電蓄熱采暖系統(tǒng)的適用性研究

董佳榕，任昊，朱晨

(沈陽建筑大學(xué)，遼寧 沈陽 100168)

引言

伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代人類更加注重追求周圍生態(tài)環(huán)境的優(yōu)美。[1]我國煤炭消耗量占所有能源消耗的61.83%，煤炭作為我國大部分地區(qū)最常見的采暖燃料，其燃燒排放出大量的污染物[2]。電采暖作為清潔供暖的一種方式，不僅能夠保障人們的采暖需求，而且還能減少對環(huán)境的污染，越來越多的場所采用電來進(jìn)行冬季供暖[3]。因此，轉(zhuǎn)變能源消費(fèi)方式，改善能源結(jié)構(gòu)，以緩解環(huán)境壓力已刻不容緩。

發(fā)達(dá)國家很早就開始了對電采暖的研究，因此電采暖系統(tǒng)的應(yīng)用程度也較高，美國有超過五分之四的地區(qū)都采用了電采暖，法國、德國、日本的使用率也達(dá)到了在二分之一以上。目前我國的供熱形式仍然主要是城市管網(wǎng)集中供熱，主要的供熱燃料是煤和天然氣。我國城鎮(zhèn)建筑的單位面積供暖能耗達(dá)到了相同緯度下發(fā)達(dá)國家的2～3倍[3]。

1 電采暖形式分析

電直熱鍋爐是一種能夠把電能轉(zhuǎn)化為熱能，把水加熱至有壓力的熱水或者蒸汽的設(shè)備。具有清潔環(huán)保，供暖效率較高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是運(yùn)行成本比較高;部分用戶使用時需要增設(shè)變壓器來增容;無法參與智能用電能效控制;節(jié)電能力也小。

電熱膜指的是一種在通電之后，可以發(fā)熱的半透明狀的聚脂薄膜。這種裝置把電當(dāng)作能源，壓在兩層聚脂薄膜中間發(fā)熱。電熱膜供暖裝置可以配置單獨(dú)的溫度控制裝置，把低溫輻射電源當(dāng)做發(fā)熱體。優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源和水資源，初期的投資成本較低，占用面積也小，安全性很高。雖然沒有環(huán)境污染，但安裝較不方便，電熱膜升溫也比較慢，運(yùn)行成本也高。

2 電蓄熱系統(tǒng)工作原理分析

低谷電蓄熱供暖系統(tǒng)，在低谷電時間段內(nèi)，裝置通電后，電能被轉(zhuǎn)化為熱能，存儲到系統(tǒng)中，非低谷電的時間段內(nèi)，在低谷電時間段內(nèi)存儲的熱能，可以根據(jù)建筑的需要進(jìn)行供暖，集中供暖方式無法到達(dá)的地方，低谷電蓄熱供暖系統(tǒng)可以輔助供暖。低谷電蓄熱供暖系統(tǒng)能夠有效的平衡系統(tǒng)中的電網(wǎng)負(fù)荷，提高了電網(wǎng)的發(fā)電效率，有“削峰填谷”的優(yōu)點(diǎn)。

低谷電蓄熱裝置不僅清潔環(huán)保，還可以充分利用谷時段的低電價政策;能夠?qū)崿F(xiàn)分布式供暖，供暖效率接近百分之百;可以通過全自動化無人值守節(jié)約人員管理費(fèi)用，供熱時間可根據(jù)需求控制;這樣運(yùn)行成本也相對較低。

3 沈陽市供熱現(xiàn)狀調(diào)查

沈陽市供熱面積2.25億平方米，其中住宅1.7億平方米，占全市供熱總面積的76%，非住宅為0.55億平方米，占全市供熱總面積的24%，集中供熱率90%，集中供熱面積2.03億平方米，熱用戶235萬戶，鍋爐供熱面積為1.52億平方米，占全市供熱總面積的67%，熱電聯(lián)產(chǎn)供熱面積為0.63億平方米，占全市供熱總面積的28%，清潔能源供熱面積為0.1億平方米，占全市供熱總面積的5%。

4 電采暖工程分析

對于中學(xué)建筑，不設(shè)置值班采暖(值班采暖溫度為5℃)的情況下，該建筑全年總熱負(fù)荷為116.35KW·h/m2；設(shè)置值班采暖的情況下為70.43KW·h/m2；若放假期間按值班溫度供暖，累計(jì)熱負(fù)荷為59.77 KW·h/m2。整個供暖期全谷電蓄熱，考慮熱損，蓄熱電鍋爐效率按98%計(jì)算；采暖期累計(jì)熱負(fù)荷在不設(shè)值班采暖時為118.72KW·h/m2,在設(shè)置值班采暖71.87 KW·h/m2，假期按值班溫度供暖時為60.99 KW·h/m2；根據(jù)遼寧省物價局規(guī)定的商業(yè)用電谷電電價0.3298元/千瓦時，則不設(shè)置值班采暖時采暖費(fèi)39.15元/平米，設(shè)置值班采暖時采暖費(fèi)23.70元/平米，假期按值班溫度采暖時采暖費(fèi)20.11元/平米。

采用電蓄熱供暖形式供暖時，若以折算系數(shù)0.03412kgce/MJ計(jì)算，每年將比采用傳統(tǒng)燃煤鍋爐供暖減少二氧化碳排放量819.167t，二氧化硫排放量6.633t，氮氧化物排放量2.985t，粉塵排放量3.316t。

5 結(jié)論

符合政策拆除的小鍋爐，對于無熱網(wǎng)或熱網(wǎng)容量不足時，可推廣煤改電采暖。

從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，以全谷電蓄熱供暖，當(dāng)滿足各地區(qū)經(jīng)濟(jì)平均熱指標(biāo)時則適合推行電采暖。沈陽市經(jīng)濟(jì)平均熱指標(biāo)26.6瓦/平，大連市31.33瓦/平，鞍山市22.97瓦/平，撫順市28.61瓦/平，本溪市25.75瓦/平，丹東市27.88瓦/平，錦州市27.87瓦/平，營口市24.91瓦/平。

2017年遼寧省煤改電供暖面積391.98萬平，可減少二氧化碳排放量328510噸，二氧化硫排放量2660噸，粉塵排放量1330噸。因此，從減少環(huán)境污染的角度分析，煤改電供暖有很大的優(yōu)勢。