某电热锅炉水蓄热系统经济性分析

王小波 宋翀芳

（1 山西省榆次区文化艺术活动中心 2山西省太原理工大学）

某电热锅炉水蓄热系统经济性分析

王小波 宋翀芳

（1 山西省榆次区文化艺术活动中心 2山西省太原理工大学）

通过对山西某单位常压电热锅炉系统改造实例的分析，介绍了电热锅炉采暖系统的设计方案和特点，就系统实际运行费用和集中供热费用进行比较，指出电热锅炉的技术优点和经济性。

电热锅炉；水蓄热；经济效益

1. 引言

电热锅炉水蓄热系统是利用廉价的低谷电，在用电低谷时段启动电热锅炉，以水为介质将电热锅炉产生的热量储存在蓄热装置中，适时供应给热用户的系统。这样在用电高峰就可以不开或少开电热锅炉，从而减少了高峰时段的用电量，对电网的供电起到了“移峰填谷”的作用，可以缓解电力公司白天因用电量大而供电不足，夜间因用电量小而电能过剩的矛盾。

2 .工程概况

山西省某单位配套有剧院、图书馆、电影院、各类健身活动场所以及办公用房等。建筑的冬季供暖存在分时段性，如果按常规集中供热24小时不间断，会造成能源的巨大浪费，并且由于采暖收费越来越高，而该单位所在地区谷电价较为便宜，这就为电热锅炉蓄热系统的应用提供了可能。

锅炉机房位于该大楼地下室一层，原系统采用3台容积式换热器加集中供热热源，为常见的交换站系统。后通过多方考察，方案对比，将集中供热改造为电热锅炉蓄热系统，在8个供热季的运行实践中，系统可靠、稳定、经济效益显著。

3 ．电热锅炉水蓄热系统

3.1 系统的工作原理

该系统主要包括四大部分：电热锅炉 ,蓄热水箱 ,热交换器和热源系统循环水泵。系统可按用户要求，在任意时间设定多个不同的温度值，达到最佳节能效果。使用时，根据用户要求设定蓄热时段、供热时段、蓄热温度、电热锅炉出水温度、供水压力、蓄热水泵蓄热时工作频率等参数。该系统电热锅炉流程图如图所示。

蓄热时，补水电磁阀V5开启，蓄热水箱补水到高水位时补水电磁阀关闭。蓄热水泵按设定的频率运行，30秒之后电热锅炉运行，开始蓄热。当蓄热水箱的温度达到设定温度或蓄热时段结束，电热锅炉停止工作，60秒之后蓄热水泵停止运行。如果在蓄热时段且蓄热水箱温度低于设定温度5℃，蓄热水泵再次投入运行，30秒之后电热锅炉开始工作。

供水时，供水电磁阀V1开启，蓄热电磁阀V4关闭，电热锅炉不工作，蓄热水泵变频调速恒压供水。供水时段补水电磁阀一直关闭，不进行补水操作，以免向用户供应冷水。如果供水时段结束或蓄热水箱的水位低于最低水位60秒，蓄热水泵停止工作。

控制系统可以选择手动工作。开启供水电磁阀，关闭蓄热电磁阀，启动蓄热水泵以变频调速恒压方式供水，约30秒之后启动电热锅炉，这样以直供方式向用户供水。供水结束时，先停止电热锅炉，60秒之后停止蓄热水泵。

3.2 电热锅炉系统设备配置

蓄热式电热锅炉房的设计规模和总热负荷应根据用户供热系统的热负荷曲线和蓄热量比例及锅炉运行方式合理确定。本工程由于是改造，受电热锅炉、蓄热水箱等设备空间和资金的限制，冬季热负荷按最大负荷1970kW，日总热负荷14200 kWh设计。电热锅炉系统在夜间谷电价时段23:00～7:00蓄热8小时，蓄热量要基本满足白天8:00～22:00所需热负荷12600kWh.蓄热量比例为90%。

考虑成本的最大经济性，以及电热锅炉蓄热的最大利用，配置720kW、990kW电锅炉各一台，欠缺的负荷集中在最冷天由白天电锅炉直供补偿。蓄热水箱容积定为270m3,蓄热水箱内介质蓄热至95℃，采暖换热器冷侧供回水温度确定为60℃/50℃，相应热侧供回水温度为95℃/55℃；蓄热水箱可利用温差为40℃，这在一定程度上缓解了蓄热容量不足的缺点，尽可能利用了蓄热水箱内蓄存的热量。

