水蓄熱電鍋爐作為中小建筑物冬季取暖熱源的應用探討

摘 要：由于水蓄熱電鍋爐具有無泄漏現象、安全性也比較高、沒有噪音、花費的成本少、能量消耗也少、溫濕度很適宜、對身體的健康有益等節能環保的優勢，因此在中小型建筑物冬季取暖供源的方式中是理想的。

關鍵詞：水蓄熱電鍋爐；中小建筑物；取暖熱源

中圖分類號：TU832.21 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）11-0021-02

我國北方多數地區一直采用燃煤等進行供熱取暖，導致煙塵及二氧化硫的污染日益嚴重，逐漸成為國內大氣污染的主流，在危害人們身體健康的同時，也使國家多次受到西方大國的詬病。因此，中國在北方局部地區實行取締燃煤鍋爐的政策，并以新的熱源形式代替燃煤鍋爐。而蓄能技術在國內空調領域已得到大力的推廣，其中冰蓄冷及水蓄熱兩種系統是最常見的，水蓄熱電鍋爐集環保和節能兩種優勢于一身的取暖熱源設備。

1 蓄熱系統的概述

蓄熱是指電力負荷在低值時（或在電力低谷期），使用電鍋爐產熱，發揮其蓄熱介質的顯熱（潛熱）本質，用特定方式將熱量儲存，等到電力負荷中出現高值，即用電高峰期時，將熱量釋放，以滿足冬季建筑物供熱要求。

應用蓄熱系統的前提是，所在地區有電力的低谷期和高峰期形成的電價差，并且該地區冬季有蓄電取暖的要求。但國內用電結構的矛盾不斷加大，如高峰電力供應不足，峰谷差過大，自然資源浪費等。故一些地方機關出臺某些優惠政策進行峰電和谷電的價差調整，并采用經濟手段對電力應用削峰填谷。同時，大部分地方政府對用戶蓄能項目實行鼓勵和支持的政策，緩解峰谷電負荷不平衡的矛盾。

蓄熱一般采取以下蓄熱手段：以水為介質，進行水蓄熱，并將相變材料看作介質蓄熱高溫相變的蓄熱裝置。水蓄熱造價低、環保，但占地較大，高溫相變蓄熱裝置造價高，但占地小。與國內節能經濟相結合而言，水蓄熱是比較理想的一種取暖方式。

2 電鍋爐的加水蓄熱系統及其容量和蓄熱水箱確定

2.1 電鍋爐水蓄熱的系統

我國的供暖方式主要有電能和太陽能系統、燃油和燃氣系統、地熱能系統等。這些系統都有一定給的局限性。電鍋爐高熱效率達95%以上、自控程度高、安裝維修方便、噪音小、環保，與蓄能技術結合，又能節約成本。

該系統還可以實現電網的削峰填谷，節約蓄熱系統能源。裝機容量大的問題，可掩埋在室外地下。電鍋爐加水蓄熱系統會是未來中小城市主要的熱源形式。水蓄熱的電鍋爐系統的流程有直接和間兩種方式。

直接加熱方式蓄熱循環的供熱系統，如圖1所示。此供熱系統僅適于功率大的電熱型的水鍋爐，可在系統中適當配置一個畜熱水箱，但此箱需和電熱水鍋爐的功率匹配。給水便可自蓄熱水箱內注入，可在蓄熱水箱、水鍋爐間構成一個循環回路，熱水泵循環時候，水鍋爐便從內部發出熱量，加熱水箱的水，直至溫度適合。

間接加熱式的蓄熱循環供熱系統如見圖2所示，為雙循環類型加熱系統，重點是可在蓄熱水箱和電熱鍋爐間設置熱交換器，分隔發熱和吸熱過程，讓其成為獨立的兩個循環回路。電熱鍋爐發出熱量，經熱交換器后，可把熱量間接傳遞至蓄熱水箱的水里。該系統安全有效。

2.2 電鍋爐的容量和蓄熱水箱確定

電鍋爐的容量，應采取估算法進行確定，如式（1）：

W=F×q+K×F×q×H1/H2（1）

式中，W為電鍋爐的容量，W；F為采暖面積，m2；K為熱損失引起的安全系數；Q為建筑物內的熱負荷指標，W/m2；H1為采暖時間，h；H2為蓄熱時間，h。

蓄熱水箱的面積計算如式（2）：

V= （2）

式中，K、F、q、H1等符號和公式（1）中一致；C為水比熱，Kj/kg；ρ為水密度，kg/m3；Δt為第二次蓄熱時的溫度到蓄熱完時產生的溫度差。

3 水蓄熱電鍋爐在中小建筑物取暖中的應用

3.1 水蓄熱電鍋爐在中小建筑物中取暖功能的應用

北歐國家普遍采用水蓄熱電鍋爐方式，其優越性已證實，國內很多用戶也認同。電能發展潛力很好也實用。低碳量的水蓄熱電鍋爐取暖原理與傳統煤鍋爐一樣，都是通過能源加熱熱水，引入暖氣中再散熱，以此滿足人們的熱量需要。

