內(nèi)蒙古包頭地區(qū)熱水器節(jié)能實用方案探討
隨著生活水平的提高，人們對生活熱水供應(yīng)質(zhì)量的要求越來越高。以內(nèi)蒙古包頭地區(qū)為例，大部分居民安裝生活熱水器的主要形式為太陽能熱水器，電熱水器，燃?xì)鉄崴鳎瑹岜脽崴鬟@么幾種類型，通過對這幾種熱水器的特點，一次性投入以及運行費用的比較，選出針對內(nèi)蒙古包頭地區(qū)最為適合的熱水供應(yīng)系統(tǒng)方案，并提出一個節(jié)能且實用方案僅供參考。
內(nèi)蒙古包頭地處內(nèi)蒙古高原陰山南麓，地勢平坦，陽光充足，日照時間長，冬季寒冷，空氣干燥，居民對家庭熱水的質(zhì)量敏感性更高。
1 包頭地區(qū)熱水器特點分析：
1.1 太陽能熱水器
太陽能熱水器是一種環(huán)保，節(jié)能，壽命高，無污染的天然綠色能源，在海拔較高的包頭地區(qū)為人們普遍使用的一種熱水設(shè)備，但是其受天氣影響巨大，陰雨天熱水不足，甚至沒有熱水，由于冬天寒冷管道易凍結(jié)且加熱時間很長，在最冷的兩個星期內(nèi)基本上兩到三天才可以加熱好一箱水，同時容易結(jié)水垢，使用藥劑進行清洗時間長，效果差，這給使用帶來不便。
1.2 燃?xì)鉄崴?/span>
包頭市有豐富的天然氣供應(yīng)，并且有包鋼焦化廠還可以提供大量的人工煤氣，相對使用燃?xì)鉄崴鞲鼮榻?jīng)濟。市售的燃?xì)鉄崴鳠嵝矢�、加熱速度快、溫度調(diào)節(jié)穩(wěn)定、可多人連續(xù)使用，也占領(lǐng)了一部分市場。但是由于使用管理不善，可能造成燃?xì)庵卸荆惭b環(huán)境要求較高。
1.3 電熱水器
電熱水器具有安全性能較高，能量潔凈，安裝簡單，使用方便等優(yōu)點被廣泛使用。但是容積式的體積大浪費空間，預(yù)熱時間長，不能連續(xù)使用：即熱式的雖然效率高體積小，可以即開即熱，可連續(xù)使用，但是對線路要求高，熱水流量不是很大，也是家用熱水器的首選。
1.4 熱泵熱水器
熱泵熱水器是今年來興起的一種綠色能源，其使用成本低，節(jié)能、環(huán)保、安全；安裝方便，無需特別的安裝位置要求；熱水輸出溫度恒定。但是其水箱較大，需要一定的安裝空間；受環(huán)境溫度限制，北方冬季使用仍須電輔助加熱；售價較高。包頭地區(qū)目前推廣使用較少。
2 單獨運行費用分析數(shù)據(jù)取用
2.1 現(xiàn)以包頭市區(qū)一家三口為例，估算家庭熱水供應(yīng)的年運行費用
1）所有上述熱水器只計一次性投入費用和年運行費用，其中的維護保養(yǎng)費用不計；
2）一次性投入價格為包頭2012年市場調(diào)查得到；
3）熱水器能效比及規(guī)格根據(jù)網(wǎng)絡(luò)搜索按平均水平計算；
4）數(shù)據(jù)如下：
電的熱值860Kcal/Kg，熱效率95%，電價0.43元/Kg；
管道煤氣熱值10800Kcal/Kg，熱效率70%，折算氣價1.0元/Kg；
天然氣熱值6480Kcal/Kg，熱效率75%，折算氣價1.3元/Kg；
空氣源熱泵熱水器熱值860Kcal/Kg，熱效率350%，電價0.43元/Kg。
管道煤氣熱值10800Kcal/Kg，熱效率70%，折算氣價1.0元/Kg；
天然氣熱值6480Kcal/Kg，熱效率75%，折算氣價1.3元/Kg；
空氣源熱泵熱水器熱值860Kcal/Kg，熱效率350%，電價0.43元/Kg。
2.2 運行費用估算
1）水的定壓比熱容，應(yīng)取C=4.186kJ/（kg•℃）=1kcal/（kg•℃）。
2）熱負(fù)荷計算式：Q=CLρ（Tr-T1）kcal
式中：Q-平均小時熱負(fù)荷，kcal；
L-每天用水量，L/d；
Tr-熱水溫度，℃；55-70℃，取60℃；
T1-冷水計算溫度，℃；5-15℃，取10℃；
C-水的定壓比熱容，4.186kJ／（kg•℃）；
Ρ-水的密度，取1000kg／m3。
L-每天用水量，L/d；
Tr-熱水溫度，℃；55-70℃，取60℃；
T1-冷水計算溫度，℃；5-15℃，取10℃；
C-水的定壓比熱容，4.186kJ／（kg•℃）；
Ρ-水的密度，取1000kg／m3。
3）一家三口年用水量：
50*3*365L=54750L=55噸
將家庭年用水55噸10℃的水加熱到60℃
Q吸熱=1kcal/（kg•℃）×55t×1000×（60-10）℃=2750000kcal/年
將家庭年用水55噸10℃的水加熱到60℃
Q吸熱=1kcal/（kg•℃）×55t×1000×（60-10）℃=2750000kcal/年
4）每年的運行費用比較：
電熱水器：2750000÷860÷0.95×0.43=1447元/年；
管道煤氣熱水器：2750000÷10800÷0.70×1.0=364元/年；
天然氣熱水器：2750000÷6480÷0.75×1.3=735元/年；
空氣源熱泵熱水器：2750000÷860÷3.5×0.43=393元/年。
