高温相变蓄热技术在建筑采暖中的应用

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高温相变 蓄热技术在建筑采暖 中的应 用
郭 凌 云 ， 刘
（． 安矿业 集团基 建管 理中心 ， １ 潞 山西 潞安
靖：
焦作 ４４０） ５ ０ ３
０６０ ；． ４ ２ ４ ２河南理 工大学土木 工程学 院， 南 河
如 Ｏ
７金 属 保 护 套 尺 寸 ： ８ ． ５２ｍｍｘ ２ ３ ０ｍｍｘ ２ｍｍ ８
８进 风 口：０ ． ２ ０ｍｍ￣ ０ ２ ０ｍｍ ９支座 ．
中４ ０亿 ｋ ・ 于 电采 暖 替代 煤 ）约 占终端 能 源 消 ｗ ｈ用 ，
费 量 的 ４ ．％。按 照 规 划 ，北 京 市 电采 暖供 热 面 积 ４８
２Ｓ ｈ ｏ ｆ ｖ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｈ ｎ ｎＰ ｌ ｅ ｈ ｉ Ｕ ｉｅ ｓ ｙ Ｊ ｏ ｕ ５ ０ ３ Ｈ ｎ ｎ Ｃｈｎ ） ．ｃ ｏ ｌ ＣｉｉＥ ｇｎ ｅｉ ， ｅ ａ ｏｙ ｃ ｎｃ ｎｖ ｒｉ ， ｉ ｚ ｏ４ ４ ０ ， ｅ ａ ， ｉａ ｏ ｎ ｔ ｔ ａ
按 照北 京市 总体 规划 和 环保 要求 ， 环 以 内和海 淀 区 三 ｐ＼ 赠
将 改造成 为无 煤 区 。早在 ２ ０ ∞ 如 步取 消加 以 ０ ２年 已逐 ∞ 如 ２ ｔ ０
Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ０ ０ ０
下 的燃煤 锅 炉 。到 ２ ０ ０ ８年清 洁 能源 比重 约 占终 端 能 源 消费量 的 ８ ％， 中 电力 消 费量 为 ６ ０亿 ｋ ．（ ６ 其 ２ ｗ ｈ其
行 ； 实 行 时控 和 温 控 ， 证 充 分 利 用低 谷 电加 热 ， ⑤ 既保 又保 证蓄 热元 件温 度不 过 高 。
负荷 曲线 ， 从而 降低 单 位 电能 的成 本 。 为此各 地 陆 续 推 出 了峰谷分 时 电价政 策 ［ ２ ］ 。 峰 谷 分 时 电价 ， 需 双 赢 ， 以提 高 社 会 效 益 。 供 可 但 是用 户 侧 要 充 分利 用 夜 间 的廉 价 电必 须 依靠 相应
Ａｂ ｔａ ｔ Ｈｇ －ｅ ｐ ｒｔｒ ｈｓ ｈｎ ｅｔｅｍａ ｎ ｒｙｓｏａｅｃｕｄｎ ＆ ｕｌ ｅｏ ｖｎｎ ｌｃｒ ｉ ， ｌ ｖ ｅｍｕｈｄｆｒｎｅ ｓｒｃ： ｉｈ ｔｍ ｅａｕｅｐ ａｅｃａｇ ｈ ｒ ｌ ｅｅｇ ｔ ｇ ｏ ｌ ｗ ｅ ｌ ｆｅｅ ｉｇｅ ｔｉｔ ａｌ ｉ ｃ ｉｅｅｃ ｒ ｆ ｅ ｃｙ ｅ ａ ｔ ｆ
