摘要：目前居民生活熱水供應(yīng)選用的家用熱水器形式多樣，本文依據(jù)蘇州最新的水、電、氣價(jià)格，分析計(jì)算不同熱源的家用熱水器在能耗與使用費(fèi)用上的差異，追根溯源到一次能源消耗與CO2排放情況，通過對(duì)比為用戶選擇節(jié)能環(huán)保的家用熱水器提供依據(jù)。
　　關(guān)鍵詞：電熱水器、天然氣熱水器、空氣源熱泵熱水器、能耗、CO2排放、使用費(fèi)用
　　Abstract: at present, the residents living hot water supply of chosen household water heater variety, according to suzhou new water, electricity, gas prices, analysis and calculation of the household water heater in different heat energy consumption and use cost differences, traced back to a energy consumption and CO2 emissions, by comparing the user choice for saving energy and environmental protection household water heater, provides the basis.
　　Keywords: electric water heater, gas water heater, air source heat pump water heater, energy consumption, CO2 emissions, use cost
　　中圖分類號(hào)： TM925.32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
　　隨著居民生活水平的提高，家庭生活熱水供應(yīng)已不可或缺，但具體選用什么形式的家用熱水器，才能更加環(huán)保節(jié)能、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，大家都比較盲目，缺乏明確的依據(jù)與導(dǎo)向，本文從專業(yè)的角度出發(fā)，分析各種家用熱水器用戶端的能耗與使用費(fèi)用，折合成一次能源的消耗與二氧化碳的排放，在倡導(dǎo)綠色環(huán)保、節(jié)能減排的今天，起個(gè)拋磚引玉的作用，與同行一起探討。
　　熱水器的可比能效應(yīng)該用一次能源的熱轉(zhuǎn)換效率來評(píng)價(jià)，用ηp表示，(天然氣、電)熱水器能效應(yīng)等于其熱水器的熱效率ηe(或熱電性能系數(shù)COP)與一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源(天然氣、電)的效率ηs的乘積
　　即:ηp=ηe×ηs或ηp=COP×ηs
　　用戶端1m3自來水由12℃加熱到60℃需要的熱量：
　　Q=CpGΔt=4.186×1000×(60-12)=200928kJ=0.201GJ=55.8kW·h;
　　依據(jù)GB50015-2003《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》表5.1.1-1、5.1.1-2，60℃最高日用水量熱水40～100L/人·日;一次淋浴40℃混合熱水需要用水量：70～100L;折合成60℃熱水約50L。用戶淋浴一次的耗熱量：Q1= CpGΔt=4.186×50×(60-12)=10046.4kJ=2.79kW·h。
　　1.電熱水器供熱水
　　按照GB21519-2008《 儲(chǔ)水式電熱水器能效限定值及能效等級(jí)》規(guī)定，電熱水器的能效等級(jí)分為五級(jí)，其等級(jí)高低是根據(jù)24小時(shí)固有能耗系數(shù)和熱水輸出率來定的，1 級(jí)能效最高。24 小時(shí)固有能耗系數(shù)，是指將熱水器充滿水通電工作，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，在24小時(shí)內(nèi)不排水的能效損耗與熱水器 24 小時(shí)固有能耗基準(zhǔn)值之間的比率。所謂熱水輸出率，是指額定條件下的實(shí)際熱水輸出量同額定容量的比率;熱水輸出率高意味著熱水器持續(xù)出熱水的性能高。
　　目前，很多企業(yè)的產(chǎn)品都達(dá)到了 1 級(jí)或 2 級(jí)能效，取電熱水器2級(jí)能效，實(shí)際效率60%計(jì)算
　　居民用電價(jià)格：高峰電：0.5583元/ kW·h;低谷電：0.3583元/ kW·h;居民用自來水價(jià)格：3.1元/m3(包含垃圾清掃費(fèi))。
