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太空水新能源熱水設備的研究

何一民

摘要：能源是人類賴以生存的寶貴資源，資源的保護和節(jié)約使用，正是人類文明和科技進步的象征。本文介紹一種新型能源設備—太空水新能源熱水設備，它將太陽能熱水器、空氣能熱水器、廢水能熱水器三種熱水器進行合理的配制，優(yōu)勢互補，從而可解決目前太陽能熱水器、空氣能熱水器受天氣影響無法提供熱水及高溫生活廢水未得到很好的利用的問題。使用此設備，我們就能在日常生活的點滴中大大節(jié)省能耗，減少污染。

關鍵詞： 背景  能耗   工作原理   價值

1.  項目背景

1.1 熱水使用情況

隨著國家經濟發(fā)展，人民生活水平不斷提高，生活熱水是人民生活的必須消耗品，生活熱水在人民生活中用量越來越大，這里主要包括家庭個人和賓館客人的熱水消耗。

1.1.1  家庭個人，耗熱水3.66噸/人/年。全國總量為：20.3億噸/年。

根據浙江省2008年人口統(tǒng)計，總人口5056萬左右，城鎮(zhèn)人口2882萬左右，按城鎮(zhèn)人口的55%的人喜歡洗熱水澡，每人三天洗一次，平均每次用熱水30升左右，每人每年用熱水量是3.66噸，居民生活熱水用量一年是5801.5萬噸。全國居名熱水的使用量，至少擴大35倍，全國年耗熱水量為20.3億噸。

1.1.2賓館客人，浙江地區(qū)耗熱水678萬噸/年。全國總量為：2.35億噸/年。

根據浙江省2008年旅游飯店協(xié)會和省旅游局的統(tǒng)計，浙江省有各類住宿設施19500多家，客房數70萬間，其中星級飯店1030家，客房10萬多間。星級飯店中有五星級18家，四星級102家，三星級400家，二星級817家，一星級225家�？头柯�65%計算，每天有88.4萬客人，70%客人要洗澡，平均每人用熱水30升，計1.856萬噸/天，共為678萬噸/年。全國年耗熱水量為2.35億噸。

由此，按照家庭個人和賓館客人，全國全年耗費熱水量為：20.3億噸+2.35億噸=22.65億噸。

1.2 各種設備的總耗能情況

目前，產生熱水的設備有電熱水器、燃油熱水鍋爐、太陽能電熱水器等，使用的熱源為：電、柴油、天然氣等。這種設備和熱源產生的熱水占83.6%。按照全國全年總耗熱水22.65億噸計算，由這些設備和熱源產生的總熱水量為18.935 億噸。下面的表格為各設備的能耗對照，見表一。

表一    一年熱水耗能對比表（以每噸水15度—60度，所需熱能45000大卡）

可以看出：

1.2.1與使用電為熱源的設備相比。太空水新能源熱水設備，耗費的總電量要大大低于。年節(jié)省電量在150億度到900億度不等；

1.2.2與使用天然氣為熱源的設備相比。天然氣是一種優(yōu)質能源，它應該用于幾百度或上千度生產領域，不應該為生活，熱水只需55度—60度低熱領域，其實是一種很大的浪費。從環(huán)保低碳經濟角度來講，122.13億立方天然氣去發(fā)電，每立方可發(fā)電4.5度，可發(fā)電549.585億度電。用太空水新能源熱水設備也就節(jié)省了相當于450億度的電；

1.2.3耗能的減少，意味著污染的減少。每年，使用太空水新能源熱水設備能減少至少150億度的電量，將極大地減少二氧化碳排放量。

2. 太空水新能源熱水設備工作原理

    2.1熱能去向

生活熱水使用，人用它洗澡，使用后熱水熱能去向：

2.1.1        是在洗澡時熱量從空氣中蒸發(fā)三分之一；

2.1.2是在洗澡時熱水沖在人身上后流入衛(wèi)生間的廢水管內流入市政的廢水管網。

2.2太空水新能源熱水設備的工作原理

太空水新能源熱水設備是一種新型能源設備，該系統(tǒng)包括空氣能熱水設備、太陽能熱水設備、循環(huán)水泵、儲水裝置、用戶使用閥門、水管、廢水能熱量回收設備；廢水能熱量回收裝置包括廢水能電磁閥門、廢水能熱水器、廢水池、廢水能潛水泵；廢水能熱水器通過換熱將廢水的高溫轉到水箱中以備生活用水使用，本實用新型將太陽能熱水器、空氣能熱水器、廢水能熱水器三種熱水器進行合理的配制，優(yōu)勢互補，從而可解決目前太陽能熱水器、空氣能熱水器有時受天氣影響無法提供熱水及高溫生活廢水未得到很好的利用的問題。

