论在热电联产条件下的谷时段蓄热电采暖的节能问题

 

目前，能源问题已成为关注的焦点，节能问题得到了国家的高度重视。近年来，齐齐哈尔市提出了创建生态市园林城的目标，并把建设节能型、环保型住宅作为推进生态市园林城建设的重要内容。电是一种清洁能源，采用电采暖技术是改善城市环境、提高生活品位、实现采暖分户计量和行为节能的一种有效途径，因此齐齐哈尔市在加快热电联产集中供热步伐的同时，大力推进电采暖供热方式。电作为高品位能源是于采暖，是节约还是浪费目前还存在争议。本文就齐齐哈尔市锦湖名苑小区蓄热电采暖形式供热实践谈几点认识。

一、电热联产是城市供热的主要方向
　　众所周知，热电联产是指在同一电厂中将供热和发电联合在一起。发电部份的固有的热力学冷源损失用作供热，从而节约了燃料。 大型的集中式的燃煤发电模式综合能效为30-40％，单纯发电的电站通过大型的冷却塔，将约50－40％能量作为废热释放掉了。我们把能对发电过程中所产生的废热加以利用的技术称之为热电联产，热电联产的综合能效最高可达80％以上。

热电厂由于锅炉容量大、除尘效果好，相比于小锅炉、火电厂等，其环境效益和社会效益非常巨大。热电联产是既产电又产热的先进能源利用形式，它具有很多优点：一是降低能源消耗，二是提高空气质量，三是补充电源，四是节约城市用地，五是提高供热质量，六是便于综合利用，七是改善城市形象，八是减少安全事故。初步估算，我国目前的热电联产每年可节约能源3000万吨以上标准煤，减少二氧化碳排放6500多万吨，减少二氧化硫排放60万吨，减少灰渣排放1300万吨。所以世界各国都在大力发展。

二、电采暖的优势

1、电力来源

齐齐哈尔市正在建设2台30万千瓦热电联产项目，2008年热和电将同时用于城市采暖。由于电力生产调峰和调谷比较困难，谷时段剩余电力也是重要的采暖电力来源。

2、电力输送更容易

电力输送过程损耗较低。热电联产电厂距市区较近，电力输送线 损率在6%以下,而温水热力输送损耗在10%以下。电力输送设施建设更容易一些，解决管网敷设等占用较多地下空间问题，有利于城市规划。

3、电采暖控制更容易

电采暖室温容易控制，采暖时间灵活，有利于行为节能。通过设置定时器和温控器，可根据需要调整室温并保持恒定，暂不使用的房间可以调低采暖温度，实现经济运行。温水采暖存在水力失调问题，由于水力失调，采暖温度不均衡，造成热能浪费。

4、采暖设备占用空间少

电采暖设备基本上不占用室内空间，提高了房屋使用率,间接节约了土地。

5、用能计量方便可靠

在目前温水采暖计量问题没有很好解决时，电采暖的计量是独具优势的。可以分户进行用电计量，居民以购电方式上缴供暖费用，有效地解决了供暖费用收缴难的问题，同时节省了大量的管理人力。

6、电采暖加热设备的选择

采用电锅炉，用电能对水加热，然后再通过温水对室内加热，造价高，不利于分室控温。采用电热膜或地热电缆，加大了户间传热量，不利于电采暖管理。锦湖名苑全部采用壁挂式电暖器采暖，直接对空气进行加热，减少了户间传热，易于分室控温。

三、提高建筑节能率是电采暖供热的关键

1、锦湖名苑节能综述

锦湖名苑小区共29栋住宅，建筑面积122000平方米。住宅结构采用钢筋混凝土清水大模板结构体系。建筑综合节能率65%，本体加权平均节能率为54%，加权平均耗热量为15.46 W/m²。规划布局采用南向和接近南向布置。建筑面积为一字型，无过多的凸凹变化。体型系数为0.24至0.29。

