太阳能调研报告

太阳能与锅炉结合可行性报告
目前，我们大量利用常规能源，主要以煤、油、气、水。

长期以来，由于忽略了对环保、节能的重视，我们已经对生态环境造成了严重的破坏。

另外，随着全球经济的发展，作为不可再生能源，它们不可能长期满足人类的需求。

为了不致使人类在未来的时代遭受能源匮乏的威胁，现已有不少国家在探索新能源的开发，太阳能便是其中之一，据专家预测：太阳能很可能成为这个世纪人类的主要能源。

众所周知，太阳能取之不尽，用之不竭，充分利用太阳能，可以有效的减少煤、油、气、电等常规能源的消耗量，而常规能源的消耗所带来的对人类生存环境的破坏和污染是人所共知的事实，另外，“温室效应”是全世界共同关注的问题，尽量减少二氧化碳是降低全球温度最有效的途径，因此，我们有必要控制常规能源的利用，积极开发新能源。

据有关部门公布的统计数据，每平方米太阳能热水器每年可节约标准煤139千克，减少二氧化硫5.8千克，减排烟气16立方米。

根据在大阪召开的世界太阳能会议，大家一致认为以目前全球经济发展的速度计算，常规能源很难长期满足人类的需求，因此，有必要普及太阳能，走一条可持续发展得道路，同时，他们对未来30年太阳能的运用气前景和市场规模进行了展望：太阳能作为新能源有着很强的生命力，随着人们环保、节能意识的提高，太阳能将会占据越来越大的市场。

在我国，尚不足1%的家庭使用，而在国外，太阳能已得到广泛的应用：塞浦路斯和以色列分别为1平方米/人和0.7平方米/人，在日本有40%的家庭使用太阳能，因此，我国对太阳能市场需求容量非常巨大。

现在，我国建设部已将太阳能建筑应用作为建筑节能列入建筑节能“九五计划和2010年计划中”，并积极筹备、酝酿实施“中国住宅阳光计划”以达到太阳能在住宅建筑中的应用，以住宅建筑市场为导向，以太阳能产业为依托，大力协同共同促进太阳能热利用技术与设备在住宅建筑中的应用，最大限度减少能源消耗、减少环境污染，改善和提高人们的居住功能与生活水平。

相对于常规能源，尽管太阳能具有很大优势，但是它存在固有缺点：负荷调节差，占地大，受日照、地域影响大。

因此，纯粹依靠太阳能来满足采暖、洗浴等作用，这是不现实的。

对于燃油、燃气、电锅炉等常用锅炉，它具有负荷调节好，热值大。

如果我们把两者相互结合，投放在郊区市场，这样既减少运行费用，又控制了系统的有效运行；既能适用于户式集中热水供应，又能适用于住宅小区的集中热水供应，是一种新型的、节能环保性产品，它具有很强的市场竞争力。

1、太阳能与锅炉结合的工作原理
太阳能与锅炉结合只是将太阳集热器与锅炉结合成一体，使得通过太阳能集热器获取太阳能等低位热能。

它主要由太阳能集热器、温差循环泵、蓄热水箱、辅助加热器、管道循环泵等部件组成，如图1a、1b所示。

工作原理如下：
a、水箱水位控制，传感器1检测水箱水位水温，上水、关水可自动也可手动。

留
有上水同步增压泵驱接口。

b、温差循环系统，当集热器中温度（传感器2检测，控制仪可显示）高于水箱温
度，温差达到5度（可设置）时自动开启循环泵，将热水压入保温水箱，当温
差降到5度（可设置）时停泵，控制仪有开泵时间保护程序，为方便调试可手
动开泵。

c、辅助加热器，可保持锅炉常规系统的控制，通过自动（或手动）设置锅炉出水
温度进行控制。

d、管道循环泵设有管道热水循环功能，控制循环泵，实现了一开就有热水。

e、冬季防冻，为防止冬季集热器、循环泵及管道、阀门冻坏，可以定时作水流循
环
2、太阳能与锅炉结合的工作原理锅炉结合的技术特点（与常规锅炉相比）
a、它效率高、运行成本低
由于常规炉利用自来水或系统回水加热，能量的来源完全来自于燃料能量的转化。