电采暖 设备 在 夜 间有 效 地蓄 存∞ ∞ ， ∞ 其 蓄热 ∞ 能 热量 ∞ 评价 ∞ ∞ 性 Ｏ 好 坏 的指标 为蓄 热效 率（ 电采 暖 设备 蓄存 热 量 占消 耗 １ 高温 相 变蓄热 电采 暖设备 的结构 及工作 原 理 ． ２ 该 电采 暖设备 结构见 图 １ 。其具体工 作过程 为 ： 夜 间蓄 热时 ， 风 门和 排风 门关 闭 ， 进 利用 电加热 装置及 其 电能 的比例） 。目前 ， 内采 暖地 区低 谷 电价 时段 一 国 般
图 ２ ３ 、。
定 时控制 系统使相 变材料 完成 相变 ； 当需要 供暖 时 ， 进 风 门和排风 门打开 ， 放 出蓄 存 的热 量 ， 释 实现供 暖 。
２ 经 济 性 分 析
２１ 调 峰 经济效 益 ．
北 京 市 能源 结构 调 整 的 重 点是 人 力 发 展 天 然 气
和 电力 等清 洁 能源 ，替代 城 市 民用和 市区工 业用 煤 。
ｌ 高温相 变蓄热 电采暖技术 的基本情 况
１ 高温相 变材 料选择 和 制备 ． １ 开发 相 变 蓄 热 电暖器 的关 键 技 术 之一 是 相 变 材 料 的合 理选择 与 制备 。相变 蓄热 材 料 Ｔ ５ ６Ｊ 物 Ｈ ７【 ４ 的热
性如 表 １ 示 。 所
的技术 、 设备 。高温 相 变 蓄热 既是 一种 理 想 的 电采 暖
ｎ ｔ ｇｒ ｕｔ ｏ ｉ ｔｅｍ ｌ ， ｌ ｄ ｒｓｅ， ｃ ｏｄｎ ｌ ａｌ ｚｓ ｔ ｅｏｏ ｃ ａ ｄｔｅｔｓｎ ｓ ｌ ｈｒ ａ ｅ ｒ 期 ｅａｅａ ｄｅｓｄ ａｃｒｉｇ ａｙｅ ｉ ｃ ｎｍｉ ． ｈ ｅ ｉ ｅ ｓｆ ｔ ｓ ｐ ｍ ｙｎ ｓ ｓ
电采 暖具 有 采 暖 区无 污 染 、 节 灵 活 、 用 方 便 调 使 等 优 点 ， 也存 在一 些缺 点 ： 但
（）Ｈ 了电网峰 谷差 。 １Ｊ 大 Ｊ 不合 理用 电方 式及 用 电量 的增 加 ， 势必 会加 大 电网本 已严 重 的峰谷 差 。我 国空 调 蓄冷 受 到重视 ， 得到 了长足 的发展 。实际上 ， 并 电采 暖 蓄热 有 同等 重要 的意 义 。 （） 行 费用较 高 。 ２运 电采 暖结合 蓄 热充分 利用 夜 间 低 价 电才 是正 确 的应 用途 径 ，且 蓄热 宜采 用 分布 式 ， 这样， 既可 充 分利 用 电输 送 方 便 的优 点 ， 避 开 了集 又 中供 暖 系统 的建 造和 管道 维护 等麻 烦 。 高温 相 变 蓄 热 电采 暖技 术 利 用 相 变 材 料 以潜 热
一
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ｂ ｔｅｎｔｅｐ ａ ａｕ ｎ ｅｖ ｅｖｌｅｉ ｅｐ ｗ ｒ ｅｗ ｒ ｎ ｐ ｒｔ ｎｃｓ ｏ ｅｔｃ ｅｔ ｇ Ｔ ｅｓｒｃｕｅ ｗ ｒｉｇ ｒ ｃ ｌ ｅｗ ｅ ｅｋｖ ｅａ ｄｔ ａ ａｕ ｎｔ ｏ ｅ ｔｏｋａ ｄｓ ｏｅａｉ ｏｔｆｅ ｃｒ ａ ｈａｉ ． ｈ ｔ ｔｒ． ｏｋｎ ｉ ｉ ｅ ｈ ｌ ｈ ｌ ｈ ｎ ｅ ｏ ｌ ｉｌ ｎ ｕ ｐ ｎｐ