3.3 系统的运行模式

电锅炉利用夜间8h低谷电（23:00～7:00）低温供暖的同时进行蓄热，在用电高峰期间（7:00～23:00）系统启用蓄热装置单独供热模式，利用蓄热水箱供热，可以实现避峰运行。在最冷日即负荷最大时，蓄热量不能满足系统总负荷时，启用电热锅炉、蓄热装置联合供热模式或者电热锅炉单独供热模式。自控系统通过控制电热锅炉、外围设备和电动磁阀门的启停和调节，使蓄热系统能够实现多种工况的转换并监视系统各设备的工作状况与运行参数，对系统及设备出现的故障及时报警。

4.系统运行经济评价

该工程竣工验收至今，系统运行可靠、稳定、经济效益显著，通过改造后电热锅炉蓄热运行工况、运行费用和改造前的集中供热进行比较分析，来评价本蓄热系统的性能指标。

4.1 初投资经济分析

电热锅炉蓄热系统经过设计和施工实际总投资125万元，而集中供热系统入网配套费按照热力公司的测算和物价部门的核算需要交纳150万元。这样初投资节省25万元。

4.2 运行经济分析

集中供热采暖单价是按商业单位标准执行，7.5元/平方米/月，采暖面积按建筑面积加层高系数50 000平方米，供热时间为5个月，年总费用为7.5*50 000*5=187.5万元。

电热锅炉蓄热系统运行费用分三部分：1.电热锅炉晚上蓄热：1710千瓦*8小时*150天*0.28元谷价电=57.456万元；2. 最冷天白天补充3小时直供：1710千瓦*3小时*150天*0.46元平价电=4.7196万元；3. 储热水泵：15千瓦*24小时*150天*0.46元平价电=2.484万元；费用三项总计64.6596万元。

电热锅炉蓄热系统年运行费用比集中供热所缴纳的费用每年节省近三分之二，而且实际上由于采暖初期和末期不是满负荷运行，费用比概算还要低一些。

5．蓄热采暖系统综合特点

（1）运行成本低。利用国家峰谷电价差的政策，在采暖期的大部分时间蓄热（谷电0.28元，为高峰电的1/3）在初冬和初春用2-3个小时时间蓄热就可以满足大楼全天的供热，节省了运行费用，有利于平衡用电负荷。

（2）自动化程度高。电蓄热系统采用可编程序控制系统用触摸屏控制，及时针对用户要求及使用情况，设定及修改控制工程及运行状态方式，可以根据气候变化的需要和不同设施用途的需要，随时开启实现无人值守，全自动运行。

（3）系统安全可靠。电蓄热系统强调整体性能，优选各种设备，电热锅炉和蓄热槽系统配合完美，同时各种配套设备也要求能经受长期稳定的考验。

6.结论

电热锅炉蓄热系统适用于实行分时电价，且峰谷电价差较大的地区，同时建筑具有显著的间歇供热特点，特别是白天供热，晚上不需要供热或要求少供热的场所。电热锅炉通过控制技术，系统可以根据负荷预测或经验，在不同负荷日，设计不同的供水温度。它可以按照系统所要的热量提供给用户，不存在浪费现象，提高了供热质量而且是谷期用电降低了运行成本，提高了电网效率。具有高温、高效、节费的特点。

[1]吴喜平.蓄冷技术和蓄热锅炉在空调中的应用.上海：同济大学出版社,2000.

[2]陆耀庆.实用供热通风空调设计手册.北京中国建筑工业出版社,2008.

[3]朱泓，连之伟.电锅炉蓄热采暖系统设计.上海：上海交通大学，2004.

[4]豆小秋，吕建.学校类建筑分时供暖节能潜力分析.天津：天津城市建设学院学报，2009.

[5]张伟程,电锅炉水蓄热技术的应用实例.北京:暖通空调,2010.

G322

B

1007-6344（2015）10-0086-01

王小波，男，出生年月：1974年1月1日，籍贯：山东鄄城，学历：大学本科，职称：工程师，研究方向：暖通空调节能。

第二

宋翀芳，山西省太原理工大学，副教授。基金项目：国家自然科学基金项目（51108295）