電采暖不同末端散熱設備的比較研究

劉　揚，冉春雨

（吉林建筑大學城建學院，吉林　長春　130000）

電采暖不同末端散熱設備的比較研究

劉揚，冉春雨

（吉林建筑大學城建學院，吉林長春130000）

電采暖的方式近年來，逐漸在我國許多城市發(fā)展起來，針對中國的特殊國情，對這一問題的詳細研究與分析能夠促進資源的節(jié)約.對經(jīng)濟進行分析也能夠進一步的讓我們了解電采暖不同末端散熱設備的利弊.

末端設備；散熱器；低溫地面電纜；低溫電熱膜；經(jīng)濟分析

中國是一次性能源儲量非常豐富的國家，已占到了世界總能源儲量的3.9%.但因為中國人口眾多，從而導致人均一次性能源消費量在世界上卻是嚴重低于世界平均水平的.因此，就人均資源占有量來說，中國是又一個能源資源非常短缺的國家.針對這一問題，需要通過對供暖和制冷環(huán)節(jié)進行嚴格的把關(guān)，了解不同的末端散熱和制冷設備，以確保降能夠提高人均資源利用率及人均資源占有量在世界上的水平.同時為了嚴格執(zhí)行國家節(jié)能減排的政策要求，因而力求達到以先進的技術(shù)創(chuàng)新來建設一個適宜人類居住的節(jié)能減排的社會主義和諧社會.

1　概述

1.1末端設備的含義

末端設備是指對空氣進行完全降溫、加熱、加濕和除濕以及過濾等處理過程中所采用的相應設備組合.也就是說，對室內(nèi)空氣進行干擾，實現(xiàn)對空氣的散熱、制冷時所使用的設備.如表面式換熱器、噴水室、過濾器等設備.

1.2電采暖過程中末端設備的常見種類

1.2.1風機盤管

風機盤管的規(guī)范全稱是中央空調(diào)風機盤管機組，它是一種中央空調(diào)的理想末端產(chǎn)品，由熱交換器，水管，過濾器，風扇，接水盤，排氣閥，支架等各部分組成.機組內(nèi)不斷再循環(huán)所在房間或室外的空氣，使空氣通過水盤管后被冷卻或加熱（具體得依據(jù)水盤管中是熱水還是冷水確定），從而保持房間溫度不變是它的工作原理.風機盤管則主要是依靠風機的強制作用，使得通過表冷器的作用達到預期的效果.

隨著科技的發(fā)展，風機盤管技術(shù)也在不斷改善和發(fā)展.現(xiàn)今，很多辦公樓、醫(yī)院、商住、科研機構(gòu)等一些場所都廣泛運用該技術(shù).據(jù)相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，根據(jù)不同場合的選用特點，風機盤管的種類極其豐富，面對越來越激烈的市場競爭，很多企業(yè)開始選擇走細分市場路線，這種競爭路線與傳統(tǒng)的正面交鋒不同，軌道交通領域成為了眾多中央空調(diào)企業(yè)競爭的市場藍海.

1.2.2風柜

風柜采用最新設計的柔性渦旋壓縮機，具有能效比高，運行平穩(wěn)，噪聲低抗液擊能力強，風量較大，型式單一，管路內(nèi)部走氟，并且要安裝在特定的機房內(nèi).適應較大運行工況范圍，可靠性高，同時也適合用于會議室、中小型商場、超市、酒店、影劇院、車站、工廠等多種場合.

1.2.3組合式空調(diào)機組

組合式空調(diào)機組一種空氣處理設備，這種設備能夠通過各種空氣處理功能段共同處理組裝成.這種設備特點顯著：表面磷化，高壓靜電噴涂（噴塑）處理，耐腐蝕性能卓越；鋁型材骨架，鋼架結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)，外形美觀；壁板聚胺脂發(fā)泡保溫，保溫效果特佳；計算機自動調(diào)控，可實現(xiàn)無人管理等功能特點.因而比較適用于阻力大于100Pa的空調(diào)系統(tǒng).

在目前的實際操作過程中組合式空調(diào)機組則主要適用于多種潔凈廠房的空氣凈化系統(tǒng)，如：紡織車間、汽車噴涂車間、化妝品、純水車間、食品廠、醫(yī)院手術(shù)部、ICU等多種場合.