水蓄熱電鍋爐的取暖設備既能加熱室內空氣，又能散發出可調節人體免疫和延緩衰老功能的遠紅外線波。取暖設備熱轉換效率高，高達97.79%以上，轉換和傳遞過程中的能量損失小。且自下而上的升溫方式，符合人體養生學的“暖足溫頭”。其智能溫控的功能能夠節能、低碳、方便操作。

3.2 水蓄熱電鍋爐在中小建筑物中保護功能的應用

水蓄熱電鍋爐在中小建筑物取暖中保護功能有：

①短路保護。當電熱管出現短路，相應的漏電斷路器就會斷開，而其它的電熱管照常工作。

②超壓保護。電鍋爐上都會安裝一個安全閥，當系統壓力超過安全閥整定的壓力，可通過安全閥泄壓。

③漏電保護。當電熱管出現漏電，相應的漏電斷路器會迅速斷開，保護人員安全，電熱管照常工作。

④電鍋爐的超溫保護。當電鍋爐溫度已達到100 ℃，電鍋爐就會停止工作，并發出報警聲和光。

⑤電鍋爐的低水位保護。當電鍋爐水位比安全水位低，則電鍋爐停止工作，并發出報警的聲號和光。

⑥蓄熱水箱的低水位保護。當蓄熱水箱出現比低水位低的情況，超過30 s，循環的加壓泵便停止工作，并發出報警聲和光。

⑦蓄熱水箱的高水位保護。當蓄熱水箱比高水位高的情況，超過60 s，就會發出報警光。

3.3 水蓄熱電鍋爐在中小建筑物中節能環保功能的應用

水蓄熱電鍋爐的節能環保體現在：它的原理是將電能轉化成熱能，污染少，完全符合零排放的標準；它的使用屬于二次潔凈的能源，電能轉化成熱能的轉化率高達95%，可說是零損耗；加大谷電段的用電量，減少發電單位夜間運行的停機限負荷，間接地提高發電組等效的可用系數；且取暖時，無泄漏現象，安全性高，無噪音，且溫濕度適宜，有益身體健康；水蓄熱電鍋爐的電價僅為平常用電的一半左右。

3.4 應用中應注意的問題

首先，系統開始運行時，需提前采用軟化類型的設備給蓄熱系統注水，防止蓄熱系統因水高過溫而結垢，將鍋爐的電熱管燒爆。其次，蓄熱水箱一般設在室內，也可設在室外，但要在外部加設一道防護層，同時進行防水處理，保證其不會破壞，控制水箱的散熱。水箱加工過程中，需要避免熱橋現象，減小水箱內部的熱量損失。再次，對于多層建筑物，一定要將用戶和水蓄熱的電鍋爐系統進行換熱設備的隔斷。針對直連系統，可以再系統回水的管路上面增加一個電磁閥，使系統的循環泵與其直接連鎖，避免蓄熱系統出現回水倒灌的現象。最后，蓄熱系統中補水設施一定設在室內，以防管路系統發生凍壞。另外，電鍋爐中電源系統必須設置漏電保護的開關，用來確保電鍋爐在運行中的安全；電鍋爐控制柜，要設置電流、電壓指示儀表，方便運行人員觀察和巡視；接觸器控制的回路上要設置一個時間繼電器，自動或手動控制用電的高峰和平谷及低谷。

4 結 語

我國大部分地方冬季均會出現電力低谷現象，如果將電鍋爐加蓄熱系統使用在這些地方，將解決很多冬季供暖問題，此系統不但能降低用戶運行的費用，也能進行電網調峰，有巨大的發展前景。而且政府部門也在出臺高低谷電的調整政策，并加強了對電鍋爐加水蓄熱系統的探討。

參考文獻：

[1] 王昆.水蓄熱電鍋爐作為中小建筑物冬季取暖熱源的應用[J].河北理工大學學報（自然科學版），2010，（1）：30-33.

[2] 李謙.電鍋爐在蓄熱熱水系統中的應用[J].中國建筑金屬結構，2005，（2）：35-36.

[3] 辛琪.環保經濟的供暖方式——蓄熱電鍋爐供暖[J].城市管理與科技，2004，（6）：39-41.