摘要：目前居民生活熱水供應選用的家用熱水器形式多樣，本文依據蘇州最新的水、電、氣價格，分析計算不同熱源的家用熱水器在能耗與使用費用上的差異，追根溯源到一次能源消耗與CO2排放情況，通過對比為用戶選擇節能環保的家用熱水器提供依據。
　　關鍵詞：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： TM925.32 文獻標識碼：A 文章編號：
　　隨著居民生活水平的提高，家庭生活熱水供應已不可或缺，但具體選用什么形式的家用熱水器，才能更加環保節能、經濟實惠，大家都比較盲目，缺乏明確的依據與導向，本文從專業的角度出發，分析各種家用熱水器用戶端的能耗與使用費用，折合成一次能源的消耗與二氧化碳的排放，在倡導綠色環保、節能減排的今天，起個拋磚引玉的作用，與同行一起探討。
　　熱水器的可比能效應該用一次能源的熱轉換效率來評價，用ηp表示，(天然氣、電)熱水器能效應等于其熱水器的熱效率ηe(或熱電性能系數COP)與一次能源轉換成二次能源(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GB50015-2003《建筑給排水設計規范》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《 儲水式電熱水器能效限定值及能效等級》規定，電熱水器的能效等級分為五級，其等級高低是根據24小時固有能耗系數和熱水輸出率來定的，1 級能效最高。24 小時固有能耗系數，是指將熱水器充滿水通電工作，達到穩定狀態后，在24小時內不排水的能效損耗與熱水器 24 小時固有能耗基準值之間的比率。所謂熱水輸出率，是指額定條件下的實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出熱水的性能高。
　　目前，很多企業的產品都達到了 1 級或 2 級能效，取電熱水器2級能效，實際效率60%計算
　　居民用電價格：高峰電：0.5583元/ kW·h;低谷電：0.3583元/ kW·h;居民用自來水價格：3.1元/m3(包含垃圾清掃費)。
　　1.1用戶端的能耗與使用費用
　　考慮電熱水器的使用效率后，1m3自來水由12℃加熱到60℃用戶耗電量與費用：P=55.8kWh/0.60=93kW·h;
　　F=電費(峰電)+自來水費=93×0.5583+3.1=55.02元/m3;
　　F=電費(谷電)+自來水費=93×0.3583+3.1=36.42元/m3
　　用戶淋浴一次的實際耗電量：P=2.79kW·h/0.60=4.65kW·h;
　　用戶淋浴一次的直接費用：
　　F(峰電)=電費+自來水費=4.65×0.5583+3.1×50/1000=2.755元
　　F(谷電)=電費+自來水費=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
　　當前一次能源的發電效率很低，火電電廠的平均發電效率約為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;折合標準煤：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;
　　折合標準煤：18.60 kW·h /8.14=2.28kg，CO2排放量：5.68kg。
　　(1公斤標準煤的發熱量為8.14千瓦時.1公斤標準煤CO2排放量:2.493公斤)
　　2.燃氣熱水器供熱水
　　GB20665-2006《家用燃氣熱水器國家能效標準》對燃氣熱水器實施能效等級劃分，按產品的最低熱效率值，將產品分為3個等級。3級為能效限定值，即產品的熱效率不低于84%，這是企業的入市門檻;2級即節能評價等級，凡熱效率不低于88%的產品均可貼節能標識;1級為能效等級，即產品熱效率不低于96%。這里，取家用燃氣熱水器效率88%計算。
　　蘇州使用的是西氣東輸天然氣，取自新疆塔里木氣田產天然氣，其發熱值為：Q=8700kcal/m3 =36418.2kJ/m3=10.12kW·h/m3。天然氣的價格：2.2元/立方米;
　　2.1用戶端、一次能源的能耗與使用費用
　　考慮熱水器的使用效率后，1m3自來水由12℃加熱到60℃用戶使用燃氣熱水器的耗氣量與費用：
　　P=200928kJ/(0.88×36418.2kJ/m3)=6.27 m3;