　　1.1用戶端的能耗與使用費(fèi)用
　　考慮電熱水器的使用效率后，1m3自來水由12℃加熱到60℃用戶耗電量與費(fèi)用：P=55.8kWh/0.60=93kW·h;
　　F=電費(fèi)(峰電)+自來水費(fèi)=93×0.5583+3.1=55.02元/m3;
　　F=電費(fèi)(谷電)+自來水費(fèi)=93×0.3583+3.1=36.42元/m3
　　用戶淋浴一次的實(shí)際耗電量：P=2.79kW·h/0.60=4.65kW·h;
　　用戶淋浴一次的直接費(fèi)用：
　　F(峰電)=電費(fèi)+自來水費(fèi)=4.65×0.5583+3.1×50/1000=2.755元
　　F(谷電)=電費(fèi)+自來水費(fèi)=4.65×0.3583+3.1×50/1000=1.83元
　　1.2折合成一次能源能耗、CO2排放
　　當(dāng)前一次能源的發(fā)電效率很低，火電電廠的平均發(fā)電效率約為35%，扣除電廠用電和傳輸損耗，到用戶約為25%。電熱水器一次能源的熱轉(zhuǎn)換效率：ηp=ηe×ηs=60%×25%=15%
　　1m3自來水由12℃加熱到60℃電廠耗能和耗煤：
　　P0=93 kW·h/0.25=372 kW·h;折合標(biāo)準(zhǔn)煤：45.70kg，CO2排放量183.2kg。
　　淋浴一次的耗熱量：P=4.65kW·h/0.25=18.60kW·h;
　　折合標(biāo)準(zhǔn)煤：18.60 kW·h /8.14=2.28kg，CO2排放量：5.68kg。
　　(1公斤標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量為8.14千瓦時(shí).1公斤標(biāo)準(zhǔn)煤CO2排放量:2.493公斤)
　　2.燃?xì)鉄崴鞴崴?br /> 　　GB20665-2006《家用燃?xì)鉄崴鲊夷苄?biāo)準(zhǔn)》對(duì)燃?xì)鉄崴鲗?shí)施能效等級(jí)劃分，按產(chǎn)品的最低熱效率值，將產(chǎn)品分為3個(gè)等級(jí)。3級(jí)為能效限定值，即產(chǎn)品的熱效率不低于84%，這是企業(yè)的入市門檻;2級(jí)即節(jié)能評(píng)價(jià)等級(jí)，凡熱效率不低于88%的產(chǎn)品均可貼節(jié)能標(biāo)識(shí);1級(jí)為能效等級(jí)，即產(chǎn)品熱效率不低于96%。這里，取家用燃?xì)鉄崴餍?8%計(jì)算。
　　蘇州使用的是西氣東輸天然氣，取自新疆塔里木氣田產(chǎn)天然氣，其發(fā)熱值為：Q=8700kcal/m3 =36418.2kJ/m3=10.12kW·h/m3。天然氣的價(jià)格：2.2元/立方米;
　　2.1用戶端、一次能源的能耗與使用費(fèi)用
　　考慮熱水器的使用效率后，1m3自來水由12℃加熱到60℃用戶使用燃?xì)鉄崴鞯暮臍饬颗c費(fèi)用：
　　P=200928kJ/(0.88×36418.2kJ/m3)=6.27 m3;
　　折合標(biāo)準(zhǔn)煤：(200928/36418.2)×10.12 /(0.88×8.14)=7.795kg。
　　F=天然氣費(fèi)用+自來水費(fèi)=6.27×2.2+3.1=16.89元/m3
　　淋浴一次的耗能、耗氣量：
　　Q=10046.4kJ /0.88=11416.4kJ=3.17 kW·h;
　　P= 10046.4kJ/(0.88×36418.2kJ/m3)=0.313 m3;
　　F=燃?xì)赓M(fèi)用+自來水費(fèi)=0.313×2.2+3.1×50/1000=0.8436元
　　折合標(biāo)準(zhǔn)煤：(10046.4/36418.2)×10.12/0.88×8.14=0.39kg，燃?xì)獾腃O2排放量0.97kg/m3。
　　(1公斤標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量為8.14千瓦時(shí).1公斤標(biāo)準(zhǔn)煤CO2排放量:2.493公斤)
　　必須強(qiáng)調(diào)的是：燃?xì)鉄崴魇褂们鍧嵢剂咸烊粴獾木C合能效極高，其用戶端的能耗也是一次能源的能耗。
　　3.空氣源熱泵熱水器供熱水·
　　空氣源熱泵熱水器是利用逆卡諾原理，即借助一小部分電力，推動(dòng)壓縮機(jī)對(duì)工質(zhì)做功，讓它在蒸發(fā)器中吸收周圍空氣中的熱能，再經(jīng)冷凝器釋放后加熱熱水。一般整體型家用熱泵熱水器的COP(熱電性能系數(shù)，即取得的熱能與所耗的電力的比值)年均在300～350%，具有很高的能效，它對(duì)存在于空氣中的可再生、低品質(zhì)能源的利用率達(dá)60%—80%，是一種高效節(jié)能的供熱水產(chǎn)品。熱泵熱水器采用水電分離技術(shù)，安全系數(shù)相當(dāng)高，而且熱能來源于空氣，無任何廢氣廢水排放，不會(huì)造成環(huán)境影響。
