關(guān)于蓄熱式電鍋爐額定電功率之計算公式的探討

韓笑

【摘要】關(guān)于蓄熱式電鍋爐額定電功率的計算公式，目前有兩個正式版本可以遵循，第一個是《電熱儲能爐工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》DB21/T2018-2012，第二個是《蓄熱式電鍋爐房工程設(shè)計施工圖集》03R102，這兩個版本的蓄熱式電鍋爐容量計算公式各不相同，計算結(jié)果亦不相同，筆者在這兩個版本基礎(chǔ)上提出自己的見解并進行比較分析。

【關(guān)鍵詞】蓄熱式電鍋爐；額定電功率；計算公式

近幾年國家調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，政府提倡擴大電能消費比重，改善城市環(huán)境，解決電力盈余局面和電網(wǎng)調(diào)峰困難等問題。以電力為潔凈能源減少城市有害氣體排放。在這個政策背景下，符合削峰填谷、解決富余電力消納的蓄熱式電鍋爐，日益成為備受關(guān)注的新能源設(shè)備。

在工程設(shè)計中，蓄熱式電鍋爐的額定電功率容量選型對機房布置、設(shè)備和電氣初投資、運行費用等都有影響，故設(shè)計工作中應(yīng)進行準(zhǔn)確的設(shè)備容量選型。對蓄熱式電鍋爐的容量選型，目前有兩個正式版本可以遵循，筆者在這兩個版本基礎(chǔ)上提出自己的見解并進行比較分析。

公式一：《電熱儲能爐工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》DB21/T2018-2012之條文說明第3.1.2條蓄熱式電鍋爐額定電功率的計算公式：

P= Qq×T/Tc×（1+ F+ Fc）×Ao

P—蓄熱式電鍋爐額定電功率（kW）；

Qq—采暖設(shè)計負(fù)荷指標(biāo)（W/m2）；

T—蓄熱電鍋爐熱釋放時長（h）；

Tc—谷電時長（h）；

F—管網(wǎng)熱損耗；

Fc—蓄熱電鍋爐熱損耗；

Ao—供暖面積（m2）。

公式一的各個設(shè)計參數(shù)選取方便，但其計算方式是按供暖建筑單體全天無室溫變化考慮，適用于全天有人停留的建筑單體，例如住宅、公寓、賓館、醫(yī)院等；但當(dāng)供暖建筑單體夜間或某個時間段無人停留時，例如辦公樓、商場、學(xué)校、客運站、體育館、倉庫等建筑，如果仍采用公式一將不符合實際情況，選型出來的蓄熱式電鍋爐會比較大，將增加設(shè)備、電氣及土建投資和運行費用。

公式二：《蓄熱式電鍋爐房工程設(shè)計施工圖集》03R102第0-5頁，第4.4條，建筑物用蓄熱的時間段內(nèi)所需熱量，以及第5.2條蓄熱式電鍋爐容量計算公式：

1、Wx=∑Qi×ti（kW·h）；

2、Nx= Wx/（Tx·η）（kW）；

3、Nj= Nx+ Ng（kW）。

Wx—建筑物用蓄熱裝置供熱的時間段內(nèi)所需熱量（kW·h）；

Qi—用蓄熱裝置供熱的各時間段的熱負(fù)荷（kW）；

ti—用蓄熱裝置供熱的各時間段的時間（h）；

Nx—蓄熱用鍋爐負(fù)荷（kW）；

Tx—蓄熱時間（h）；

η—過濾效率，0.95；

Nj—鍋爐計算負(fù)荷（kW）；

Ng—谷電時段用電鍋爐供熱的時間段內(nèi)所需熱量（kW）。

公式二比較接近實際熱負(fù)荷，是按可變負(fù)荷計算額定電功率，但其公式中選取的時間段較多，各時間段的采暖熱指標(biāo)取值也無從獲得，對于不同層次的工程技術(shù)人員不易掌握，故公式二的可操作性不占優(yōu)勢。

公式三：筆者認(rèn)為蓄熱式電鍋爐的額定電功率計算公式各參數(shù)的取值應(yīng)具備可操作性和可靠性，且公式應(yīng)能適應(yīng)各種建筑單體室溫調(diào)整情況，對此提出自己的看法，在公式一的基礎(chǔ)上總結(jié)出另一個計算公式，增加晝夜室溫調(diào)整系數(shù)[T白×（tn-tw）+ T夜×（t夜-tw）]/[24×（tn-tw）]，則修改后的額定電功率計算公式三為：

P= Qq×T /Tc×（1+ F+ Fc）×Ao×[T白×（tn-tw）+ T夜×（t夜-tw）]/[24×（tn-ta）]

P—有室溫調(diào)整措施時的蓄熱式電鍋爐額定電功率（kW）；

T白—白天供暖時長（h）；

T夜—夜間供暖時長（h）；

tn—白天供暖室內(nèi)計算溫度（℃）；

t夜—夜間供暖室內(nèi)計算溫度（℃）；

tw—室外供暖計算溫度（℃）；

其他參數(shù)與公式一相同。

舉例：以大連一棟10000m2辦公樓為例，白天7：00～17：00室溫20℃、時長12h，夜間17：00～7：00保持值班溫度5℃、時長12h，谷電時段21：00～7：00共10h，以此對三個公式分別計算，分析其對確定蓄熱式電鍋爐額定電功率的影響。

公式一： Qq取70W/m2，T取24h，Tc取10h，F(xiàn)取0.05，F(xiàn)c取0.05，Ao取10000m2，過程如下

P= Qq×T/Tc×（1+ F+ Fc）×Ao=70×24/10×（1+ 0.05+ 0.05）×10000=1848 （kW）

公式二： q7-17=70W/m2，Q7-17=700 kW，q17-21=35 W/m2，Q17-21=350kW，Tx=10+4=14h，q21-7=35W/m2，Q21-7=350 kW，η取95%

1、Wx=∑Qi×ti=700×12+350×4=9800 （kW·h）

2、Nx= Wx/（Tx·η）=9800/（14×0.95）=737（kW）

3、Ng=350/0.95=368（kW）

4、Nj= Nx+ Ng=737+368=1105（kW）

為統(tǒng)一對比條件，考慮外網(wǎng)輸送效率0.95，則

Nj= Nj /0.95=1105/0.95=1163（kW）

公式三：T白取12h，T夜取12h，tn取20℃，t夜取5℃，tw取-9.8℃（大連冬季供暖室外計算溫度），其他設(shè)計參數(shù)與公式一工況相同，過程如下

P= Qq×T /Tc×（1+ F+ Fc）×Ao×[T白×（tn-tw）+ T夜×（t夜-tw）]/[24×（tn-ta）]= 70×24 /10×（1+ 0.05+ 0.05）×10000×[12×（20+9.8）+ 12×（5+9.8）]/[24×（20+9.8）]=1386 kW

分析比較：以公式三為基準(zhǔn)，分別對比公式一和公式二，

對比一：P /P =1848/1386=1.33

對比二：Nj /P =1163/1386=0.84

針對計算結(jié)果分析得出，對比一說明采用公式三可以大幅降低蓄熱式電鍋爐額定電功率；對比二說明公式三雖與實際使用所需的額定電功率有一定誤差，但比較接近，且計算參數(shù)有據(jù)可依，可操作性強。筆者提出的計算公式為個人見解，尚需工程技術(shù)人員在日常實際工程實踐中給予檢驗和評定。

參考文獻：

[1]《電熱儲能爐工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》DB21/T2018-2012.

[2]《蓄熱式電鍋爐房工程設(shè)計施工圖集》03R102.

[3]《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》CJJ34-2010.