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關于電熱采暖的多角度思考

10-04 19:34:45  瀏覽次數:869次  欄目:暖通空調
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1 電熱采暖的前景看好

1.1 供暖體制改革勢在必行,改革將涉及諸多方面,但其核心問題是變福利供暖為用熱的商品化、貨幣化。這一重大改變,將使供暖費用的高低,成為選擇采暖方式的重要因素。

1.2 各種采暖方式的費用是什么情況呢?根據2001年北京市物價局發布的通知,集中供暖民用住宅每建筑平方米、每采暖季的供暖價格,燃煤鍋爐直供為16.5元,燃煤鍋爐間供為19元,城市熱網供暖為24元,燃油、燃氣或電鍋爐供暖為30元。由于燃煤鍋爐已被逐步淘汰,在上述供暖價格中,僅有城市熱網供暖的24元/ 平方米,和燃油、燃氣或電鍋爐供暖的30元/ 平方米, 可作為參照比較標準。

1.3 電采暖的費用又是多少呢?有一個統一的評價標準,即國家行業標準《民用建筑節能設計標準》(JGJ26-95)中規定的建筑物耗熱量指標限值,例如:北京地區普通住宅的建筑耗熱量指標應不超過20.6W/ 平方米, 按采暖期125天、每天24小時計算, 全采暖期的總耗熱量應不超過61.8kWh.也就是說,無論采用何種能源或供暖方式,都應對每平方米建筑面積住宅,提供不超過61.8kWh的有效熱量。即使采用分戶電熱直接采暖,按北京地區IC卡電價0.44元/kWh計算, 61.8度電的電費為27.19元/ 平方米,采暖電費略高于城市集中供熱24 元/ 平方米、 但低于集中燃氣鍋爐房30元/ 平方米的采暖費。而且, 還具備節約運行費用的有利條件, 例如: 可以實行適合于使用要求的間歇供暖方式,在保證使用時間內熱舒適度的前提下, 適當降低全供暖期平均室溫。因此,即使是采用最簡單的分戶電熱直接采暖,供暖費用也是可以被接受的。

1.4 北京市正在積極醞釀提出第三步建筑節能的要求,以80年的能耗為比較基礎,已實現第一步節能30%、第二步節能50%,第三步要節能65%。也就是說,采暖能耗可降低為80年水平的三分之一。如得以實施,普通住宅的建筑耗熱量指標將不超過18W/ 平方米.按上述方法計算,電熱直接采暖電費可降低為24元/ 平方米。

1.5 最近,北京市經委、計委、市政管委和物價局聯合發布(2002)100號文件,對電采暖實行低谷用電優惠價格。在采暖期內的每天23時至次日7時,不區分用電性質和供熱對象,一律按0.20元/kWh計費,電熱采暖的費用就更低了。

1.6 事實上,許多有遠見的開發商,已清楚看到節能建筑的市場價值。建筑耗熱量指標,應作為建筑質量和房屋售價的重要指標。最近,可在媒體上看到一句廣告詞——“告別暖氣空調時代”,當然,它并不是真正“告別暖氣空調時代”,只是采用了另一種暖氣空調方式而已,而這種較少采用的方式,只能適應于冬夏能耗都極小的低能耗建筑。這個廣告所推介樓盤的真正可抄作點,其實應該是低能耗,而不是它的存在一定隱患的暖氣空調方式。當能耗已降低到較低水平之后,完全可以采用更簡單的采暖空調方式,例如用電作為暖氣空調的能源。

1.7 電熱分戶采暖的能耗計量精度和收費的簡便性、建設程序和物業管理的簡化、居住者供暖的靈活性和便于實施室溫的調節控制等方面, 相對于傳統集中熱源或燃氣分戶獨立熱源的供暖方式的諸多弊病, 更有許多吸引力。

2 要提高電熱供暖的能源利用效率

近年以來, 全國許多地區電力供應充足, 從環保和平衡電力季節性過剩出發,有關部門大力鼓勵用電熱采暖。但是,我國的電力生產主要依靠火力發電, 火力發電的平均熱電轉換效率約為33%, 再加上輸配效率約為90%, 采用電散熱器、電暖風機、電熱水爐等電熱直接供暖, 是能源的低效率應用。從煤變成電,再用電轉換為熱,能源綜合效率只有約30%,遠低于燃煤、燃油或燃氣鍋爐供暖的能源綜合效率, 更低于熱電聯產供暖的能源綜合效率。從總體上并未減少而是增加了對大氣環境的污染因素,只不過是污染地的轉移而已。因此,發展電熱采暖,應最大限度提高能源利用效率。其主要途徑無非是:能提高電——熱轉換效率的電動熱泵供暖、能充分利用低谷電力的蓄熱供暖和采用輻射供暖方式。

3 關于電動熱泵供暖

電熱直接采暖的電——熱轉換效率最大只能為1:1,而電動熱泵供暖可使轉換效率(即制熱系數)達到1:2.5或1:3, 也就是說,1kW的電能消耗,可得到2.5或3 kW的熱能,這多于1kW的熱能,是從室外空氣、水源或土壤中獲得的。電動熱泵主要有空氣熱泵、水環熱泵和地源熱泵三大類。地源熱泵又可分為地表水、地下水和土壤熱泵幾種方式。