2.2.1太陽能熱水器

在大自然的氣溫在+10度以上，晴天有太陽時，用太陽能把水曬熱后通過連接管道和水泵把熱水儲存到熱水箱（保溫）。

2.2.2廢水能熱水器。

在氣溫+10度以下的陰、雨天和夜里就沒有熱能給水，也就沒有熱水時，就啟動廢水能熱泵機組，洗澡洗下來的廢水儲存到地下的一個廢水池，在廢水池內裝上一個潛水泵與廢水能熱泵機組連接，廢水能熱泵工作時把廢水池中的熱能吸收，通過廢水能熱泵工作產生高壓高溫，把這熱能又回收到新的自來水里變成新的熱水，這樣一個過程，它用電和熱能比是650%，所以1噸水（15度-60度）加熱需45000大卡=51.3千瓦×熱效率650%=7.9度電。

2.2.3空氣能熱水器

在廢水池里沒有廢水時,或水溫度低于+2℃時，沒有可能吸收熱能時就啟動空氣熱能泵熱水器，空氣能熱水器是一種利用空氣能的蓄能式熱水,通過機組的翅片里的銅管內的氟里昂蒸發(fā)產生低溫，比不自然的氣溫低10度左右，在外面，風扇把翅片里的空氣進行流動，大自然的溫度自然地傳到銅管內的氟里昂變成氣化，通過壓縮機工作，生產高壓高溫氣，通過銅管到熱水箱里的傳熱傳給熱水箱里的自來水，就這樣，水箱水轉變成熱水。

2.2.4三者結合的優(yōu)勢

1）一年365天根據氣象資料有200天左右可以太陽能解決熱水問題。

2）還有165天80%可以用廢水能解決熱水問題，每噸水的用電7.9度,165天的80%=132天×7.9度=1042.80度。

3）還有20%是靠空氣能熱泵熱水器支完成解決問題,一般缺少熱能的時間往往是冬天,大自然氣溫比較低，用熱水量多,所以只能用空氣能熱水器補充熱能,在冬季時空氣能熱水器的能耗熱效比是200%,165天的20%是33天,53.87÷200=每噸熱水的用電是26.955度,33天×26.955度=888.90度,一年365天/噸,一年的用電是空氣能熱水器的用電和廢水能熱水器的用電相加÷365天,一年的平均每噸每天熱水的用電量5.29度電。

3．太空水新能源熱水設備使用的經濟和社會價值。

3.1經濟價值

從經濟的角度算，例如:一個賓館飯店，平均每用熱水量是100噸，它的投入太空水熱水設備造價是360萬元，現(xiàn)在用天然氣燒熱水的成本是每噸27元左右×每天100噸×365天=98.55萬元/年，如果太空水熱水設備的成本是每噸7.8元，780元/天×365天=28.47萬元；這樣每年可節(jié)省成本70.00萬元，360萬元÷70.00萬元=5年多回收投入成本。

到2025年前改造現(xiàn)狀的65%前提下, 18.935億噸×65%=12.308億噸÷365天/年=337.2噸/天，太空水新能源熱水設備的配制是按每天平均用量的1.5倍,337.20萬噸/天×1.5=505.8萬噸/天，通過15年時間達到目標,每年設備投入量33.72萬噸,每噸熱水設備投入造價3.6萬元左右，總需121.392億人民幣設備改造費。十五年里改造太空水熱水設備經濟性對比如表二。

表二   十五年里改造太空水熱水設備經濟性對比

2.社會價值。

從社會效應角度,如果在國家政府的政策大力支持下和全國人民在低碳經濟和循環(huán)經濟的概念下。使用太空水新能源熱水設備，能大大節(jié)省能耗，并減少包括二氧化碳在內的污染物的產生。節(jié)省每100度電可以少排放二氧化碳78.5千克，（每立方天然氣發(fā)電4.5度，每公升柴油發(fā)電9.926度），按照十五年里邊改造邊使用太空水熱水設備環(huán)保、低碳的效果對比如表三。

表三  使用太空水熱水設備與其它設備環(huán)保、低碳的效果對比

由表可以看出，使用新型的太空水熱水設備，較之其它設備，大大減少了二氧化碳的排放量。此設備的推廣使用對資源的高效率利用，以及對生活環(huán)境的保護，給出了更為積極、有效的創(chuàng)新措施，具有很高的社會價值。

                                                  2010年10月