　　折合標準煤：(200928/36418.2)×10.12 /(0.88×8.14)=7.795kg。
　　F=天然氣費用+自來水費=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=燃氣費用+自來水費=0.313×2.2+3.1×50/1000=0.8436元
　　折合標準煤：(10046.4/36418.2)×10.12/0.88×8.14=0.39kg，燃氣的CO2排放量0.97kg/m3。
　　(1公斤標準煤的發熱量為8.14千瓦時.1公斤標準煤CO2排放量:2.493公斤)
　　必須強調的是：燃氣熱水器使用清潔燃料天然氣的綜合能效極高，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，推動壓縮機對工質做功，讓它在蒸發器中吸收周圍空氣中的熱能，再經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，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，它對存在于空氣中的可再生、低品質能源的利用率達60%—80%，是一種高效節能的供熱水產品。熱泵熱水器采用水電分離技術，安全系數相當高，而且熱能來源于空氣，無任何廢氣廢水排放，不會造成環境影響。
　　結合長江中下游流域冬季低溫時段較長的氣候特點，我們取空氣源熱泵熱水器全年綜合能效300%計算
　　3.1用戶端的能耗與使用費用
　　根據空氣源熱泵熱水器的使用效率，1m3自來水由12℃加熱到60℃用戶耗電量與費用：P=55.8kWh/3.0=18.60kW·h;
　　F=電費(峰電)+自來水費=18.6×0.5583+3.1=13.48元/m3
　　F=電費(谷電)+自來水費=18.6×0.3583+3.1=9.76元/m3
　　用戶淋浴一次的實際耗電量：P=2.79kW·h/3.0=0.93kW·h;
　　用戶淋浴一次的直接費用：
　　F(峰電)=電費+自來水費=0.93×0.5583+3.1×50/1000=0.67元
　　F(谷電)=電費+自來水費=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;折合標準煤：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;
　　折合標準煤：3.20 kW·h /8.14=0.46kg，CO2排放量：1.14kg。
　　(1公斤標準煤的發熱量為8.14千瓦時.1公斤標準煤CO2排放量:2.493公斤)
　　4.電、天然氣、空氣源熱泵熱水器能耗對比表

		電	天然氣	空氣源
用戶端能耗與費用	用戶端能源價格	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
	一次淋浴使用費用（元／人）	2.755(1.83)	0.8436	0.67（0.49）
	一年熱水使用費用（元／人）	688.75(457.5)	210.9	167.5（122.5）
	使用費用對比的百分比 （以低谷電計）	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、燃氣熱水器均有內置循環泵，因其能耗較小，忽略不計。
　　2.一年的費用是按照每人250次計。
　　3.括號內數據為低谷電價的費用
　　5.結論
　　通過對比我們不難發現，家用燃氣熱水器和空氣源熱泵熱水器不論從能耗還是使用費用方面都遠遠優于電熱水器，合理利用能源，提高能源利用率、節約能源是我國的基本國策，高品位的電能直接用于轉換低品位的熱能，熱效率低，運行費用高，在營造綠色環境，創造低碳生活的今天，應該避免采用電熱水器這種“高質低用”的能源轉換利用方式。國家應出臺鼓勵政策，積極引導消費者選擇高效節能的熱水器，大力扶持發展空氣源熱泵熱水機組，充分挖掘節能空間，不斷改進創新以降低成本，使其技術更加完善、成熟與穩定，在可適用的氣候條件下大面積的推廣普及。
　　參考文獻
　　[1] 《建筑給排水設計規范》GB50015-2003
　　[2] 中國建筑設計研究院主編《建筑給水排水設計手冊》中國建筑工業出版社
　　[3] 李光華.電熱水器的能效等級與設計開發[J]等
　　[4] 蘇州市政府的電、水、氣價格參考文件