電采暖爐設(shè)計(jì)問題探討

馬鴻飛

(江蘇南京艾歐史密斯熱水器公司，江蘇 南京 210038)

集中采暖和獨(dú)立采暖作為家庭采暖的兩種形式，由于其不同的特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中都有大量范例。怎樣針對(duì)中國現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，開發(fā)出能夠適應(yīng)中國市場(chǎng)的獨(dú)立采暖產(chǎn)品，我們需要思考以下問題。

一 所采用的能源

一般家庭可以使用的能源，無外乎電能和燃?xì)鈨煞N。無可置疑，使用燃?xì)庾鳛闊崴髂茉从泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如加熱速度快，打開即有熱水，同時(shí)使用燃?xì)庀鄬?duì)較便宜，這樣燃?xì)獗趻鞝t的運(yùn)行費(fèi)用較低。不過我們應(yīng)該可以看到，使用電能，具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，和燃?xì)猱a(chǎn)品相比，由于沒有燃?xì)庀到y(tǒng)，結(jié)構(gòu)得到簡化，安全性較易保障，維修簡單，控制操作方便，并且電線較容易引入，所以安裝位置靈活，最重要的是，電能是清潔能源，至于運(yùn)行費(fèi)用方面，隨著供電市場(chǎng)廠網(wǎng)分開改革，三峽等大型水電建設(shè)完成和核能發(fā)電的發(fā)展，電價(jià)有望降低，電采暖熱水爐在采暖市場(chǎng)的運(yùn)用將有廣闊前景。

二 集成與外形尺寸

燃?xì)獗趻鞝t的系統(tǒng)集成思路值得借鑒，在沒有采用集成式熱水器的一些獨(dú)立采暖實(shí)例中，用戶需要在熱水爐外安裝循環(huán)水泵和膨脹水箱等等，對(duì)于家庭用戶來說非常困難，因?yàn)橐话阌脩魶]有系統(tǒng)安裝的經(jīng)驗(yàn)和工具，一些配件也需要在專業(yè)市場(chǎng)上才能買到，如果請(qǐng)工程公司安裝的話，費(fèi)用又比較高，所以對(duì)于獨(dú)立采暖的家庭用戶，電采暖爐必須集成設(shè)計(jì)，省去用戶安裝的麻煩，需要集成進(jìn)采暖爐的采暖部件主要有膨脹水箱、循環(huán)水泵、放氣閥、泄壓閥和補(bǔ)水閥等等，其中放氣閥要位于采暖爐的最高位置，這樣可以及時(shí)釋放系統(tǒng)中的積氣;膨脹水箱一般與水泵入口并聯(lián)，并且位置應(yīng)比較低，這樣可以保證在系統(tǒng)出現(xiàn)一些故障時(shí)水泵不至于空轉(zhuǎn)而燒壞。鑒于燃?xì)獗趻鞝t水容量小，溫度波動(dòng)大而采暖舒適性較差的經(jīng)驗(yàn)，電采暖爐應(yīng)有一定的容積，這樣在采暖負(fù)荷變化時(shí)，水箱內(nèi)熱水可以形成緩沖，來消除溫度波動(dòng)影響，但是水箱尺寸又不能太大，因?yàn)橐紤]外形尺寸的因素，所以電采暖爐在集成后，外形一定要緊湊，整體尺寸控制應(yīng)該是高度不超過800mm，寬度不超過500mm，這樣可以在安裝時(shí)將熱水爐放入標(biāo)準(zhǔn)櫥柜中，這樣可以利用櫥柜內(nèi)的空間，實(shí)現(xiàn)隱藏式安裝，并不破壞室內(nèi)裝修的整體效果。同時(shí)使用電能作為能源在這里也顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡娐返呐挪己喴?，無需燃?xì)鉄崴疇t所必須的排煙系統(tǒng)和助燃空氣進(jìn)口。

三 控制及安全部件

1.溫度控制

溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮到不同散熱終端的最佳運(yùn)行溫度是不一樣的，如果是散熱片，需要提供較高的供水溫度;如果是風(fēng)機(jī)盤管，則供水溫度在50－60℃之間即可;如果是地板采暖，供水溫度應(yīng)控制在40℃左右，以保證地面溫度不高于28℃，來獲得最好的舒適性，所以溫度控制器應(yīng)該可調(diào)并有一個(gè)較寬的調(diào)節(jié)范圍。作為溫度控制的雙重保護(hù)，防止水溫超高，高溫極限保護(hù)應(yīng)控制在99℃以下，否則高溫蒸汽進(jìn)入采暖系統(tǒng)，將造成較大危害。