2　技術(shù)比較

2.1散熱器

散熱器顧名思義即通過某種技術(shù)的開發(fā)，從而將機器內(nèi)部的熱量散發(fā)出去，以求機器能達到更為長久的壽命.其含義是指將機器或者其他器具在工作過程中所產(chǎn)生的熱量及時的進行轉(zhuǎn)移，以避免影響儀器或裝置的正常工作.常見的散熱器依據(jù)散熱的方式可以分為：風冷、熱管熱散器、液冷、半導體制冷、壓縮機制冷等多種類型.散熱是通過熱量傳遞的方式進行，當物體本身或者物質(zhì)與物質(zhì)之間相互接觸的時候，就會將其所蘊含的能量傳遞到另一個物質(zhì)上，這一過程稱之為熱傳導.除此之外，還有通過流動的氣體進行散熱的熱對流和依靠輻射傳遞熱能量的熱輻射，最典型的熱輻射是太陽輻射.這三種散熱方式絕不是單獨存在的，在日常的散熱器中，往往是三種散熱方式的相互結(jié)合，共同作用.

2.2低溫地面電纜

低溫地面電纜是指在地面的水泥層中安裝了低溫輻射采暖系統(tǒng)，這種低溫地面電纜使由銅、鎳合金制成的電阻絲.

低溫地面電纜的安裝能夠?qū)⒌孛孓D(zhuǎn)化為熱源，從而使人體的溫度分布形成頭涼腳暖的效果，這符合人體對溫度的要求，長久以來對人的健康有極大益處.與此同時這種低溫地面電纜的形成促進了地面低溫輻射采暖系統(tǒng)的形成.對人們而言，這種系統(tǒng)有利于資源的節(jié)約，為用戶省出了大量的暖氣占用空間，增加了有效使用面積.避免采暖設施占用過多面積.對資源的節(jié)約也進一步減少對燃煤、燃油等燃料等實用，避免過多的大氣污染，有效的改善了環(huán)境.

2.3低溫電熱膜

電熱膜是一種通電后能夠發(fā)熱的半透明聚酯膜，它的性能獨特能夠耐高溫、耐潮濕，且承受溫度的范圍廣、高韌度、低收縮率、運行安全、便于儲運.發(fā)展至今，其應用范圍也十分廣泛.電熱膜的安裝也是相對簡易的，它能夠輕松地安裝在房間的四壁、天花板或者地面上.其優(yōu)點也相對顯著：即基本上不占用什么空間.

筆者將選取其幾個具有代表性的優(yōu)良性能進行具體分析.（1）這種低溫電熱膜可通過在每個房間設置交流電溫控器，隨意的調(diào)整室內(nèi)溫度.（2）便利經(jīng)濟，能夠根據(jù)客戶的需求隨時啟動、關(guān)閉，起到了節(jié)約能源的作用.（3）這種尷尬低溫電熱膜，傳統(tǒng)的那種暖氣片和管路被取代，因此不再占有室內(nèi)空間.（4）使用壽命長，免維修、維護.（5）不產(chǎn)生熱喝煙塵和粉塵，沒有噪音、浮沉，十分適合現(xiàn)代化的城市規(guī)劃要求，綠色環(huán)保.（6）低溫電熱膜采用的采暖方式是輻射方式供暖，這種供暖方式的一大優(yōu)勢就是能夠讓室內(nèi)的人們感覺如同沐浴在陽光中享受溫暖一般，全然不會有傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)所帶來的那種干燥悶熱的不舒適感.（7）這種低溫電熱膜最高溫度不超過50攝氏度，低溫運行，安全可靠.盡管如此，這種低溫電熱膜仍舊存在較多弊端，比如說：在相同的采暖效果下電熱膜經(jīng)濟性較差，不適于采暖面積過大，在使用時要注意的問題也比較多.

3　經(jīng)濟分析

3.1初投資

數(shù)據(jù)顯示低溫輻射電熱膜采暖系統(tǒng)的初投資數(shù)據(jù)為150-250/平方米.其中電熱膜的價格大概控制在1.0-1.88元/瓦之間，安裝費一般在120-150元/平方米左右，包括電熱供暖系統(tǒng)所用的其他輔助材料費.這些價格遠遠高于傳統(tǒng)對流散熱采暖系統(tǒng)和低溫水地板輻射采暖系統(tǒng).初投資包括了戶內(nèi)及戶外的設備投資及施工費用，很少考慮到電力工程所需的費用，有學者對各種電采暖初投資的比例進行了較為詳細的分析與計算，從他的計算中可以看出，能源利用率極高的熱泵初投資偏高，而普通的電暖器、電熱膜初投資則較低，蓄熱式電暖器的初投資適中.