如果利用太阳能集热器收集免费低品质太阳能，这样，减少了燃料的
消耗，又降低了锅炉的运行时间，提高了锅炉效率。

b、节能、环保、使用寿命长
由于过去人们对燃料的滥用以及环保意识的薄弱，国家每年发费巨资进行环保改造。

通过对太阳能的利用，我们可以减少烟气的排放量，应用太阳能可
以节约大量用于生产低温热水的优质能源，实现能源的合理利用和可持续发展，
同时可缓解由于化石燃料的消耗而造成的环境污染问题。

同时锅炉运行时间的
减少，延长了锅炉寿命。

图1a
图1b
1c 图
3、经济性分析
锅炉与太阳能结合大致可分为两种系统：采暖系统、生活热水系统。

采暖系统，北京采暖季节为11月~3月，但是太阳能集热器受日照的影响，相对而言，它处于一个“淡季”。

作为太阳能集热器，它是一个周期性集热装置，而且负荷调节性差，对于一个持续供热系统，太阳能集热器将会受到很大限制。

如果太阳能集热器要达到一定效果，我们势必增大采光面积，这样造成初次投资过大，占地面积过多。

所以，对于采暖系统，我们不宜采用太阳能集热器。

生活热水系统，一般来说，它具有一个相对固定的周期，与日照时间基本吻合。

对于郊区，系统负荷不会很大，地域也比较充足，一个中等太阳能集热器就起到明显的效果。

根据广大生产厂家实践证实，太阳能集热器（真空玻璃管式）一天热负荷为4000cal/m 2左右，工程造价1400元/m 2左右。

北京地区能源的单位热值和价格见表1。

表1 北京地区能源的单位热值和价格
辅助能源
天然气 0#柴油 电 电（低谷电） 城市煤气 市场售价
1.7元/米3 3.24元/kg 0.44元/kWh 0.2元/kWh 1.2元/米3 单位标准热值
35.2MJ/Nm 3 43.5 MJ/kg 3.6MJ/ kWh 3.6MJ/ kWh 16.7MJ/Nm 3 单位低热值的价格（b ）
0.048元/MJ 0.074元/MJ 0.122元/MJ 0.056元/MJ 0.072元/MJ 所配锅炉效率 （η） 0.88 0.87 0.97 0.97 0.85 假如系统配用100m 2 太阳能集热器。

年均产热量：
51002.51000
4000100300186.41000⨯=⨯⨯⨯==kNSq Q MJ/年 k------------ 一大卡相当于4.186千焦
N----------- 年平均日照天数，一般取为300 天
S------------ 太阳能集热器接收面积 m 2
q------------ 单位面积日平均吸热量 kcal/天
太阳能工程总造价：
1414.0100=⨯==SW Y 万元
W-----------单位面积工程造价 万元
年节省燃料费（见表2）：
ηηb
Qb
Yr 51002.5⨯==
表2
辅助能源 天然气 0#柴油 电 电（低谷电） 城市煤气
年节省燃料费 27382元/年 42699元/年 63138元/年 28981元/年
42522元/年 附注：1、此表以太阳能年平均产热量换算成辅助能源消耗量所得。

2、考虑到太阳能集热器的不稳定性，辅助热源浴常规系统使用锅炉容量一致， 因此在这只考虑运行
费用。

一般来说，太阳能集热器使用寿命为10年，总节省燃料费（见表3）：
表 3
辅助能源 天然气 0#柴油 电 电（低谷电） 城市煤气 10年节省燃料费
273820元 426990元 631380元 289810元 425220元 由上可见，如果单独采用辅助能源，每年额外耗费的运行费用是可观的，尽管太阳能集热器加大了投资费用，但是我们可以在很短的周期进行回收（见表4）。

年节省燃料费
Y n = 表 4
辅助能源 天然气 0#柴油 电 电（低谷电） 城市煤气 太阳能集热器投资回收年限（n ）
5.1年 3.3年 2.2年 4.8年 3.3年 拷除设备投资回收年限，在很长一段时间内，我们可以得到相当大的经济效益，也就是说，我们可以得到极高的投资回报率（见表5）。

10110）（年节省燃料费用α+=Y
α----------投资年增长率
表 5
辅助能源
天然气 0#柴油 电 电（低谷电） 城市煤气 太阳能集热器投
资年增长率（α） 6.93% 11.8% 16.3% 7.47% 12.5% 据上述分析，太阳能与锅炉相结合在技术上是可行的，而且给用户节省大量的燃料费用，因此，太阳能与锅炉结合必将具有良好的竞争力。