走進生活熱水

01-29

熱水，可飲可用，對於中國人的重要性，就同陽光和空氣一樣是生活的必需品。即使追溯到我們這個文明的遠古時代，祖先就發現了熱水對於健康的重要性。時至今日，這些優良傳統依舊得到了完美的傳承，在人類步入工業文明的今天，熱水，依舊是日常生活中必不可少的一環。

在展開這個話題之前，我們首先要明確兩個概念，開水和生活熱水。

開水，是指經過加熱達到沸騰的100℃高溫水，用於飲用的熱水；

生活熱水，是指經過加熱後高於常溫（一般40~60℃），用於清潔的熱水。

由於生活熱水的用途更為廣泛，因此下文我們將圍繞生活熱水展開話題，開水則不再展開。

生活熱水的製造

要製造出生活熱水，在人類步入工業文明的今天根本就不是什麼難事，煤氣灶，電熱水器、燃氣熱水器、太陽能甚至現在比較新潮的空氣能熱泵，都可以輕鬆實現，但我們要思考的是，各種能源單價不一，那麼究竟哪一種方式最為經濟節能，並最終實現經濟效益最大化？那好，我們開始定量分析一下。

樣本：冬季，杭州，一壺五升裝（約合五公斤，十斤）的自來水；

目標：將樣本從5℃加熱到60℃；

運用簡單的初中物理知識可知：

所需加熱量Q=5kg*（60℃-5℃）*1kcal/kg·℃=275kcal=1151KJ

也就是說，加熱五升水從5℃到60℃，需要275千卡或者1151千焦，這就W為下面的展開計算提供了分析基礎。我們分別選取了電加熱、液化氣、天然氣、太陽能、空氣能、柴油六種加熱方式，進行定量分析。

各種能源的參數如下（以浙江省杭州市數據為計算依據）：

液化氣 η=55%，低位熱值Q=12000Kcal/Kg，120元/罐（15kg裝）約合8.0元/Kg
天然氣 η=55%，低位熱值Q=8500Kcal/Kg， 3.10元/m3（一檔）3.72元/m3（二檔）
電能 η=95%，低位熱值Q=860Kcal/Kg， 0.568元/kwh（峰）0.288元/kwh（谷）
空氣能 η=350%，低位熱值Q=860Kcal/Kg， 0.568元/kwh（峰）0.288元/kwh（谷）
0#柴油 η=70%，低位熱值Q=10200Kcal/Kg，6.82元/升約為8.22元/Kg

備註：

常見家用雙眼煤氣灶不管採用天然氣還是液化氣，效率基本在55%左右；
電價和天然氣價均為民用第一檔，以一個完整年來看，用電量很容易上升達到第二檔，煤氣僅僅用於煤氣灶和熱水器的話很難達到第二檔，因此長遠來看用白天峰電加熱比天然氣貴，用夜晚谷電加熱比天然氣便宜；
太陽能嚴格說不能是完全免費，控制系統要消耗電能，但數值極小；

加熱成本的分析

成本=能源單價*275/（發熱量*熱效率），代入之前各項參數，我們得到了以下結果：

液化氣 8X275/(12000X0.55)=0.333元
天然氣 3.1X275/(8500X0.55)=0.182元（一檔）
電能 0.568X275/(860X0.95)=0.191元（峰） 0.288X275/(860X0.95)=0.097元（谷）
空氣能 0.568X275/(860X3.5)=0.052元（峰） 0.288X275/(860X3.5)=0.026元（谷）

0#柴油 8.22X275/(10200X0.7)=0.317元

結論

一，理想情況下，太陽能是當之無愧的首選，一次投入，幾乎免費運行，但是缺點就是：a，看天吃飯，尤其是中國幅員遼闊，日照情況千差萬別。b，壽命偏低，中國幅員遼闊，水質千差萬別，不處理的話，基本三年內發熱管都是水垢，沒法使用。因此在日照充分（浙江乃至整個華東都屬於日照不充分區域，見下圖），並且配有水處理裝置的前提下，應列入首選；

二，空氣能熱泵作為新興的能源方式，效率高，運行費用低，不受天氣影響，適應全國各地，一經面世就獲得了市場的好評和讚譽，當然現階段市場的認知度還是不夠。該能源應該是今後的主要發展方向；

三，電加熱作為最常規的能源，最大的優點就是方便靈活，通過定量分析可知成本比空氣能高出近四倍，個人建議小體量的熱水需求可以在夜晚谷電階段使用；

四，不管用何種燃料通過燃燒方式製造生活熱水，成本偏高，在現有家用灶具效率短期無法突破的前提下，個人建議盡量不用；

對未來的思考

千萬之家認為：單一能源相對落後，多重能源（滿足清潔、可再生、高效三個條件）的組合才是未來的發展之道，合理的設備選型、精確的控制才是實現低成本運行的關鍵，以下圖為例，在國內個別項目中，已經實現了太陽能、空氣能、燃氣鍋爐混合配置，節能最大化的原則編程啟動，運行後，混水泵站不斷採集來自室內外的氣象參數，加以比較，併合理調節比例，最終實現節能與經濟最大化。當然，這也是我們千萬之家始終前進的方向。