3.2運行費

在滿足室內(nèi)溫度180℃，以每天12小時計算的情況下，電熱膜采暖系統(tǒng)的運行費需要15-25元/平方米一月.這一數(shù)字同樣高于對流散熱采暖系統(tǒng)所需的15-20元/平方米一年.在相同的采暖效果下電熱膜采暖經(jīng)濟性較差，所以說這種電熱膜采暖的方式主要適合在無采暖條件的小面積使用，在國內(nèi)大面積使用時應該慎重.

我們對不同建筑中低溫輻射電熱膜的運行費進行比較得出一些結(jié)論.將建筑具體的區(qū)分為老式多層建筑、一期節(jié)能建筑和二期節(jié)能建筑進行分析.最終得出的結(jié)論是建筑物的保溫性能決定了電采暖運行費用的高低.一期節(jié)能建筑除了普通的電暖氣和電熱膜及普通的電鍋爐外，其他的電采暖設施的運行費用都低于天然氣集中的采暖運行費用.而老式的多層建筑則只有熱泵及相變電熱地板、蓄熱電暖器的運行費用低于天然氣集中的采暖運行費用；二期節(jié)能建筑則一改前兩種節(jié)能建筑的弊端，除了電鍋爐外運行費用都要低于天然氣集中采暖的運行費了.如此看來，隨著建筑材料的不斷改善，能夠有效的降低電采暖的運行費.

3.3采暖費用過高的原因分析

極大多數(shù)的電熱膜生產(chǎn)廠家都對外宣稱電熱膜輻射采暖系統(tǒng)的年運行費用成功的控制在25元/平方米左右，然而實際運行費卻遠不止如此，通常達到了60元/平方米左右.這其中有著巨大的差額.筆者總結(jié)前人的經(jīng)驗結(jié)合自己的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)主要有以下幾點原因：

（1）建筑過程中為了節(jié)約成本，使用的材料通常使得建筑物達不到節(jié)能效果.當前國內(nèi)節(jié)能建筑物的采暖能耗為45-60W/平方米，這一數(shù)字遠遠高于國家節(jié)能建筑標準中關(guān)于采暖能耗的規(guī)定.

（2）用戶實際溫度控制在180℃，而電熱膜輻射采暖的室內(nèi)設計溫度為160℃.

（3）電熱膜與建筑物基體間保溫效果差，最終導致熱損失較大.

3.4維護費用

由于低溫輻射電熱膜系統(tǒng)會受到破壞，所以在使用的過程中，必不可少的需要花費一些維護費用.在低溫輻射電熱膜受到破壞時一般說來，其外部零件還容易維修，但安裝在墻體內(nèi)部的元件就會產(chǎn)生很大的問題.往往一點小小的細節(jié)就需要調(diào)動整個結(jié)構(gòu)，如：低溫電熱膜受到外部擠壓原因變形就需要更換整張低溫電熱膜，這個過程必然損害原本完好的石膏板和裝飾涂料.因此，維護費用與傳統(tǒng)集中供暖相比的費用較低，但是對單個出現(xiàn)問題的用戶損失則是十分嚴重的.

4　結(jié)語

綜上所述可見，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的方式以及大型鍋爐房集中供熱方式是當前我國電采暖方式中的輔助方式，對于其他供熱方式則不太適用.因為這種電采暖的供熱方式能夠在很大程度上解決集中供熱和冬季采暖方式不夠便利等問題.

電采暖方式的便利性不能完全掩蓋其在經(jīng)濟方面的一些弊端.相比較而言，蓄熱式電暖器與電熱地板相比較而言更加具經(jīng)濟性，因此，大面積使用能夠降低用戶成本，實現(xiàn)電網(wǎng)的削峰填谷.盡管我國北方地區(qū)被結(jié)霜問題制約著能源利用率高的空氣源熱泵的應用.但在某些有條件的地方，還可以通過水源熱泵來解決這一問題.

不難發(fā)現(xiàn)的是，理想的電采暖方式應該具有便于充分利用夜間低谷電的蓄熱功能.這種功能既能夠降低用戶采暖運行費用，還能平衡用電負荷以帶來良好的宏觀效益.

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TU833

A

1673-260X（2016）10-0045-03

2016-08-02

嚴寒地區(qū)校園建筑電采暖應用研究（吉教科合字（2015）第575號）