2.聯(lián)動(dòng)控制

溫控系統(tǒng)控制了機(jī)組自身的工作情況，同時(shí)還須根據(jù)采暖房間的溫度變化控制機(jī)組運(yùn)行或停止，要實(shí)現(xiàn)室溫可控，可通過室內(nèi)溫控器控制，并有以下控制方式:一種是控制水泵運(yùn)行，當(dāng)室溫達(dá)到設(shè)定時(shí)停止水泵，采暖系統(tǒng)水循環(huán)停止從而室溫下降，低于室內(nèi)溫度設(shè)定則水泵重新運(yùn)行;一種是控制加熱棒供電，室溫達(dá)到設(shè)定時(shí)斷開加熱棒供電，采暖循環(huán)水溫度降低從而室溫下降，低于溫度設(shè)定則重新給加熱棒供電;還有一種是同時(shí)停止水泵和加熱棒的工作。一般來說采取第一種控制方式比較好，這樣在水循環(huán)停止后，機(jī)組內(nèi)的水溫繼續(xù)升高并達(dá)到設(shè)定溫度，積蓄了一定的熱量，當(dāng)室內(nèi)溫度低于設(shè)定之后水泵重新運(yùn)行，這時(shí)因?yàn)橛辛艘欢ǖ臒崃糠e蓄，有利于室溫的回復(fù)。聯(lián)動(dòng)控制的另一方面，是與中央空調(diào)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，空調(diào)機(jī)組和電采暖爐雖然是兩臺(tái)機(jī)組，但可共用一個(gè)系統(tǒng)。

3.安全部件

采暖系統(tǒng)由熱水管路連接而成，分閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)。開式系統(tǒng)易污染，管路和系統(tǒng)易腐蝕，采用閉式系統(tǒng)是較好選擇，不過水加熱后會(huì)膨脹，在密閉的系統(tǒng)中膨脹的水要有一個(gè)可去之處，所以需要膨脹水箱。有時(shí)候膨脹水箱并不足以消解系統(tǒng)內(nèi)的水膨脹量，這時(shí)需要壓力安全閥，一般壓力安全閥都有一個(gè)預(yù)設(shè)定的動(dòng)作壓力值，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)壓力超過該值時(shí)，壓力安全閥就會(huì)自動(dòng)開啟，將多余的壓力釋放以保證系統(tǒng)內(nèi)的組件，特別是散熱器不被過高壓力損壞。如果電采暖爐使用時(shí)因?yàn)槁┧蛘哒`操作導(dǎo)致水箱水位過低，將造成電加熱棒干燒，大功率的加熱棒干燒很容易使加熱棒漏電和爆裂，是嚴(yán)重的安全隱患，為杜絕該現(xiàn)象發(fā)生，需水位開關(guān)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水箱內(nèi)的水位，當(dāng)水位低于水位開關(guān)位置時(shí)，自動(dòng)切斷加熱棒的供電，停止工作;另一方面，系統(tǒng)內(nèi)的水壓如果不足，水流不連續(xù)，將對(duì)循環(huán)水泵有很大危害，高速旋轉(zhuǎn)的水泵葉輪會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重氣蝕，線圈過熱等問題，所以須水壓開關(guān)來感應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的水壓情況，一旦系統(tǒng)水壓低于水壓開關(guān)設(shè)定的壓力值，則自動(dòng)停止水泵運(yùn)行，起到保護(hù)水泵的作用。作為一個(gè)系統(tǒng)，不僅僅要考慮機(jī)組本身的安全性，同時(shí)還要考慮整個(gè)系統(tǒng)的安全性。

四 生活熱水功能

要在電采暖爐中增加供生活熱水的功能，技術(shù)上并不會(huì)很困難，可以采用爐內(nèi)二次循環(huán)，附加水箱等辦法實(shí)現(xiàn)，但個(gè)人認(rèn)為電采暖爐專用于采暖更為理想。第一，專用采暖有利于有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，可以充分考慮采暖的需要而不受生活熱水的干擾。第二，有利于小尺寸緊湊型設(shè)計(jì)，節(jié)約安裝空間。第三，生活熱水功能使機(jī)組內(nèi)經(jīng)常有新水混入，含氧量高的新水使水箱和散熱系統(tǒng)的腐蝕加劇，同時(shí)也增加了水垢的形成。第四，生活熱水功能會(huì)增加機(jī)組負(fù)荷，使用戶選型偏大，造成浪費(fèi)。第五，安裝要兼顧采暖系統(tǒng)和生活熱水管路，安裝難度增大，并且當(dāng)管路較長是熱損失增加。

五 結(jié)語

電采暖爐在中國市場(chǎng)具有發(fā)展空間，但從設(shè)計(jì)角度講，應(yīng)該針對(duì)不同用戶需求，結(jié)合電采暖爐的特點(diǎn)和外部系統(tǒng)的要求，在一體化、緊湊性、安全性、可靠性、控制功能以及可擴(kuò)展性等方面充分考慮，開發(fā)出滿足客戶需求的整體解決方案。

［1］張沈生，李惠先.新型供暖方式與房地產(chǎn).工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2004;

［2］馬新，劉立山.一種新型電采暖爐控制器的研制.機(jī)電工程，2009;