采暖供热系统的应用浅析

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1、采暖供热系统的应用浅析摘要：随着环保要求的提高和电力峰谷差的拉大，燃煤锅炉采暖受到严格限制，而其他采暖形式，如燃气采暖、电动采暖和蓄热的应用，开始受到关注。本文对热电联产、燃气锅炉、电炉、电动热泵以及蓄热的应用前景做初步的分析与探讨。关键词：采暖蓄热应用一、引言近年来，我国大气污染日益严重，人们要求保护环境、净化天空的呼声日益增高，而北方冬季城市空气污染的重要来源是采暖燃煤锅炉所排放的粉尘和有害气体。与此同时，许多地区电力出现了相对过剩、电力峰谷差不断拉大的现象。例如，东北电网系统的最大峰谷差已是最大负荷的37%，而华北电网已达峰负荷的40%[1]。为解决电力系统的这种供需矛盾，电力系

2、统用户侧和发电侧均采取了一定措施。在发电方面，一大批初投资巨大的抽水蓄能电站、运行费昂贵的燃油燃气尖峰电站相继建成并投入调峰运行，甚至一些高参数的大型火电厂也以被迫降低发电效率为代价而参与电力调峰。同时，电力系统也加强了用户侧管理。例如，采取分时电价，鼓励用户在电力低谷时多用电，在电力高峰时少用电。因此，在环保要求高的城市采暖供热中，燃煤锅炉房或燃煤炉灶将严格限制使用，取而代之的几种可能的采暖形式主要有集中供热的电锅炉、大型电动热泵和燃气锅炉房以及分散在用户房间内的家用燃气炉、电暖器等（见图1）。同时，为减小电力网发电的峰谷差，也可考虑在供热系统中设置蓄热装置，使得在满足采暖要求的同时

3、，对电力负荷起到削峰填谷的作用。为此，本文将对上述采暖系统形式的应用作初步的分析与探讨。二、采暖供热系统能耗和经济性1.能耗传统采暖系统消耗的能量是燃料，而电动采暖系统所消耗的能量是电能。因此，为更全面分析各采暖系统效率，采用一次能耗率作为所耗能评价指标。一次能耗率即单位供热量所消耗的一次能源量。图2为采暖系统在单位供热量与相应的一次能量之间的能量平衡图。其中n为采暖系统供热效率，即供热量与输入能耗之比。对于热泵系统，n为热泵性能系数与系统管道效率之积，对于锅炉供热系统，n为锅炉采暖系统的热效率与系统管道效率之积，对于热电厂，n为热电厂供热量与燃料量之比；ne为热电厂的发电效率。表1采

4、暖系统有关参数的取值采暖初投资（元/kw热）供执效率热源管道末端合计传统采暖家用燃气炉灶500100200800燃气锅炉房10003002001500热电联产30005002003700电炉普通电暖器500—500相变蓄能电暖器2000—200电锅炉10003002001500热泵家用热泵1200—1200大型热泵15003002002000其他参数热电联产发电效率电力系统发电效率天然气管网追加投资（元/kW热）600煤价（元/kWh）天然气价（元/kWh）折旧率对于锅炉采暖系统，单位供热量b为：对于热电联产系统，l/n份的燃料在提供1份热量的同时，又发出ne/n份电量。如果这些电由电

5、力系统中其他电厂产生，则需耗费的燃料量为为电力系统发电效率。于是，单位供热量热电联产系统的一次能耗为：对于电动采暖系统，所耗电能由电力系统提供，于是:实际上，一个采暖季的采暖能耗不仅取决于单位供热量采暖系统的一次能耗，还取决于采暖系统的运行时间。对于家用采暖装置，如家用热泵、家用燃气炉和电暖器等由于系统调节灵活，启停方便，根据需要随时调整供热工况，可在房间有人时供热，而在无人时采暖设备停止运行从而减小最大采暖负荷时间数，降低单位采暖面积的供热能耗。对于传统的集中供热系统，如锅炉房或热电联产，由于运行调节惯性大，设备启停不便，一般房间内不单独进行供热量调节，系统在整个采暖季不间断供热，最

6、大采暖负荷小时数大，造成单位采暖面积能耗的增加。对于北京地区，不间断供热的最大采暖负荷小时数h可取为2000引入采暖系统可调节系数X的概念，定义为采暖系统实际最大采暖负荷小时数与整个采暖季不间断采暖的最大负荷小时数之比。对于家用采暖装置，可调节系数一般为至，本文取为，对于集中供热系统，可调节系数一般为1。于是考虑到可调节系数的采暖系统一次能耗率为：系统一次能耗率表示单位供热容量的采暖系统单位时间能耗，它反映出在考虑可调节系数后采暖系统的能源利用效率。图3给出各系统的一次能耗率，其中有关参数的取值见表1。可以看出，设置蓄热器的电锅炉采暖一次能耗最大，电锅炉由于没有蓄热损失而一次能耗次之，

7、考虑到可调节系数，电暖器的一次能耗小于以上两种采暖系统。热电联产系统的能耗最小。家用燃气炉和家用热泵虽然能耗明显高于热电联产系统，但由于可调节系数的影响，其一次能耗率与热电联产系统相近。2.经济性采暖供热系统的经济性可从单位供热容量年运行成本加以评价，年运行成本C由初投资的折旧和运行费组成。为使问题更加简明，在运行费中仅考虑能耗费。在经济分析中，采暖系统消费和产生单位电量的价值在不同时刻是不同的。小时级的单位电能生产和消费的价值可由电能价值当量