　　結(jié)合長江中下游流域冬季低溫時(shí)段較長的氣候特點(diǎn)，我們?nèi)】諝庠礋岜脽崴魅昃C合能效300%計(jì)算
　　3.1用戶端的能耗與使用費(fèi)用
　　根據(jù)空氣源熱泵熱水器的使用效率，1m3自來水由12℃加熱到60℃用戶耗電量與費(fèi)用：P=55.8kWh/3.0=18.60kW·h;
　　F=電費(fèi)(峰電)+自來水費(fèi)=18.6×0.5583+3.1=13.48元/m3
　　F=電費(fèi)(谷電)+自來水費(fèi)=18.6×0.3583+3.1=9.76元/m3
　　用戶淋浴一次的實(shí)際耗電量：P=2.79kW·h/3.0=0.93kW·h;
　　用戶淋浴一次的直接費(fèi)用：
　　F(峰電)=電費(fèi)+自來水費(fèi)=0.93×0.5583+3.1×50/1000=0.67元
　　F(谷電)=電費(fèi)+自來水費(fèi)=0.93×0.3583+3.1×50/1000=0.49元
　　3.2折合成一次能源能耗、CO2排放
　　一次能源的發(fā)電效率到用戶約為25%，那么空氣源熱泵熱水器一次能源的熱轉(zhuǎn)換效率為：ηp=ηe×ηs=300%×25%=75%
　　1m3自來水由12℃加熱到60℃電廠耗能和耗煤：
　　P0=18.60kW·h/0.25=74.40kW·h;折合標(biāo)準(zhǔn)煤：9.14kg，CO2排放量22.79kg。
　　淋浴一次的耗熱量：P=0.93kW·h/0.25=3.72kW·h;
　　折合標(biāo)準(zhǔn)煤：3.20 kW·h /8.14=0.46kg，CO2排放量：1.14kg。
　　(1公斤標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量為8.14千瓦時(shí).1公斤標(biāo)準(zhǔn)煤CO2排放量:2.493公斤)
　　4.電、天然氣、空氣源熱泵熱水器能耗對(duì)比表

		電	天然氣	空氣源
用戶端能耗與費(fèi)用	用戶端能源價(jià)格	0.5583（0.3583）元／kw·h	2.20元／m3	0.5583（0.3583）元／kw·h
	一次淋浴耗水量(L／人)	100	100	100
	一次淋浴耗電、氣量	4.65kW·h	0.313m3	0.93kW·h
	一次淋浴使用費(fèi)用（元／人）	2.755(1.83)	0.8436	0.67（0.49）
	一年熱水使用費(fèi)用（元／人）	688.75(457.5)	210.9	167.5（122.5）
	使用費(fèi)用對(duì)比的百分比 （以低谷電計(jì)）	373%	172%	100%
	一次能源使用的綜合效率	15%	88%	75%
	一次淋浴耗能折合標(biāo)煤(kg)	2.28	0.39	0.46
	一次淋浴CO2的排放量(kg)	5.68	0.97	1.14

　　注：1.電熱水器、燃?xì)鉄崴骶袃?nèi)置循環(huán)泵，因其能耗較小，忽略不計(jì)。
　　2.一年的費(fèi)用是按照每人250次計(jì)。
　　3.括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為低谷電價(jià)的費(fèi)用
　　5.結(jié)論
　　通過對(duì)比我們不難發(fā)現(xiàn)，家用燃?xì)鉄崴骱涂諝庠礋岜脽崴鞑徽搹哪芎倪€是使用費(fèi)用方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于電熱水器，合理利用能源，提高能源利用率、節(jié)約能源是我國的基本國策，高品位的電能直接用于轉(zhuǎn)換低品位的熱能，熱效率低，運(yùn)行費(fèi)用高，在營造綠色環(huán)境，創(chuàng)造低碳生活的今天，應(yīng)該避免采用電熱水器這種“高質(zhì)低用”的能源轉(zhuǎn)換利用方式。國家應(yīng)出臺(tái)鼓勵(lì)政策，積極引導(dǎo)消費(fèi)者選擇高效節(jié)能的熱水器，大力扶持發(fā)展空氣源熱泵熱水機(jī)組，充分挖掘節(jié)能空間，不斷改進(jìn)創(chuàng)新以降低成本，使其技術(shù)更加完善、成熟與穩(wěn)定，在可適用的氣候條件下大面積的推廣普及。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2003
　　[2] 中國建筑設(shè)計(jì)研究院主編《建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊》中國建筑工業(yè)出版社
　　[3] 李光華.電熱水器的能效等級(jí)與設(shè)計(jì)開發(fā)[J]等
　　[4] 蘇州市政府的電、水、氣價(jià)格參考文件