2、耗热量比例分析

随着节能率的提高，建筑各部分的耗能比例也在变化。以锦湖名 苑秀水1号住宅为例，建筑耗热量为15.5W/m²。在不考虑换气耗热量情况下，维护结构耗热比例为：屋面为5%，地面为4%，墙面为33%，门窗为59%。在考虑换气耗热量情况下，建筑耗热量比例为：屋面、地面、墙面为26%，门窗为29%，换气为45%。从上述耗热量比例看， 墙体、屋面和地面耗热量比例较小，耗热量主要是门窗和换气，门窗保温性能的控制是节能的主要措施。

3、门窗的节能设计

门窗耗能约占维护结构传热耗能的59%，是节能设计的重点。本工程除北侧阳台窗外，全部采用三玻65系列海螺型材塑钢窗，实测传热系数为K=1.89W/m²K。比二玻型材塑钢窗（K=2.6W/m²K）提高保温性能38%。三玻型材塑钢窗为三道密封胶条，空气渗透性为0.48m³/hm，达到GB7107第1级标准,能够有效控制冷风渗透。清水混凝土外墙施工，窗洞口施工精度较高，塑窗安装采用后塞口施工。窗与洞口之间留10毫米空隙，并用发泡聚胺脂胶填充。外贴EPS板与塑钢窗搭接20毫米，减少窗口热桥。

4、墙体的节能设计

外纵墙采用100厚EPS板（K=0.383W/m²K），山墙采用120厚EPS板（K=0.324W/m²K）。饰面采用玻璃丝网格布薄抹灰，刷弹性涂料。首层在薄抹灰上贴磁砖，增强饰面层强度。EPS板从条型基础上开始铺设。

5、屋面和地面的节能设计

屋面采用200厚EPS板保温（K=0.199W/m²K），半地下室地面采用50厚EPS板保温，楼面采用30厚EPS板保温。按本小区工程计算，楼面面积占户与户之间传热面积的70%至84%，楼面加30厚EPS板保温，较好地解决了户间传热和地面撞击隔声问题。

6、阳台设计

将南阳台改为飘窗，减少南阳台的散热量和对相邻窗的遮档。北阳台栏板采用100厚苯板保温，采用双玻塑钢窗进行封闭，提高了阳 台的保温性能，作为北向外墙的温度过度区。

7、楼梯间设计

 楼梯间耗热量的控制，是节能设计的关键因素。分户门采用高级步阳牌三防门（K=2.6W/m²K），此门为二道密封胶条，在热压及风压作用下的冷空气渗透得到了有效控制。楼梯间外门设门斗，双层门均为双层玻璃全玻璃高档铝合金门，外层门设电子锁，气密性好，能有效防止冷风侵入。楼梯间窗洞口为1200＊1200，三玻塑钢窗。楼梯间内横墙采用40厚EPS板保温。楼梯间无采暖设备，梯间温度低于室内温度，形成温度过度区，能减少楼梯间外墙的散热量，达到节 能目的。在2005年1月对楼梯间的温度进行了测试，室外平均温度为-16.7℃，楼梯间平均温度为6.6℃，楼梯间相邻的厨房平均温度为14.9℃。

8、电暖器安装位置设计

在设计电暖器位置时，考虑了电暖器位置对节能的影响，将电暖器设在靠近外墙的横墙上。冬季用较厚的窗帘对窗和外墙进行保温时，如将电散热器设在窗下，将不利于电散热器散热，或由于窗帘外侧温度较高而不利于节能。

上述节能措施，使电采暖真正成为经济、方便、舒适的能源。为利用谷时段电力能源进行蓄热电采暖提供了条件。

 四、谷时段蓄热电采暖

 1、充分利用谷时段电力资源

 热电联产电厂在设计时最大的热电比已确定，即用水输出的热能与输出的电能的比值已确定。当热电联产电厂谷时段生产热能时，还生产电能，此时段电能是过剩的，如果充分利用谷时段电能，则此时的电厂效能最高，达到80%以上。对于单纯发电的电厂此时也产生过剩的电能。由于调整发电量比较困难和调整过程中会降低能源利用率，电力部门通过分时电价来调整需求侧的用电量，达到削峰填谷的目的，提高能源利用率和企业经济益。齐齐哈尔市的采暖平时段电价 为0.51元/KWH，谷时段电价为0.255元/KWH。充分利用谷时段电能进行采暖，提高电厂效能，同时实现了较低的采暖成本。

