水蓄热电锅炉作为中小建筑物冬季取暖热源的应用探讨

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摘 要：由于水蓄热电锅炉具有无泄漏现象、安全性也比较高、没有噪音、花费的成本少、能量消耗也少、温湿度很适宜、对身体的健康有益等节能环保的优势，因此在中小型建筑物冬季取暖供源的方式中是理想的。

关键词：水蓄热电锅炉；中小建筑物；取暖热源

中图分类号：TU832.21 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）11-0021-02

我国北方多数地区一直采用燃煤等进行供热取暖，导致烟尘及二氧化硫的污染日益严重，逐渐成为国内大气污染的主流，在危害人们身体健康的同时，也使国家多次受到西方大国的诟病。因此，中国在北方局部地区实行取缔燃煤锅炉的政策，并以新的热源形式代替燃煤锅炉。而蓄能技术在国内空调领域已得到大力的推广，其中冰蓄冷及水蓄热两种系统是最常见的，水蓄热电锅炉集环保和节能两种优势于一身的取暖热源设备。

1 蓄热系统的概述

蓄热是指电力负荷在低值时（或在电力低谷期），使用电锅炉产热，发挥其蓄热介质的显热（潜热）本质，用特定方式将热量储存，等到电力负荷中出现高值，即用电高峰期时，将热量释放，以满足冬季建筑物供热要求。

应用蓄热系统的前提是，所在地区有电力的低谷期和高峰期形成的电价差，并且该地区冬季有蓄电取暖的要求。但国内用电结构的矛盾不断加大，如高峰电力供应不足，峰谷差过大，自然资源浪费等。故一些地方机关出台某些优惠政策进行峰电和谷电的价差调整，并采用经济手段对电力应用削峰填谷。同时，大部分地方政府对用户蓄能项目实行鼓励和支持的政策，缓解峰谷电负荷不平衡的矛盾。

蓄热一般采取以下蓄热手段：以水为介质，进行水蓄热，并将相变材料看作介质蓄热高温相变的蓄热装置。水蓄热造价低、环保，但占地较大，高温相变蓄热装置造价高，但占地小。与国内节能经济相结合而言，水蓄热是比较理想的一种取暖方式。

2 电锅炉的加水蓄热系统及其容量和蓄热水箱确定

2.1 电锅炉水蓄热的系统

我国的供暖方式主要有电能和太阳能系统、燃油和燃气系统、地热能系统等。这些系统都有一定给的局限性。电锅炉高热效率达95%以上、自控程度高、安装维修方便、噪音小、环保，与蓄能技术结合，又能节约成本。

该系统还可以实现电网的削峰填谷，节约蓄热系统能源。装机容量大的问题，可掩埋在室外地下。电锅炉加水蓄热系统会是未来中小城市主要的热源形式。水蓄热的电锅炉系统的流程有直接和间两种方式。

直接加热方式蓄热循环的供热系统，如图1所示。此供热系统仅适于功率大的电热型的水锅炉，可在系统中适当配置一个畜热水箱，但此箱需和电热水锅炉的功率匹配。给水便可自蓄热水箱内注入，可在蓄热水箱、水锅炉间构成一个循环回路，热水泵循环时候，水锅炉便从内部发出热量，加热水箱的水，直至温度适合。

间接加热式的蓄热循环供热系统如见图2所示，为双循环类型加热系统，重点是可在蓄热水箱和电热锅炉间设置热交换器，分隔发热和吸热过程，让其成为独立的两个循环回路。电热锅炉发出热量，经热交换器后，可把热量间接传递至蓄热水箱的水里。该系统安全有效。

2.2 电锅炉的容量和蓄热水箱确定

电锅炉的容量，应采取估算法进行确定，如式（1）：

W=F×q+K×F×q×H1/H2（1）

式中，W为电锅炉的容量，W；F为采暖面积，m2；K为热损失引起的安全系数；Q为建筑物内的热负荷指标，W/m2；H1为采暖时间，h；H2为蓄热时间，h。

蓄热水箱的面积计算如式（2）：

V= （2）

式中，K、F、q、H1等符号和公式（1）中一致；C为水比热，Kj/kg；ρ为水密度，kg/m3；Δt为第二次蓄热时的温度到蓄热完时产生的温度差。

3 水蓄热电锅炉在中小建筑物取暖中的应用

3.1 水蓄热电锅炉在中小建筑物中取暖功能的应用

北欧国家普遍采用水蓄热电锅炉方式，其优越性已证实，国内很多用户也认同。电能发展潜力很好也实用。低碳量的水蓄热电锅炉取暖原理与传统煤锅炉一样，都是通过能源加热热水，引入暖气中再散热，以此满足人们的热量需要。

