近年来,蓄能技术已在我国空调领域得到强劲的发展与推广,最常见的是冰蓄冷和水蓄热系统。
本文介绍在中小型建筑物中采用电锅炉加水蓄热方式作为系统热源,以此作为减少环境污染、降低能源消耗,同时利用夜间低谷电,减轻白天电网负荷,真正实现绿色供暖的一个途径。
1 蓄热系统及其应用条件所谓蓄热即是在电力负荷很低的电力低谷期采用电锅炉产热,利用蓄热介质的显热或潜热特性,用一定方式将热量储存起来,在电力负荷较高的用电高峰期将热量释放出来, 以满足建筑物的供热需要。
当然该系统有一个应用的主要前提,那就是该地区是否存在电力低谷、高峰期电价差。
目前随着我国用电结构矛盾的不断加大(一方面存在着严重的高峰电力不足,另一方面存在着峰谷差过大问题,进而形成自然资源大量浪费的恶性循环),各地政府已纷纷出台优惠政策拉大峰、谷电价差,以经济手段推动电力削峰填谷,在峰谷用电基本都在半价或半价以下。
同时为了提高业主积极性,很多地方地政府还下达相应政策,鼓励和支持应用蓄能项目的用户,从而缓解峰、谷电负荷严重不平衡的矛盾。
蓄热工程中常用的蓄热手段主要有两种, 即以水为介质的水蓄热和以相变材料为介质的高温相变蓄热装置。
前者造价低、占地大, 后者造价高、占地小。
考虑到我国经济结构的实际情况,本文以水蓄热为主进行介绍。
2 电锅炉加水蓄热系统用于城市供暖的清洁能源有燃油、燃气、电能、太阳能和地热能等。
其中, 燃油系统需要配备储油罐等辅助设施, 在建筑行业中储油罐的装设及燃油的运输通道有着严格的消防要求,这在建筑密度很高的市区地段很难满足,即使勉强满足也存在着一定程度的隐患;燃气系统对市政输送管网有要求,对于老城区改造很难实现,即使实现,对于供暖系统来讲,其高额的运行费用也难以支持;太阳能和地热能系统在老城区供暖改造工程中的实施更是有其客观的局限性; 电锅炉具有热效率高(可达95%- 99%)自控程度高(具有过温、过压、过流、短路、水、缺相等多种自动保护, 实现了机电一体化),设备体积小(占用建筑面积小),安装维修方便,无污染无噪音等特点。
如结合蓄能技术,则其在投资方面也具有一定的优势, 下表以唐山地区建筑物为例(1万平米,120天供暖), 电锅炉蓄热供暖进行比较说明(120天供暖)：依表可见,如单纯利用低谷电供热,一次投资比水煤浆和燃气的都要贵,但运行费很低一般运行1-6年即可回收。
虽然地源热泵的运行费用最低,但是它的初投资也是最高的,如果仅仅考虑供暖的话,总费用并不经济。
由此可见,在城市改造项目和新建项目中,水蓄热电锅炉系统作为供暖热源还是易于实现,有很多优点的,特别在一些未改造完备的老城区,多数缺少气源且无足够占地和条件用于油源储备,其更有独到优势。
采用水蓄热系统能对电网做到削峰填谷,间接地起到节约能源的作用。
缺点是机组电力装机容量大,蓄热水箱需要占用一定的建筑空间,(蓄热水箱也可以埋在建筑物室外的地下,如北京的净土寺工程)随着我国各大城市及自然风景旅游区对环保要求的不断提高, 以及电力部门用电优惠政策的进一步下达,电锅炉加水蓄热系统必将作为一种主要的热源形式被引入大中城市的中小型建筑供暖工程中。
本文给出水蓄热电锅炉系统常规流程图,如下：直接加热式蓄热循环供热系统：该系统一般适合较大功率的电热水锅炉,系统中配置一只与电热水锅炉功率相匹配的蓄热水箱。
给水从蓄热水箱注入,并充满整个系统,蓄热水箱与电热水锅炉之间形成循环回路,通过热水泵循环用电热水锅炉发出的热量来加热蓄热水箱的水, 直至设定的温度。
间接加热式蓄热循环供热系统该系统为双循环加热系统,在蓄热水箱与电热锅炉之间设置一台热交换器,将发热过程和吸热过程分隔成两个独立循环的回路。
电热锅炉产生的热量通过热交换器间接传递给蓄热水箱的水,给水系统适合水质硬度较高的地区。
因为在电热锅炉放热侧形成闭式循环,热煤水除少量泄露需补充外,基本上没有消耗,只须在初始启动前在该循环回路中加满软化水,电热锅炉就可以在较长的时间内安全运行。
3 电锅炉容量及蓄热水箱的确定3 3 设计应用中的若干问题3 3 1对于多层建筑, 用户与水蓄热电锅炉系统间要有换热设备隔断; 对于直连系统,则应在系统回水管路上加设与系统循环泵连锁的电磁阀,以防系统回水倒灌。
3 3 2系统中蓄热水箱应尽量设于室内,如现场条件不允许,则应在水箱保温层外加设防护层且在水箱顶部进行防水处理,以防保温层破坏后水箱散热过大。
水箱加工中应尽量减少热桥现象,以减小水箱不必要的。
3 3 3 系统补水设施应设于室内, 以防管路系统冻坏。
3 3 4 电锅炉电源系统应设有漏电保护开关与过流保护开关,以保证锅炉安全运行;在电锅炉控制柜上应设有电流、电压指示仪表,以方便运行人员观察巡视;在接触器控制回路中应设有时间继电器, 实现自动、手动控制用电高峰、平谷和低谷时段。
3 3 5 系统初运行时,应提前一段时间用软化设备给系统注水或将系统水加药处理,以防系统水高温结垢,烧爆锅炉电热管。
4 应用实例以唐山市大洋商厦为例,该工程为一商场建筑的改造项目,位于唐山市市中心,建筑面积12520平米,建筑物分为两部分,一部分是商场,一部分是办公区,商场部分采用全空气系统的中央空调,办公区采用普通暖气片。
夏季由两台山东中大760千瓦的螺杆冷水机组机供冷源,仅向商场区供冷。
冬季利用电锅炉加蓄热系统,向商场区和办公区同时供暖。
在循环泵吸入、压出段分别增设季节性关断阀门,以进行冬夏季运行工况的转换。
本系统采用间接式蓄热供热系统,采用一台1280千瓦的电锅炉,通过板式换热器和一个400立方的钢板水箱进行热量交换。
水箱设计温度90度(150厚橡塑海面保温)。
采暖系统供回水温度为55/45℃。
锅炉和水箱均位于建筑物的地下室。
该工程2004年竣工,该工程投资57万元,电锅炉每天仅运行3-8个小时即可保证水箱内的温度,每年供热运行费用仅为20万元,远小于其他热源的运行费用。
该系统至今使用良好。
经济效果显著。
5 结束语可见在某些存在电力低谷的地方,使用电锅炉加蓄热系统解决中小建筑物的供暖问题,对降低用户运行费用和电网调峰有着十分重要的意义和发展前景,随着电力部门更完善的鼓励低谷用电的政策出台。
同时厂家对电锅炉加蓄热系统的研究的加强,会进一步降低造价和运行费用,为电锅炉加蓄热系统开辟更关阔的市场。
作者：王昆。