摘要 ： 高温相 变蓄热是一种理想 的电采 暖技术 ， 以充分 利用夜 间廉价 电蓄存 热量 以供 白天采暖 。它不仅可缓解 我国城市 因燃煤造 可
成的环境 污染， 而且可平衡 电网峰谷 差， 节约电采暖运行 费用 介绍 了 一种 高温相 变蓄热 电采暖装置 的结构 、 工作 原理及热性
Ｋｅ ｏｒ ： ｉ ｅｅ ｃ ｅｗｅ ｎｐ ａ ｄｏ －ｅ ｋｌａ ； ｈｆｉ ｅ ｄｔ ｆ－ ｅ ｋ ｐ ａｅｃ ａ ｇ ｅｍ ａ ｎ ｒ ｙｓｏａ ｅ ｙｗ ｄｓ ｄｆ ｒｎ ｅｂ ｔ ｅ ｅ ｋａ ｆ ｐ ａ ｏ ｄ ｓ ｉｔ ｐ ａ ｌ ｏ ｆｐ ａ ； ｈ ｓ ｈ ｎ ｎｇ ｋ ｏａ ｏ ｎ ｅｔ ｒ ｌ ｅｇ ｔｒｇ ｈ ｅ
一
蓄 热方 式 ，将 夜 问廉价 低 谷 电转化 为热量 蓄积 起 来 ， 以供 白天采 暖 使用 。其 优 点 ： 蓄 热密 度 高 ， ① 体积 小 ；
②采 用 合适 的保温 和 强化 换热 形式 ， 既保证 散 热 时散
热表 面温 度 不 会 过 高 ， 保证 较 大 的散 热 速 率 ； 采 又 ③ 用 单 元 组 装 式 设 计 ， 用 灵 活 ； 无 风 扇 ， 噪 音 运 使 ④ 无
１ ． 外保温层材料： 水解石棉 ， 厚度 ：０ｍｍ ２ ２内保温层材料： ． 硅酸钙 板， 厚度 ：０ｍｍ ６ ３空气通道宽度 ：０ｍｍ ． ２ ４容 器 尺 寸 ： ８ ． ５０ｍｍｘ ２ ３ ０ｍｍｘ ０ｍｍ ８ ５电加 热 器 ：０ ． ９０Ｗ／ 支
６出 风 口：０ ． ２０ ｍｍｘ ０ ２ ０ｍｍ
０ 第 （ 第 卷 第 ４期 ¨年 期总 ）
Ｎ ． ｎ ２ １ Ｔ ｔｌＮ ．４ ， ｏ．９ ｏ ｉ ０ ｏ ｏ２ ５ Ｖ １ ） ７ １（ ａ ３
建 筑 节 能
■ 暖 通 与 空 调
ＨＥＡＴＩ ＮＧ．ＶＥＮＴ Ｌ Ｉ ＡＴＩ ＮＧ ＆ ＡＩ Ｃ０ＮＤＩ Ｉ Ｒ Ｔ ＯＮＩ ＮＧ
为 ２ ：０ 次 日 ７ ０ ３０一 ： ０共 ８ｈ 合理 的蓄 热效 率 应 人 于 ，
如 Ｏ
６ ％。为 确保 白天采 暖 需求 ， ０ 要求 电采 暖 设备 保 持 定 的散 热功 率释 放 出所 蓄存 的热 量 ， 以散 热功 率 来 评 价 其散热 性 能优劣 。 该 电采 暖 设 备在 电加 热 功 率 １１ ０Ｗ 时 ， 实 测 ０ 蓄 热 效 率 为 ６ ．％； ２９ 电加 热 功 率 １５ ０Ｗ 时 ， ０ 实测 蓄 热 效 率 为 ６ ％ 。蓄 放 热 过 程 温 度 、 热 功 率 曲线 见 ２ 散