水蓄热电锅炉的取暖设备既能加热室内空气，又能散发出可调节人体免疫和延缓衰老功能的远红外线波。取暖设备热转换效率高，高达97.79%以上，转换和传递过程中的能量损失小。且自下而上的升温方式，符合人体养生学的“暖足温头”。其智能温控的功能能够节能、低碳、方便操作。

3.2 水蓄热电锅炉在中小建筑物中保护功能的应用

水蓄热电锅炉在中小建筑物取暖中保护功能有：

①短路保护。当电热管出现短路，相应的漏电断路器就会断开，而其它的电热管照常工作。

②超压保护。电锅炉上都会安装一个安全阀，当系统压力超过安全阀整定的压力，可通过安全阀泄压。

③漏电保护。当电热管出现漏电，相应的漏电断路器会迅速断开，保护人员安全，电热管照常工作。

④电锅炉的超温保护。当电锅炉温度已达到100 ℃，电锅炉就会停止工作，并发出报警声和光。

⑤电锅炉的低水位保护。当电锅炉水位比安全水位低，则电锅炉停止工作，并发出报警的声号和光。

⑥蓄热水箱的低水位保护。当蓄热水箱出现比低水位低的情况，超过30 s，循环的加压泵便停止工作，并发出报警声和光。

⑦蓄热水箱的高水位保护。当蓄热水箱比高水位高的情况，超过60 s，就会发出报警光。

3.3 水蓄热电锅炉在中小建筑物中节能环保功能的应用

水蓄热电锅炉的节能环保体现在：它的原理是将电能转化成热能，污染少，完全符合零排放的标准；它的使用属于二次洁净的能源，电能转化成热能的转化率高达95%，可说是零损耗；加大谷电段的用电量，减少发电单位夜间运行的停机限负荷，间接地提高发电组等效的可用系数；且取暖时，无泄漏现象，安全性高，无噪音，且温湿度适宜，有益身体健康；水蓄热电锅炉的电价仅为平常用电的一半左右。

3.4 应用中应注意的问题

首先，系统开始运行时，需提前采用软化类型的设备给蓄热系统注水，防止蓄热系统因水高过温而结垢，将锅炉的电热管烧爆。其次，蓄热水箱一般设在室内，也可设在室外，但要在外部加设一道防护层，同时进行防水处理，保证其不会破坏，控制水箱的散热。水箱加工过程中，需要避免热桥现象，减小水箱内部的热量损失。再次，对于多层建筑物，一定要将用户和水蓄热的电锅炉系统进行换热设备的隔断。针对直连系统，可以再系统回水的管路上面增加一个电磁阀，使系统的循环泵与其直接连锁，避免蓄热系统出现回水倒灌的现象。最后，蓄热系统中补水设施一定设在室内，以防管路系统发生冻坏。另外，电锅炉中电源系统必须设置漏电保护的开关，用来确保电锅炉在运行中的安全；电锅炉控制柜，要设置电流、电压指示仪表，方便运行人员观察和巡视；接触器控制的回路上要设置一个时间继电器，自动或手动控制用电的高峰和平谷及低谷。

4 结 语

我国大部分地方冬季均会出现电力低谷现象，如果将电锅炉加蓄热系统使用在这些地方，将解决很多冬季供暖问题，此系统不但能降低用户运行的费用，也能进行电网调峰，有巨大的发展前景。而且政府部门也在出台高低谷电的调整政策，并加强了对电锅炉加水蓄热系统的探讨。

参考文献：

[1] 王昆.水蓄热电锅炉作为中小建筑物冬季取暖热源的应用[J].河北理工大学学报（自然科学版），2010，（1）：30-33.

[2] 李谦.电锅炉在蓄热热水系统中的应用[J].中国建筑金属结构，2005，（2）：35-36.

[3] 辛琪.环保经济的供暖方式——蓄热电锅炉供暖[J].城市管理与科技，2004，（6）：39-41.