电蓄热技术在建筑中的应用探讨论文_宁静静1,谷德虎2

宁静静1 谷德虎2

1.青岛市建筑设计研究院集团股份有限公司黄岛分公司 山东青岛 266555;

2.海洋石油工程(青岛)有限公司 山东青岛 266555

摘要:由于环境污染愈来愈重,雾霾天气出现频率越来越高,严重影响了人们的生活质量,其中冬季取暖时燃烧煤炭低空排放的污染物是造成雾霾的主要原因之一,为此国家出台了相应的治理雾霾的管理办法,各地市相继出台了治理的相关规定,电蓄热就是其中的政策成果之一,本文简要介绍了电蓄热技术的背景、原理、在建筑中的应用以及发展前景。

关键词:电蓄热;节能;清洁能源

引言

随着社会的进步,建筑热源的种类也越来越多,但总归是以煤、油、煤气、天燃气、电为动力源,五种主要能源在我国的不同地区所能供应的总量及价格有较大的不同,因此实际中具体的建筑要具体分析、比较,才能确定采用哪种方案是最合适的,电蓄热技术近几年来的发展是比较快的,在市场的份额也从无到有,逐渐崭露头角,在建筑中也开启了新的篇章。

一、电蓄热的背景

对于蓄冷工程,实际的应用已经比较广泛且技术比较成熟,住房和城乡建设部于2008年发布了《蓄冷空调工程技术规程》,以行业标准的形式规范了蓄冷的应用,但蓄热工程一直没有相应的标准规程。但是,《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003中4.1.7提到经经济技术比较,能利用低谷电蓄热的场所可以采用电采暖。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012中5.5.1又再次提到,采用蓄热式电散热器、发热电缆在夜间低谷电进行蓄热,且不在用电高峰和平段时间启用的建筑可以采用电蓄热,由此可见,特定的条件下电蓄热在建筑应用中的地位也是得到国家行业认可的。

中国国家法阵和改革委员会在《节能减排形式严峻 产业发展潜力巨大》的报告中指出,能耗、用电量、高耗能产品产量均同比上升,如果在稳增长过程中放松节能减排要求,势必会造成能源消费大幅增长,节能减排形式依然严峻,任务十分艰巨。在持续的雾霾天气中,民众的健康问题也受到各方关注,发展清洁能源和可再生能源成为必然趋势,在此背景下,充分利用低谷电、风电及光伏发电等清洁能源,在集中式供热向分布式供热转变中开拓出了一条全新的领域。

二、电蓄热原理

电蓄热是指在电力负荷低谷时段采用电锅炉制热,利用水、特制的蓄热固体、纳米复合相变储热材料等物质的潜热(显热)将热量储存起来,在用电高峰时段将其释放,以满足建筑物的供暖或生产工艺需要的部分或全部热量,从而实现电网移峰填谷性能,能够提高现有电源和电网设备的利用率以及电网高峰时段供电能力,减少新建电厂及其引起的环境污染,同时终端用户可使用低谷电,节约用电成本。

三、电蓄热在建筑中的应用

1、以青岛地区为例,2014年青岛发展改革委员会展开了关于加快清洁能源供热发展若干政策的汇报,7月9日向市政府进行了专题汇报,9月29日向市政府第54次常务会议作了汇报,在这些基础上,后来有进一步加大了对清洁能源供热项目的财政补贴力度,鼓励海水源、污水源、土壤源、空气源热泵和其他电供热项目建设谷电储能设施,按核定储能设施建设成本的50%给予补贴,最高补贴额度不超过1000万,并且根据市政府第54次常务会议要求,取消了补贴政策暂行至2016年12月31日的规定。

2、2014年是改革的一年,面对冬季集中采暖带来雾霾的情况,青岛规定公共建筑不再允许采用集中供热,新建的一些公共项目不得不寻找合适的新热源。根据政府政策的引导,不少新建建筑在方案阶段考虑了电蓄热,并进行了一系列的方案比较,下面以其中一个商业中心为例,从设备选型、投资、运行费用这些方面将蓄热锅炉与燃气锅炉进行计算比较:

谷电价时间为:23:00-7:00,电价为0.4041元/度

(1)设备选型(面积54000m2热负荷为:2700KW)

本项目为商场,因此24小时内8小时满负荷运行,3小时60%负荷运行其余时10%负荷防冻运行即可,全天所需热量为:

2700KW×8h×100%+2700KW×3h×60%+2700KW×13h×10%=29970KWH

根据负荷计算选取某新能源科技有限公司生产的ZY-2000两台即可满足需要。

电力要求:业主需解决4000KW的变压器功率。

燃气锅炉选择两台1.75KW热量的即可满足要求。

(2)运行费用

1)电蓄热年运行费用:

29970KWH×120天×0.7(年平均系数)×0.4041元/度=1017313.67元/年

平均运行费用为:

1017313.67元÷54000㎡=18.84元/㎡。

2)燃气锅炉年运行费用:

燃气价格4.45元/ Nm?×1.2=5.34元/ Nm?,(在)燃气锅炉按照90%热效率考虑,燃气热值按照8650KCAL/ Nm?。

产生29970KWH热量需要消耗燃气为:

29970KWH÷8650KCAL/Nm?×860=2980Nm?

燃气锅炉消耗燃气为:2980Nm?÷0.9=3311Nm?

燃气锅炉年运行费用为:

3311Nm?×5.34元/Nm?×120天×0.7(年平均系数)=1485182元。

平均运行费用为:

1485182元÷54000㎡=27.5元/㎡

(3)初投资费用分析(仅机房部分,不 含运费、设备基础、安装、施工用水电等费用)

注:对于此项目,商场晚上低谷电时段,其他设备是停止使用的,因此,其他设备的用电负荷均可以用于低谷电蓄热设备,故不需要电力增容。

(4)总结:由此案例可见,虽然蓄热设备投资较大,但投资回收期为:(388-214.8-20-60)/(143.2-101.7)=2.25年,不仅对电力资源移峰填谷,而且投资回收期比较短,是非常适合采用的。

四、电蓄热发展前景

随着能源危机的到来,随着雾霾的出现,随着各种形式电力的增多,比如核电站的发展,风电的发展,光伏电的发展等等,电蓄热作为一种新的清洁能源形式,为建筑行业所带来的变革势在必行,也为传统的热源形式寻找到了新的生命力,为电力的移峰填谷将做出不可估量的作用,电蓄热技术也在改革的大潮中不断地得到提高,为人类创造更高的价值。

参考文献:

[1]《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003,中国建筑工业出版社;

[2]《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012,中国建筑工业出版社;

[3]《电蓄冷蓄热技术及技术经济评估》2013年出版,中国计划出版社。

论文作者:宁静静1,谷德虎2

论文发表刊物:《基层建设》2015年22期供稿

论文发表时间:2016/3/18

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