摘 要：医院生活用水利用量比较大，本文通过实例和理论分析太阳能生活热水系统节能效益，并对其进行研究，得出了太阳能热水应用在医院生活热水上的必要性，能够很大程度上节约资源。

关键词：太阳能 生活热水 蒸汽换热 医院

太阳能作为一种可再生能源，相比煤炭、天然气等不可再生能源利用效率还非常低，但是潜力却很大，可以预见在未来的生活中，其作为能源利用率会逐步提高[1-3]。太阳能热水器已经普遍用于人们的生活中。

一、生活热水使用现状：

我院黄岛院区现在所用生活热水是自来水采用蒸汽换热的方式获得45℃左右的热水，全年平均大约每天需用15吨蒸汽，通过理论计算和市南院区已安装的太阳能热水器所取的节能效果看（2014年在市南院区第二住院部安装太阳能系统20吨，主供第二住院部生活用水，节约天然气锅炉用量：平均每月3千立方，大约节约人民币：1万5千左右），太阳能热水系统还是节能效果比较明显的。

二、可行性分析

按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区：一、二、三类地区，年日照时数大于2000h，辐射总量高于5000MJ/ ^_D_Dd__________řĝϨϨ________________ ^_D_Dd__________řĝϨϨ___________m2，相当于日辐射量3.8-4.5KWh/ m2。

青岛地处北温带季风区域，地理位置北纬36度08分 、东经120度21分属温带季风气候。市区年平均气温12.7℃、，极端高气温38.9℃（2002年7月15日），极端低气温-16.9℃（1931年1月10日）。全年8月份最热，平均气温25.3℃；1月份最冷，平均气温-0.5℃。年平均降雪日数只有10天。青岛海雾多、频，年平均浓雾51.3天、轻雾108.2天。适宜安装太阳能热水系统。

三、太阳能热水系统工作原理

太阳能系统启动前，太阳能现场的水压、电源应该正常，当光照开始后，集热器将太阳能转换为热能，致使集热器联集管内水温不断升高。先进的自动化控制系统会适时检测系统各个部件的工作情况，并根据预设的程序全自动控制系统运行，主要功能运行原理如下：

1太阳能与缓冲水箱温差循环

在晴好天气，缓冲水箱和集热器充满热水后，当集热器内的测温点水温高于贮热水箱温度8℃时，循环水泵自动启动将水箱底部的热水送入集热器，把集热器内部的热水推回水箱，当集热器内的测温点水温高于贮热水箱温度不大于3℃时，循环水泵自动关闭，同样反复运行，逐步将储热水箱内的热水温度逐步提高，此过程完全自动控制。

2换热循环

当储热水箱温度低于缓冲水箱温度3度时，换热循环开启；小于3度关闭。

3变频增压供水

楼底储热水箱通过变频水泵加压供给原有供水系统。

4自动补水

室内有人用水时，水箱内的水位会不断降低，如果等水箱内的水没有时再上水，则无法保证24小时用热水，一般当贮热水箱低于预设水位（80%）时，控制系统将自动开启补水电磁阀，达到设定水位后（100%）自动停止。自动补水功能一般与辅助加热设备联合启动，确保供水水温满足用水使用要求，保证用户24小时不间断使用热水的需求。

四、太阳能热水器安装方案

利用A、B座病房楼楼顶的空间，经实地测算可以安装两台各50吨的太阳能热水器，100吨水箱放在B座负一层，楼顶只放集热器和过度水箱。太阳能所产生的热水全部储存在这个100吨的水箱中，然后再经过蒸汽换热器给病房供给生活热水。通过计算100吨的太阳能热水器平均每天产生的生活热水可以等同于8.63吨蒸汽所产生生活热水量。

太阳能热水系统节能效益分析

1、建立数学模型：

取冬天水温0度，夏天水温20度，全年平均数值大约取10度，冬天升温30度左右，夏天升温60度左右，每天平均升温45度左右，太阳能加热一天升温到55度，所需热量为：

Q w=cm（tend-ta） =4.2×100000×（55-10） =18900000KJ

其中c： 水的定压比热容，此处取4.2KJ/（kg· ℃）；m：水的质量，100000kg；

ta：水的初始温度，10℃；tend：贮热水箱内水的终止温度，55℃；

2、太阳能热水系统与电热水器效益对比

电加热的转化效率一般在90%左右，要产相同能量所需总电能为：

Q电= = =21000000kj

其中 Q：所需热能； ：电的实际转换效率；

电热与热能的换算公式为：1度=1kw·h=3600000j=3600kj

根据以上公式则每天需要电能为：21000000÷3600=5833kwh

电费按 0.89元/kwh ，则需 5833×0.89=5192元

由以上计算可以得出结论：用电热水器加热的热水100（10℃-55℃）吨每天所需电能5833度，在电价为0.89元/kwh的情况下，折合人民币5192元。

由于全国各地的气候条件不同，太阳能的实际使用天数在180天到270之间，这里我们取240天计算（以下同），使用太阳能与使用电热水器相比，太阳能每年可节约费用为5192元/天×240天/年=1246000元/年

3、太阳能热水系统跟蒸汽换热比较

1吨蒸汽（0.8MPA，170℃）焓值为2768.4KJ/KG，1吨蒸汽产生热量2768.4*1000=2768400KJ，除去换热后的高温水热量4.2*1000*80=336000KJ后自来水吸收的热量为2768400-336000=2432400KJ，按照热传递效率大约为0.9计算可以出从10℃升温到45℃的生活用水2432400*0.9/（4.2*1000*35）=14.87吨左右，100吨太阳能保守按一天产生18900000KJ，大约可节约蒸汽18900000/（2432400*0.9）=8.63吨，一吨蒸汽大约260元，每天可节约蒸汽约260*8.63=2245元，一年按240太阳能好用计算：240*2245=538720元。

五、小结：

通过实际考察和相关理论研究，青岛地区安装太阳能生活热水系统用于生活用水的使用，无论是与电热水器还是蒸汽换热技术相比，太阳能热水系统节能效果还是比较明显的。

参考文献

[1] 李传统.新能源与可再生能源技术[M].南京：东南大学出版社，2005

[2] 王长贵，王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京：化学工业出版社，2005

[3] 程雅丽.独立光伏发电系统优化设计[D].天津：天津大学硕士学位论文，2003

作者：张明涛，男，硕士，青岛大学附属医院.闫慧慧，曾聪，青岛大学附属医院.