2、理论计算的24小时不采暖的室温波动

钢筋混凝土结构蓄热量大，高效的保温性能使结构蓄热量缓慢通过外维护结构散失。通过升高或降低1℃混凝土吸收或放出的热量，计算室内温度波动与室外温度的关系。以86平方米户型为例，24小时不供暖情况下的室内墙体或楼面温度波动：

室外平均气温	－5℃	－10℃	－15℃	－20℃	－25℃
24小时温度降低	0.8℃	1.1℃	1.4℃	1.7℃	2.0℃

3、正常谷时段采暖时实际室内温度波动

电暖器22时开始工作，对空气进行加热，升温的空气再对墙体和楼面进行加热，室内空气温持续升高，室内空气温度要比墙体和楼 面温度要高1℃至1.5℃。当5时谷时段采暖结束时，空气温度下降较快，在1小时至2小时左右空气温度和墙体楼面温度相同。再往后是墙体和楼面温度高于空气温度，开始感觉到墙体和楼面的热辐射作用，室内仍是温暖如春。11时至15时受太阳辐射影响室内升温，15时至22时持续降温。下图是2005年1月9日室温测试记录，室外平均温度-19.52℃，24小时室内最高温度21.52℃，最低温度19.12℃，温差2.4℃。

当室内24小时不采暖时，温度是一个持续下降过程，下降温度与计算基本相同。墙体热阻值高，墙表面与空气温度差不超过2℃，加上温度波动2.4℃，此温差仍不会造成墙体结露现象。

3、电暖器容量的配置

采暖耗热量是在24小时连续供热和每年5天不保证温度的室外计算温度条件下计算的，如果按7小时谷时段供热，电暖器配置的容应不小于采暖耗热量的3倍。锦湖名苑按2倍的采暖耗热量配置电暖器容量，主要考虑两方面因素：一是室内换气次数可能由每2小时1次变为4小时1次，换气耗热量大幅度降低。二是采暖期日平均气温 低于-15℃的天数不多，当7小时谷时供热不能满足室温要求时，可少量加平时段时间供热。这样的容量配置有利于减少箱变、电缆和电暖器的投资，同时对采暖费用影响较小。

五、电采暖的全方位管理

1、完备的使用手册

开发公司编制了电采暖手册，分别就电采暖与建筑节能的关系、怎样实现装修过程中的保温措施、如何节能用电、怎样处理好采暖与蓄热、温度控制与谷时段采暖、如何实现通风与湿度控制及电采暖使用存在的误区等问题进行了详细的分析阐述和介绍。业主在入住时已对电采暖这一全新的采暖方式有了了解。

2、完善的物业管理

物业公司经常强化有关采暖保温知识的培训，要求员工都要掌握电采暖知识，做到与业主及时有效的沟通。定期对业主的采暖用电量进行记录和统计。通过电量分析，对采暖有问题的业主进行回访。物业公司还投入大量的精力，定期召开业主座谈会，交流电采暖经验，定期编发《电采暖简报》，有力地指导了业主正确采暖，使问题得到了及时的解决，为电采暖取得成功奠定了管理基础。

3、三个采暖期的结论

锦湖名苑电采暖已经历了三个采暖期的实践检验，锦湖名苑用温暖说话，用节能回答，用省钱报答。经记录数据统计，04年至05年采暖期平均采暖费用为16元/平方米。05年至06年采暖期平均采暖费为14元/平方米。06年至07年采暖期平均采暖费为12元/平方米。三年的采暖费下降的原因是正常使用住宅比例的提高和第三个采暖期是暖冬所致。75%的左右的业主每平方米采暖费为13-16元，20%的左右的业主每平方米采暖费为17-20元，只有不到5%的特殊情况业主每平方米采暖费为21-30元。高节能率住宅与谷时段蓄热电采暖结合为业主带来实惠，为楼盘赢得了口碑。

七、结论

综上所述，电采暖是一项复杂的系统工程。在高节能率住宅、热电联产、谷时段建筑蓄热和后期完善的物业管理的前提下的电采暖，

具有明显的节能、环保、经济等方面的优势，是城市供暖向多元化发展的一个重要方向。