034 新型蓄热式电暖器应用的探讨

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1、新型储热式电暖器应用的探讨吴国文1，张健2（1.甘肃省建筑设计研究院，甘肃兰州；2.兰州交通大学，甘肃兰州）摘要储热电暖器是一种新型的电采暖设备，其在夜间电网用电负荷低谷期储存能量，以提供白天采暖。因此该储热电暖器可以实现电网用电负荷削峰填谷，提高发电设备利用率；此外可以充分利用夜间廉价电采暖节省用户采暖费用。关键词削峰填谷储热电暖器41引言北方地区冬季的供暖需求对城市环境及能源消耗具有重要影响。由于我国目前能源消耗主要还是以燃煤为主，环境污染严重的城市基本都还是典型的煤烟型污染特征，大气中90%的二氧化碳、二氧化硫都来自于燃煤。

2、每年采暖期用煤量增加时，污染浓度急剧超标，大量燃煤使我国成为二氧化碳排放大国，位列世界第二。根据世界许多大城市的经验表明，改善大气污染状况的根本出路是改变能源结构。所以在未来几年甚至几十年内中国将会在各行各业包括民用燃料方面加大清洁干净、高质高效能源的推广使用。从丹麦哥本哈根国际气候峰会到第二届世界环保与新能源中国发展大会，各国都在为我们赖以生存的人类地球家园谋出路。环境保护、节能减排在和平时期、冷战时代的世界几乎都成了从联合国到每一个负责任的国家政府最重要的工作任务之一，针对国际上对我国环保问题的质疑，中国政府郑重承诺2005-

3、2020年单位GDP碳排放强度降低40-45%，作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划。据统计，我国每年冬季单纯用于采暖所消耗的能源折合人民币达700亿元，占全国能源总消耗的1/4左右。所以供暖的科学性、合理性、能源利用效率的提高对我国的环境保护、节能减排起着举足轻重的作用。能源是人类生存和发展的基础,科学技术发展到今天,能源问题已成为制约人类物质和精神生活进一步提高的瓶颈。因此,如何开发出新的绿色能源以及提高原有能源的利用率一直都是现代科技界关注的焦点。近年来,储能材料逐渐成为国内外能源利用和材料科学研究方面的热点。储能

4、材料在其物性变化过程中,能够从环境吸收热量或向环境放出热量,从而达到储存和释放能量的目的,解决了能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾,因此有效地提高了能源的利用率。同时由于有些储能材料在其相变过程中温度近似恒定,可以用于调整控制周围环境的温度,并且可以多次重复使用[1]。由于这些特性,使储能材料在太阳能、电力“移峰填谷”、工业与民用建筑和空调的节能等领域有着广阔的应用前景。2储热电采暖的研究现状现代储热技术主要是在20世纪70年代石油危机后发展起来的，当时一些工业大国开始重视太阳能、核能、风能等新能源的研究开发，而这些新能源是不连续

5、的，这就迫使人们开始真正重视热能存储技术并迅速开展研究工作。另一方面，随着采暖、空调用能急剧增长和空间技术的迅速发展，如何使用热能存储技术进行电力的“削峰填谷”以及给空间热动力装置提供稳定的热能或电能，成了研究和应用的热点。储热技术应用于建筑领域始于1982年，由美国能源部太阳能司发起，1988年起由美国能量储存分配办公室推动此项研究。经过20多年的发展，储热技术开始转入大规模商业化应用，成熟产品和设备相继出现，储能调温建筑材料的产业化进程步入正轨。储热技术是开发新能源、提高能源利用率的重要途径，国内、外为了对电网实现用电负荷消峰

6、填谷、平衡用电负荷，研究人员开展了储热式电采暖的研究。储热式电采暖根据储4热介质的不同分为显热储热式及相变储热式。显热储热式电采暖其储热介质一般是热容量（材料的密度与比热的乘积）较大的固体材料、热水等。其储热原理为在储热阶段对储热介质电加热，使其吸收热量从而温度升高，储热介质加以保温措施以实现储存热量的目的；在放热阶段储热介质温度降低释放出热量，可见其储存、释放的热量是由于温度差引起的，故此类电采暖称为显热储热式电采暖。显热储热式电采暖由于其技术实现容易，国外开展研究较早。目前英国、西班牙、爱尔兰、德国、芬兰、丹麦等国家已经生产出

7、大量以四氧化三铁为储热介质的显热储热式电暖器。国内对该项研究开始于上世纪90年代，研究了电锅炉中储热技术。例如中科院工程热物理研究所对电锅炉中储热水箱的分层取水进行了研究，很好的解决了储热水箱取水温度不稳定的问题[2]-[4]。相变储热式电采暖则是利用相变材料的相变过程来储存或释放热量。3储热电采暖供暖原理及特点3.1供暖原理储热式电暖器是指在每天夜间低谷电价时段通电加热6-7小时，将廉价的电能转换成热能，并存储起来；在当天其它17-18小时用电高峰时段，将储存的热量断电释放，这样，它既能利用低谷电价政策，又可以24小时持续向房间

8、放热，实现了“削峰填谷，低谷储热，电费减半”。本文介绍的储热电暖器以电热管为加热元件，以储热砖为热媒，加热管被加热后把热量直接传递给储热砖，储热砖由高密度氧化铁构成，比热1.1KJ/℃.Kg，即每千克储热砖温升1℃可以吸收储存1.1KJ的热量。储热