不同采暖系統的應用及其能耗分析

摘要：本文對建筑不同采暖系統進行了分類和總結，并對其應用情況進行了分析，指出不同采暖系統在使用過程中存在的利弊，并對其能耗進行了探討和比較，為新建筑和用戶選取采暖設備和方式提供指導和依據。

關鍵詞：采暖系統應用能耗

Application and energy consumption analysis of different heating systems

Xu Lianhong

Jinan Railway Vehicles Equipment CO.， LTD. 250022

Abstract: In this paper， the different heating systems of buildings are classified and summarized. Points out the advantages and disadvantages of the different heating systems through the analysis of its application conditions. Furthermore， its energy consumption is discussed and compared. These will provide some guidance and basis for choosing heating equipment and way for the new buildings and users.

Keywords: heating system; application; energy consumption

中圖分類號：Ｕ２６０文獻標識碼：A 文章編號：1674-198X(2012)03(c)-0000-00

1引言

隨著國家對環保要求的日益增強，城市中采暖系統的能源供應結構也隨之發生變化，因此，采暖系統方式日益多樣化。多種新型供暖設備和采暖方式的逐漸使用，不僅改善了建筑節能和室內環境，而且也進一步提高了住宅環境的品質，為選擇最為優化、最為適宜的采暖設備和形式提供了可能。

在選擇采暖設備和采暖系統方式時，應綜合考慮環保要求、氣候條件、燃料供應條件、節能效益和經濟承受能力等因素，使其具有合理性和適用性。因此，是否能夠準確全面評價各種采暖設備和采暖系統方式，選擇最為合適的采暖方式，是一個重要且急需解決的問題[1]。而為了達到這一目的，正確進行能耗分析則是各項評價指標中最為重要的一個環節，是進一步進行決策的基礎。為此，本文將對不同采暖系統形式的應用及能耗作初步的分析和探討，為新建筑和用戶選擇采暖設備和方式提供指導和依據。

2各種采暖系統應用分析

2.1 傳統采暖系統

傳統的住宅采暖系統方式主要有以城市熱網、小區熱網或較大規模的鍋爐房為熱源的集中供熱系統方式和分散于各個用戶建筑內的家用爐灶供熱系統方式。集中供熱系統方式現在仍是城市建筑住宅采暖的主要系統方式。該系統方式的優勢在于能夠科學的充分利用能源，熱源也非常穩定，通過熱網輸送到各個采暖用戶。它主要包括熱電廠供熱系統、燃油鍋爐、燃煤鍋爐、燃氣鍋爐等。傳統的采暖系統方式安全可靠、便于管理。但是，該系統方式也存在著一些弊端，制約并影響著集中供熱系統的建設和發展。制約集中供暖系統發展的因素主要有[2]：（1）住宅的建設與供暖熱網建設難以同步進行和相互協調發展；（2）初期投資大、建設周期長、運行費用高、投資回收慢；（3）集中供暖時間固定，溫度不能單獨控制，距離供熱源的遠近造成了供熱的不均勻性；（4）采暖費用收取困難；（5）燃煤鍋爐能源轉換效率低，污染嚴重；（6）集中采暖系統方式按面積收取采暖費， 不是按照用戶的能量消耗收取，具有一定的不合理性。

2.2 新型采暖系統

新型的采暖系統方式主要有以下幾種[3，4]：（1）家用電鍋爐；（2）電熱膜采暖；（3）蓄能式電暖器；（4）分戶式燃氣、燃電采暖爐（即為壁掛爐）；（5）分戶式燃油鍋爐；（6）水源熱泵；（7）中央空調系統；（8）地板輻射式采暖。

家用電鍋爐屬于集中形式的電式采暖系統方式，一般用于單幢樓房或小型小區供熱。與傳統集中采暖系統方式類似，該系統通過熱力管道把電鍋爐加熱后的熱水輸送到各個住宅房間。電鍋爐采暖系統方式的能耗較高，能源轉換效率極低，運行成本較高，因此，電鍋爐采暖系統的采用受到很大的限制。

電暖器主要放置在單個房間內取暖，主要結構形式有電熱石英管式取暖器、電熱微晶玻璃輻射取暖器、電熱油汀普通電暖器和蓄熱功能的相變蓄熱電暖器等。電暖器這種采暖系統方式安裝調節靈活、使用方便，不需要傳統集中采暖系統中的熱力管道和散熱器片，而且用戶可以根據氣溫情況控制采暖裝置的使用，因此可以縮短采暖季中采暖設備的運行時間，進而可以節省采暖費用。此外，電暖器的使用不需要集中供暖那樣需要專門人員負責采暖系統的運行管理和維護，而且不會產生污染。但是，電暖器的運行耗電量較大，采暖舒適感不如水暖供暖散熱器。因此，電暖器的采用需要根據用戶的實際情況加以選擇。