降低 。随 着经 济 的发 展 ， 国城 市用 电峰谷 差 日趋 拉 我 大 。巨大 的 电力 峰谷 差和 峰值 增 长速度 必 然对 电力 调 峰提 出 了很高 的要 求 ， 电网 的安全 运 行构 成 了一 定 对 的威 胁 。 为 了缓 解 电网高 峰负 荷 的压 力 ， 各地 相 继发 展 了 各种 调 峰 电站（ 如燃 气轮 机 电厂 、 抽水 蓄 能 电站 ）但 是 。 没有 根 本解 决造 成 用 电峰 谷 差 的原 因 ， 且 随着 经 济 而 发 展 、 民生 活水 平 的提 高 ， 种 用 电峰 谷 差 必 将 进 人 这 步加大。 要解 决这 个 问题 ， 唯有 推行 峰谷 分 时 电价 ， 引 导用 户 多用低 谷 电， 峰填 谷 ， 峰调 荷 ， 削 错 平滑 用 电
技 术【。
收稿 日期：０ １０ ．９ 修回 日期： ０ １０ —７ ２ １－４０ ； ２ １ －４２
＿ ９
表 １ 蓄热材料 Ｔ５６的热物性参数 ７
１ 基本 性 能实验数据 ＿ ３
７ ６
为 了充 分 利用 夜 间低谷 电价 ， 需要 高温 相变 蓄 热
５ ４ ３ ２
ｐ＼ Байду номын сангаас赠
能 测 试 结 果 ， 对 其 应 用 进 行 了经 济 性 分 析 。 并
关键词 ： 峰谷差； 削峰填谷； 相 变蓄热
中图分类号 ： Ｔ ３ Ｕ８２ 文献标志码： Ａ 文章编 号： １７ —２ ７２ １）７０ ０ 。３ ６ ３７ ３ （０ ０ ．０ ９０ １
Ｈｉ － ｍ ｐ ｒ ｔ ｅ Ｐｈ ｓ ａ ｅ Ｔｈ ｒ ａ ｎｅ ｇ ｏｒ ｇ ｃ ｏｌ ｙ Ａｐｐｌ ｄ ｉ ｇｈ Ｔｅ ｅ ａ ｕｒ ａ ｅ Ｃｈ ｎｇ ｅ ｍ ｌ Ｅ ｒ ｙ Ｓｔ ａ ｅ Ｔｅ ｈｎ ｏｇ ｉ ｎ ｅ Ｓｈ ｆ ｉ ｇ Ｐ ａ ｏ ｄ ｔ ｆ－ｐ ａ ｒｏｄ ｉｔｎ ｅ ｋ Ｌ ａ ｏ Ｏｆ ｅ ｋ Ｐｅ ｉ ｓ
Ｏ 引 言
目前 ， 我国发 电量 与装机 总容量 已居世 界第二位 ［ ” 。 与 此 同时 ， 电力工 业 的发 展和 电力 需求 变化 出现 了新 的 问题 。一 是全 国发 电利 用 小 时数逐 年 下 降 ， 电能 发 力 未 能充 分利 用 ， 一些 新投 产 机组 甚 至处 于 闲置 状 有 态 。二 是 电网的 高峰 负荷 增 长很 快 ， 电网 负荷率 逐 年
２０ ０ １年 达 到 ６ ０万 ｍ ２ ０ ０ ，０ ２年 达 到 １０ ０万 ｍ ， ０ ２０ ０ ５年 达 到 １ ０ ０万 ｍ ２ １ ４ ， ０ ０年 达 到 ３０ ０万 ｍ ； ０
ｌ ．Ｈ５ ６ 质 量 ： ５ｋ ＯＴ ７ ２ ｇ
图 ｌ 高温相变蓄热 电采暖设备的结构图
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（．ｈ ｅ ｔ ｏ Ｃ ｎｔ ｃｉｎＭ ａａ ｅ ｎ， ｕ’ｎＣ ａ Ｇ ｏ ｐＣ ｒｏａｉｎ Ｌ ’ｎ０ ６ ０ ， ｈｎ ｉＣｈｎ ； １ ｅＣ ｎｅ ｆ ｏ ｓ ｕｔ Ｔ ｒ ｒ ｏ ｎｇ ｍｅ ｔＬ ａ ｏ ｌ ｒｕ ｏｐ ｒｔ ， ｕ ａ ４ ２４ Ｓ ａｘ， ｉａ ｏ