电热锅炉蓄热在空调采暖系统中的应用

王洲 刘崇

摘要：本文主要论述了电热锅炉蓄热在空调采暖系统中的应用方法和对策，以期可以为今后电热锅炉蓄热研究提供参考和借鉴。

关键词：电热锅炉；蓄热；空调采暖系统

前 言

随着时代的进步，电热锅炉蓄热作为一种常用的手段和技术，应用于各个领域中。在空调采暖系统中，如果能够科学使用电热锅炉蓄热技术，可以大大提升采暖的效果。

一、电热锅炉发展概况

20世纪50-60年代，电热锅炉在国外先进国家已得到普遍应用。除了它具有较充沛的发电能力这一基础条件外，电热锅炉具有其他热能设备所无法比拟的优点，诸如对环境无污染，无三废排放，无噪音，自动化程度高而且容易实现，操作简单，维修方便等，从而得以迅速发展。

新中国成立后，生产力的迅速发展对用电量的需求与口俱增，在电力供需矛盾比较大的情况下，不可能把宝贵的电力—这种高品位的二次能源用于热能转换设备。经过二十年的努力，我国电力工业得到长足发展，特别是改革开放以来，供电设备的持续发展，使电力供需矛盾逐步得到缓解。20世纪90年代初期，在我国开始出现电热锅炉。但由于运行成本昂贵，这些产品只能用于特殊需要的场合，或水电资源丰富、电价相对便宜的地区。随着改革开放的深入，我国产业结构发生了很大变化，人民生活质量也不断提高，白天高峰用电量不断增加，夜间低谷时段用电量大幅降低，供电峰谷差逐年加大，给电网运行带来较大的困难和较高的经济损失，必须采取有效措施来削峰填谷。大力推广电热锅炉在低谷时段蓄热运行，不失为削峰填谷”的有效方法。即在夜间低谷时段自动开启电锅炉，将产生的热量储存在保温水箱中，在白天高峰用电时段供热，这样既达到了削峰填谷”的目的，又充分发揮电热锅炉保护环境、操作简便等诸多优点。

电热锅炉蓄热系统在供热空调中已得到广泛应用，设计工程师也比较熟悉，蓄热供热空调系统属于闭式系统，系统中主要是传热，没有传质；生活热水蓄热系统属于开式系统，不但要供热，还要供水，因此既有传热，又有传质。

二、电热锅炉蓄热采暖系统

电锅炉储热蓄能采暖方式的选择比较分析如下：

1.常压蓄热系统是由电热锅炉、蓄热罐（蓄热罐与大气联通保持常压状态）、循环水泵、板式热交换器及控制系统组成的蓄热系统。常压蓄热系统在夜间低谷电时段，依靠电锅炉将蓄热循环水加热至90℃，（常压）并以热能形式储存在蓄热水箱内供白天峰电时段使用（放热至55℃），以达到完全避峰或减少高峰时段用电量，起到削峰填谷，减少运行费用目的。

1.1系统组成：由电热水锅炉，常压蓄热水箱（罐），电热锅炉热水循环泵，放热循环泵及补水定压设备等组成。

1.2开式蓄热水箱（罐）

为防止电锅炉低温蓄热系统热水沸腾汽化，通常电热锅炉蓄热温度不超过90℃。其蓄热温度与最终提取温度差值较小，致使一般规模的工程，蓄热罐也需要较大容积。蓄热水箱通常采用温度分层型：水箱内设散流器水温分层，在立式水箱中蓄存冷水时，使之从下往上流，蓄存热水时，使之从上往下流，便可获得温度分层。

1.3蓄热水箱的形状结构

最适合自然分层的蓄热水箱形状是直立平底圆柱体，与长方体或立方体蓄热水箱相比，圆柱体在同样的容量下，面积与容量之比小。蓄热水箱的面积与容量之比越小，热损失就越小，单位蓄热量的基建投资就越低。