另一種采暖系統是電動熱泵，設置在各個房間內，即可在夏季作為空調制冷使用，也可以在冬季作為采暖熱源使用，啟動調節運行靈活方便。電動熱泵主要有空氣熱泵、水環熱泵和地源熱泵三大類。空氣熱泵供暖，在冬季較低溫度條件下的供暖能力受到限制，因此需要根據該地區冬季最不利條件確定機組容量和輔助熱源，滿足用戶采暖的需求。由于地下水和一定深度下的土壤溫度常年穩定在略高于年平均氣溫，因此可以作為地源熱泵供暖使用。該采暖系統僅僅適用于容積較低的建筑。地下水源熱泵使用的可行性，也需要根據是否具有可靠地下水源抽取及回灌條件，且要符合該地區水文地質管理的要求。電動熱泵采暖系統的運行費用相對較高，但它同時可以作為夏季空調供冷系統使用，不應作為單一采暖功能的系統來看待。此外，電動熱泵系統具有大氣污染小、安裝運行簡便且占用面積小的優點。

電熱蓄熱采暖系統方式是在電網低谷時將電能轉換為熱能，當需要供暖的時候將所蓄存的熱量供暖。電熱蓄熱采暖方式主要是配有蓄熱裝置的集中電熱鍋爐和可以用于分戶電采暖的蓄熱電散熱器。蓄熱裝置表現為供熱量和熱負荷之間的平衡關系，其作用是減小設備容量和提高系統效率等。目前，我國的蓄熱采暖系統應用還比較少，主要集中于余熱或廢熱再利用等方面。

當電動熱泵或者電熱蓄熱采暖系統不能采用時，最好的直接電熱采暖方式為電熱膜輻射采暖系統方式。電熱膜輻射采暖是在合理的環境輻射溫度條件下，減少人體的輻射散熱量，生理熱平衡需要降低室溫以增加對流散熱量，所以較低室溫下輻射采暖可取得與較高室溫下對流采暖具有相同的舒適感。目前，由于電熱膜產品的輻射體表面的溫度過高，遠超過國家標準對輻射體表面溫度的限制，導致“舒適度不高”，因此，其應用受到限制。

地板輻射式采暖的熱舒適度明顯優于電熱膜輻射采暖方式，能夠確保符合國家標準要求，因而可得到合理的房間溫度場分布，并且可以保持較好的室內溫度的穩定性。由于此采暖系統方式的投資費用較高，因而限制了此種采暖方式在住宅中的推廣及應用。

3各種采暖系統的能耗分析

3.1 鍋爐采暖系統

鍋爐采暖根據燃料不同有燃煤鍋爐和燃油、燃氣鍋爐。依據規模不同，燃煤鍋爐的效率有很大的差別，而天然氣鍋爐效率一般差別不大。這主要是由于煤是固體燃料，以表面接觸燃燒為主，其燃燒的完全性受到爐膛溫度的影響，爐膛容積越小爐膛的平均溫度越低，其燃燒越不充分。因此，燃煤鍋爐能源轉換效率很低，其供熱效率一般為55％～75％。而天然氣是空間燃燒，其效率主要與受熱面積、供熱介質和換熱強化等因素有關，其熱效率高，一般在90％左右。此外，對于鍋爐采暖系統因采暖管網保溫不利、管道泄露導致熱量損耗及由于介質溫度過高會造成不必要的熱損失，其效率會進一步導致降低。

3.2 直接電熱系統

無論是電暖器、電熱膜，還是電熱鍋爐，僅從電熱轉換效率的角度來看，其熱效率幾乎為100％。但在由高品位的電能轉化為低品位的熱能過程中，會浪費大量的有用能源。我國大型火力發電廠的平均發電效率僅為33％，所以可以認為直接電熱系統的熱電轉換效率雖然為100％，但折合為煤炭效率也僅僅為33％。

3.3 電動熱泵系統

電動熱泵系統合理利用了高品位電能，使其綜合能源效率很高。在適合的水文地質條件下，水源熱泵系統折合為燃煤效率高達99％～115％。空氣源熱泵的性能則受戶外溫度影響很大，在寒冷地帶需要輔助電熱，但其折合煤炭效率仍為66％。

此外，無論哪種采暖系統方式，供熱規模越大，供熱環節越多，供熱能耗也就越大。采暖過程中的能耗主要有建筑能耗、不均勻熱損失、高溫熱力管網能耗和室外管網能耗。綜合考慮，雖然輸送環節熱損失很大，但燃煤熱電聯產系統方式依然是各種采暖方式中能耗最低的。天然氣鍋爐的熱效率普遍較高，應以小規模分散為佳。直接電熱采暖系統方式消耗高品位的電能，能耗在各采暖方式中是最大的， 應限制甚至禁止電熱鍋爐供暖。

4結論

本文綜述了目前我國存在的各種采暖系統方式，并對其能耗進行了分析。在選擇采暖系統方式時，應從能源消耗、經濟性、對環境的影響等多個方面進行綜合考慮，根據每種采暖系統的適用條件與當地實際條件的具體情況，選擇出最為優化、最為合理與適宜的采暖系統方式。

參考文獻

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[2] 張沈生， 傅卓林， 張兆弟. 住宅供暖設備的評價與選擇[J]. 沈陽建筑大學學報(自然科學版)， 2006， 22(4): 647-652.

[3] 江億. 華北地區大中型城市供暖方式分析[J]. 暖通空調， 2000， 30(4): 30-32.

[4] 聞作祥， 馬景掏. 北京地區多種供熱方式研究[J]. 區域供熱， 2003(3): 14- 30.