空氣熱泵型空調機,即區別于單冷型的所謂“冷暖型”空調機?諝鉄岜眯屠錈崴畽C組,即所謂“戶式中央空調”中的一種既可供冷又可供暖的設備。用空氣熱泵供暖,在冬季低溫條件下的供暖能力受限,因此應按冬季最不利條件下的供暖能力, 確定機組容量或設置輔助熱源。此外, 還應妥善解決好室外機的噪聲和對環境的影響。

由于大地的蓄熱作用,地下水和一定深度的土壤溫度,可常年穩定地維持在略高于當地的年平均氣溫。例如:北京地區的年平均氣溫為11.4℃, 地下水和6m深度的土壤溫度, 可常年穩定地維持在13—14℃左右。因此,在年平均氣溫為10—20℃的地區,可以利用地源熱泵作為冷源和熱源。通過電動熱泵,在冬季可從地下水或土壤中吸收熱量,在夏季,地下水或土壤又可吸收制冷過程中需排除的冷凝熱。土壤源(埋管)熱泵僅適合于建筑容積率極低的別墅類居住區。地下水源熱泵的可行性,則主要取決于是否具備可靠的地下水資源抽取及回灌條件,并符合當地的水文地質管理規定。

電動熱泵供暖的投資費用相對較高,但它同時具備作為夏季空調供冷的功能,不應同單一供暖功能的系統直接相比較。應按附加熱泵功能后較單冷功能所增加的費用,同其它供暖方式的投資費用作比較。

4 關于電熱蓄熱供暖

除電動熱泵外,如采用電熱直接供暖,最好用蓄熱方式,即在電網低谷時段將電能轉換為熱能,在供暖的同時將熱能蓄存,以備在電網高峰時段改由所蓄存的熱量供暖。電熱蓄熱供暖的主要方式是配有蓄熱裝置的集中電熱鍋爐。電熱蓄熱供暖利用了電網低谷時段的富裕電力,在能實行分時電度表計量時,又可獲得優惠電價,大幅度降低采暖費用。水是最簡單的蓄熱介質,用水蓄熱需要有較大的水容積,采用常溫蓄熱,每萬平方米建筑面積的住宅,大約需要80立方米的蓄熱水容積,如采用相變蓄熱介質,容積則可減少約1/3.

可蓄熱的電散熱器則可用于分戶電采暖。蓄熱電散熱器,實際上是固體蓄熱,類似于電熨斗。水的熱容量(比熱)比一般物質都大,但水在常壓下的加熱溫度極限為100℃,其它物質如Fe2O 3, 熱容量(比熱)雖僅為水的1/4.3, 但其加熱溫度可高達800℃,且其密度較大(約相當于水的四倍),和水相同的體積可具有5—6倍于水的蓄熱量。在能實行分時電度表計量時,采用可蓄熱的電散熱器,也可以大幅度地降低采暖費用。

5 關于電熱膜頂棚輻射采暖

當由于建筑投資等原因,不能采用電動熱泵或電能蓄熱供暖時,電熱直接采暖最好采用較為節能的輻射采暖方式。

人體因新陳代謝而產熱,需要通過蒸發、對流和輻射三種方式散熱,以維持生理熱平衡。輻射采暖使人體的輻射散熱量減少,生理熱平衡需要降低室溫以相應增加對流散熱量,因此,較低室溫的輻射采暖,可取得與較高室溫的對流采暖相同的熱舒適感,即所謂等效熱舒適感,這就是輻射采暖較對流采暖節能的原因。對于住宅,輻射采暖較對流采暖的節能幅度,約可達10%。

電熱膜輻射是電熱輻射采暖的一種方式。由于投資費用較低和技術較為簡單等原因,電熱膜頂棚輻射采暖,有一段時間在住宅中得到了較廣泛的應用。

電熱膜頂棚式輻射采暖系統由電熱膜、開關盒、溫控器和接線盒等組成。電能通過膜狀發熱元件輻射出的紅外線作為輻射采暖源。

電熱膜由前后兩個基膜、上下兩個匯流條和若干個并聯或串連的導電條組成;さ淖饔檬潜Wo匯流條和導電條、絕緣、散熱,因此要求有良好的絕緣、導熱性能和一定的機械強度。匯流條的作用是將電源與導電條相連接,要求能輸送所要求的電流、與電源和導電條接觸和連接良好。導電條有并聯或串聯兩種基本形式,采用導電油墨或金屬條,其作用是將電能轉換為熱能,要求轉換效率高、阻值均勻穩定、表面溫度不大于基膜的允許工作溫度。

為減少電熱膜產生的熱量傳到其它房間,要在電熱膜的一側敷設不燃的絕熱層,一般采用厚度不小于50mm的離心玻璃棉板。另一側則安裝熱阻較小的飾面層,一般采用石膏板。

對此種供暖方式的客觀評價,應該是“可用”,但“舒適度不高”。所謂“可用”,是指對于節能住宅而言,采暖費用可以被接受。所謂“舒適度不高”,主要是目前國內外的電熱膜產品的發熱密度,一般在130——160W/m2,使輻射體的表面溫度均在40℃以上, 有些更高達45℃,遠超過國家標準《采暖通風與空氣調節設計規范》對輻射體的表面溫度的限制。上述規范規定,房間高度 2.5——3 m,板面溫度宜為28——30℃,房間高度3——4 m, 板面溫度宜為33——36℃。

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