2.高温承压蓄热系统由电热水锅炉、蓄热容器、循环水泵、板式热交换器及控制系统集成一个完整的蓄热系统。高温蓄热系统在夜间低价低谷电时段，依靠电锅炉将蓄热循环水加热至150℃，（饱和蒸汽温度）并以热能形式储存在承压蓄热容器内供白天峰电时段使用（同样放热至55℃），以达到完全避峰或减少高峰时段用电量，起到削峰填谷，减少运行费用目的。

2.1系统组成

电热锅炉承压高温蓄热部分蓄能系统由直供电热水锅炉，蓄能一体（或分体）化机组，直供锅炉循环泵，蓄能机组放热循环泵及补水定压设备几部分组成。蓄能一体化机组，又是由蓄能压力罐内置电热装置，工频、变频循环泵、板式换热器、自动化控制系统组成的一个机电一体化小系统。

2.2蓄能压力罐

蓄能罐内一次热媒蓄热最高水温150℃，一次热媒蓄热水只在蓄能罐、工频、变频循环泵及板式热交换器之间流动，为闭式系统，通过板式热交换器向二次热媒侧放热。蓄能罐正常工作压力为0.5MPa，是通过蓄能罐自带的电接点压力表（电接点压力表通过控制器、控制电热管加载及卸裁）维持的，另备有安全阀超压保护。蓄能罐放热运行时，其放热闭合系统工作压力维持在0.4～0.5MPa之间。蓄热容器是根据蓄热总量设计容器，蓄热容器可按照建筑空间立式或卧式布置，数量可灵活调整，不需要予留操作空间。

2.3高温蓄热系统图

常压水箱制作要求低，但相对体积大，可利用温差为90℃-55℃=35℃。蓄热水箱容积=额定蓄热量/35。

常压蓄热罐一般现场制作，布置灵活，造价较低。但对于大容量蓄热，蓄热罐体积庞大，占地面积大，土建成本高。

三、电热锅炉蓄热在空调采暖中的应用实例

1.工程概况

某城市广场地处火车站附近的繁华地带，其地面是城市绿化景观，地下为购物批发城。建筑面积约15000m2，共有3层，机房位于地下3层。该地段没有集中供热管道，而且机房又在地下，采用燃油锅炉供热有诸多困难，因此决定冬季供热采用电热锅炉蓄热系统。

夏季采用2台螺杆式冷水机组制取7～12℃的空调冷水，单台制冷934.9Kw；冬季采用2台电热锅炉夜间蓄热，单台额定功率420Kw，蓄存95℃的热水，白天蓄热槽放热通过板式换热器制取50～60℃的空调热水。由于篇幅所限，本文只讨论电热锅炉蓄热部分。在板式换热器中制取60℃空调热水进入分水器供给用户，回水则通过空调循环水泵返回板式换热器，从而构成空调侧水的循环。

蓄热系统的补水采用软化水，与空调系统共用一套软化水装置，单设补水泵。

2.系统运行策略

本工程采用全蓄热策略，即电热锅炉在电力低谷期全负荷运行，制取白天所需的全部热量，在用电高峰期，电热锅炉停止运行，所需热负荷全部由蓄存的热量来满足。

采用这种方式最大限度地转移了电力高峰期的用电量，使运行成本降低，系统控制简单，易于系统调试及运行管理，但由于设备容量高从而致使初期投资也较高。

3.系统控制方式

本工程采用全蓄热方式，设定23∶00～次日7∶00开启2台电热锅炉制取95℃热水储存在蓄热槽内，直到槽内温度均达到95℃时，电热锅炉停止运行，该过程由电热锅炉配套的GGD型控制柜来控制。设定8∶00～18∶00蓄热槽放热，通过板式换热器制取60℃空调热水。蓄热侧水流量根据空调水侧出口温度来控制调节。当负荷不足时传输信号启动锅炉投入运行。

四、结束语

综上所述，电热锅炉蓄热应用于空调采暖系统中，具有很好的使用效果，可以大大提升空调采暖的质量，改善空调运行的各项性能，带来更好的享受。

参考文献：

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[3]刘美俊.西门子S7系列PLC的应用与维护[M].北京：机械工业出版社，2014（3）.