管道煤氣熱水器：2750000÷10800÷0.70×1.0=364元/年；
天然氣熱水器：2750000÷6480÷0.75×1.3=735元/年；
空氣源熱泵熱水器：2750000÷860÷3.5×0.43=393元/年。
5）上述熱水器單獨運行費用一覽表：
熱水器名稱一次性投入（元）年運行費用（元/年）十年費用總計
（元）特點
太陽能熱水器（150L） 3000-4000（取3000）無 3000 一次投入
永久受益
管道煤氣熱水器 3000-4000（取3000） 364 6640 費用低廉
局限性大
燃?xì)鉄崴?/span> 2000-3000（取2000） 735 9350 費用低廉
應(yīng)用廣泛
電熱水器（50L容積式，2000瓦） 2000-3000（取2000） 1447 16470 費用大
清潔可靠
熱泵熱水器（空氣源150L） 5000-6000（取5000） 393 8930 費用低廉
體積碩大
環(huán)境要求
熱水器名稱一次性投入（元）年運行費用（元/年）十年費用總計
（元）特點
太陽能熱水器（150L） 3000-4000（取3000）無 3000 一次投入
永久受益
管道煤氣熱水器 3000-4000（取3000） 364 6640 費用低廉
局限性大
燃?xì)鉄崴?/span> 2000-3000（取2000） 735 9350 費用低廉
應(yīng)用廣泛
電熱水器（50L容積式，2000瓦） 2000-3000（取2000） 1447 16470 費用大
清潔可靠
熱泵熱水器（空氣源150L） 5000-6000（取5000） 393 8930 費用低廉
體積碩大
環(huán)境要求
6）單獨運行的熱水器經(jīng)濟比較：
從上表中可以看出太陽能熱水器是最經(jīng)濟的一款，而電熱水器的運行費用最大，熱泵熱水器雖然運行費用較低，但其體積大運行溫度有要求等因素不為人們所接受，管道煤氣和天然氣運行費用比較節(jié)省，但燃燒后會形成一定的污染。從環(huán)保，運行費用等因素綜合考慮，使用太陽能熱水器為主，其他熱水器輔助加熱的方式聯(lián)合供水，是一個比較好的辦法。
3 熱水器聯(lián)供費用估算：
1）通過比較知道，綜合考慮上述熱水器以太陽能最為環(huán)保經(jīng)濟，其次為燃?xì)鉄崴鳎俅螢闊岜脽崴�，最后為電熱水器，為了能夠最大程度的做到家庭熱水器的環(huán)保節(jié)能，可以選用以太陽能熱水器為主，其他熱水器輔助加熱的方法來降低使用成本。
2）熱水器聯(lián)供費用：
①根據(jù)包頭地區(qū)太陽能有效利用天數(shù)226天，陰雨天139天計算。
②聯(lián)供費用一覽表：
熱水器名稱一次性投入（元）年運行費用（元/年）十年費用總計
�。ㄔ�/年）
太陽能+電熱水器聯(lián)供 5000 896 13960
太陽能+管道煤氣聯(lián)供 5000 225 7250
太陽能+燃?xì)鉄崴髀?lián)供 5000 455 9550
太陽能+熱泵熱水器聯(lián)供 8000 243 10430
電熱水器+燃?xì)鉄崴髀?lián)供 5000 1351 18510
�。ㄔ�/年）
太陽能+電熱水器聯(lián)供 5000 896 13960
太陽能+管道煤氣聯(lián)供 5000 225 7250
太陽能+燃?xì)鉄崴髀?lián)供 5000 455 9550
太陽能+熱泵熱水器聯(lián)供 8000 243 10430
電熱水器+燃?xì)鉄崴髀?lián)供 5000 1351 18510
3）比較：
①熱水器聯(lián)供運行與單獨運行相比較，運行費用大幅降低，而且隨著時間的推移這種優(yōu)勢會非常明顯；
②熱水器單獨運行不能保證用水的安全性，尤其是太陽能的有效利用天數(shù)一年中只能維持三分之二，電熱水器能耗太高，燃?xì)饽芎母哂形廴静画h(huán)保，空氣源熱水器雖然較為經(jīng)濟，但是由于其工作環(huán)境要求在-5℃--40℃，不適合包頭地區(qū)使用，另外其碩大的體積也是一個不被家庭用戶接受的主要理由。
③聯(lián)供方案中，雖然一次性投入增加，但是其充分利用了太陽能作為主要能源，清潔環(huán)保，同時使用較為經(jīng)濟的燃?xì)庾鳛檩o助能源，可以充分保證家庭熱水的連續(xù)大量供應(yīng)。
4 結(jié)論
經(jīng)以上述比較，使用太陽能熱水器加燃?xì)鉄崴髀?lián)合供水既顧全了環(huán)保的要求，又充分考慮了經(jīng)濟實惠，是一種很好的節(jié)能方案。尤其是包頭市依托包頭鋼鐵公司，相當(dāng)大的一部分居民可以使用管道煤氣，可以得到更大的實惠。雖然使用燃?xì)鉄崴饔幸欢ǖ奈ｋU，但是近幾年來隨著人們生活水平的提高居住條件的改善，熱水器的布置越來越容易，只要空間適宜通風(fēng)良好，使用燃?xì)鉄崴鬟�是非常安全可靠的。