综合竞争力,其综合能源价格现值显著低于常规热水器,经济效益显著。随着能源价格的提升,太阳热水器的经济性优势更加显著。 (2)以福州典型气象年逐时气象数据为基础,对平板型和全玻璃真空管太阳能热水器的热性能进行逐时模拟。分析集热器面积对全玻璃真空管太阳能热水器热性能和经济性的影响,并对比分析平板型和全玻璃真空管太阳能热水器的技术经济性。结果表明,在当前能源价格体系下,对于全玻璃真空管太阳能热水器,当集热器面积为3 m2时,系统的综合能源价格现值达到最小,为0.330元/(kW·h),此时系统的年平均太阳能保证率为61.81%。相比于全玻璃真空管太阳能热水器,平板型太阳能热水器具有竞争力。相比于常规热水器,全玻璃真空管太阳能热水器具有良好的经济性优势。 (3)以南方14个代表城市典型气象年逐时气象数据为基础,对平板型太阳能热水器的热性能进行逐时模拟。对平板型太阳能热水器的热性能进行逐日分析,并对比分析平板型太阳能热水器在不同城市的热性能和经济性。结果表明,平板型太阳能热水器在我国南方能获得良好的热性能和经济潜力。在当前的能源价格体系下,当集热器面积为4 m2时,大部分地区平板型太阳能热水器的年平均太阳能保证率超过50%,同时综合能源价格现值达到最小。 (4)基于前面分析,以福州为代表,将不同类型热水器的年度能源消耗量折算成标准煤(一次能源耗量),并对比分析平板型太阳能热水器与常规热水器的节能效益和环境效益。结果表明,太阳能热水器具有明显的节能和环保效益。 【关键词】：中国南方 太阳能热水器 技术经济性 集热器面积 综合能源价格
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK515
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 第1章 绪论10-28
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 国内外太阳能热水器研究现状13-23
• 1.3 太阳能热水器的经济适用性研究23-25
• 1.4 课题研究内容25-27
• 1.5 本章小结27-28
• 第2章 太阳能热水器热性能预测模型及经济性评价方法28-39
• 2.1 研究对象28-29
• 2.2 太阳能热水器性能预测数学模型29-37
• 2.3 综合能源价格方法37-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第3章 平板型太阳能热水器的技术经济性分析39-53
• 3.1 模拟的条件及影响系统热性能和经济性的几个变量39-40
• 3.2 集热器面积的技术经济性分析40-43
• 3.3 不同类型热水器的经济性对比43-45
• 3.4 集热器瞬时效率曲线的技术经济性分析45-51
• 3.5 本章小结51-53
• 第4章 全玻璃真空管太阳能热水器的技术经济性分析53-59
• 4.1 模拟的条件53-54
• 4.2 集热器面积的技术经济性分析54-56
• 4.3 全玻璃真空管与平板型太阳能热水器热性能和经济性对比56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 南方平板型太阳能热水器的热性能和经济潜力59-71
• 5.1 模拟的条件59-61
• 5.2 太阳能热水器的逐日分析61-62
• 5.3 太阳能热水器在不同城市的热性能对比62-64
• 5.4 太阳能热水器在不同城市的经济性对比64-69
• 5.5 本章小结69-71
• 第6章 太阳能热水器节能和环境效益分析71-74
• 6.1 概述71
• 6.2 节能效益分析71-72
• 6.3 环境效益分析72-73
• 6.4 太阳能热水器存在问题探讨73
• 6.5 本章小结73-74
• 第7章 结论与展望74-77
• 7.1 研究结论74-76
• 7.2 工作展望76-77
• 参考文献77-86
• 符号说明86-88
• 攻读硕士学位期间发表论文目录88-89
• 致谢89

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