分户采暖中电采暖应用及经济性分析冷暖空调网

1、分户采暖中电采暖应用及经济性分析摘 要：我国城市采暖形式以区域锅炉房和热电厂为热源的集中供热为主，燃料主要为煤，燃煤所造成的粉尘和有害气体排放是造成我国北方城市冬季污染的主要来源。为了改善城市环境，缓解燃煤造成的污染，国内一些城市开始鼓励采用洁净采暖技术,电采暖就是其中值得推广的一种采暖方式。虽然其一次能源的利用效率低，但由于在使用中对当地环境无污染，调节灵活，又不存在传统计量收费的难题，开始受到人们的关注。关键词：电采暖，地板采暖，电热，分户采暖  0 引言我国城市采暖形式以区域锅炉房和热电厂为热源的集中供热为主，燃料主要为煤，燃煤所造成的粉尘和有害气体排放是造成我国北方城市冬季污

2、染的主要来源。为了改善城市环境，缓解燃煤造成的污染，国内一些城市开始鼓励采用洁净采暖技术,电采暖就是其中值得推广的一种采暖方式。虽然其一次能源的利用效率低，但由于在使用中对当地环境无污染，调节灵活，又不存在传统计量收费的难题，开始受到人们的关注。1 国内电采暖市场经过几年的发展，目前国内电采暖市场已初具规模且前景广阔。1.1 北京市 北京市电采暖的规划改善北京的能源结构，大力发展天然气、电力等清洁型能源，是治理北京市环境污染的重要途径与手段，也是体现现代化水平、改善城市形象、提高城市竞争力、保证城市可持续发展的重要措施1。北京市能源结构调整的重点是大力发展天然气和电力等清洁能源，替代城市民用和

3、市区工业用煤。按照北京市总体规划和环保要求，三环以内和海淀区将改造成为无煤区，计划在2002年逐步取消 20 吨以下的燃煤锅炉。2002年开始，北京市区采暖主要利用城市热力管网、地热、余热、燃气、燃油和电采暖等方式。计划到2008年清洁能源比重约占终端能源消费量的86%，其中电力消费量为620亿千瓦时（其中27亿千瓦时用于电采暖替代煤），约占终端能源消费量的44.8%。为实现能源结构调整目标，北京市已制定优惠政策以鼓励使用清洁能源，合理确定峰谷电价，鼓励蓄能式电采暖进行后夜用电采暖。 北京市电采暖的分布现状北京市从2000年起对城区一些平房居民户开始推行电采暖。随着电采暖面积的不断扩大，电采暖

4、将成为北京市冬季采暖的主要方式之一。截止2002年底，北京市已形成了一个初具规模的电采暖市场。统计，北京用电采暖的已有上百家单位，2001年采暖面积达550万平方米，2002年底达到1000万平方米，其发展势头可以用迅猛一词来表达。据北京市供电局的统计资料显示，到目前为止北京市共有217个单位或居民区开始实施电采暖工程。其中，居民区共计75处，机关46家，工业企业26家，宾馆18家，学校8所，科研单位6家，写字楼、娱乐场所、商场各4家，医院2家。 北京市电采暖的发展前景按照规划，北京市电采暖供热面积2001年达到600万平方米，2002年达到 1000万平方米，2005年达到1400万平方米，

5、2010年达到 3000万平方米；2015年达到5000万平方米。将对二环以内的平房进一步实施电采暖改造工程。同时，电力部门将配合对194片危改小区进行危旧房改造配套电力工程，还将对内二环6条大街、南北中轴线、水系治理沿线在内的86条街道实施架空线路入地工程，路径长度为463.1公里。1.2 其它地区东北、西北地区大中城市为了改善城市环境、调整能源结构，近年来开始推广电采暖，目前已形成了相当规模的电采暖市场。如大连市2001年推出的“蓝天碧海”工程中提出，今后大连市中心区和部分小区要创建无燃煤区。对此市建委、环保局等部门研究制定了利用清洁能源代替燃煤的规划方案。大连供电公司推出了电热供暖用电的

6、优惠政策，即应用电热供暖系统增加的电力容量免收电力增容贴费，居民多用电享受梯度优惠电价等，用优惠用电政策和环保措施促进电热供暖技术的应用。黄河以南、长江中下游传统的非采暖地区经济发展迅速，人们生活水平普遍提高，越来越多的居民冬季要求采暖。这些地区采暖时期短且热负荷较小，采用集中采暖不经济，目前主要的采暖形式为电采暖空气源热泵。随着分时电价的制定，该地区蓄热电采暖器潜在市场巨大。电采暖发展初期其推动并不乐观，主要原因为电采暖运行费用过高，居民难以承受。此外，我国电力供应实际情况是低谷电富裕而高峰电紧缺，大量无蓄热功能的电采暖应用加大了电网的峰谷差。为了降低电采暖的运行费用，实现电网的削峰填谷，各

7、地区鼓励用低谷电来采暖，为此相继出台了电采暖用电优惠政策，一方面整体降低电采暖的电价，另一方面实行峰谷电价。2 电采暖的形式目前，国内市场上的电采暖设备越来越多，既有国产的，也有进口的。各种设备的使用方法不同，其使用电费及设备初投资也会不同2。电采暖形式如图1所示。2.1 电暖器电暖器一般设置在用户房间内,其属于分散式电采暖，主要形式有电热微晶玻璃辐射取暖器、电热石英管取暖器、电热油汀、陶瓷电取暖器、对流式取暖器（暖风机）等普通电暖器和具有蓄热功能的相变蓄热电暖器等。 2.2 电锅炉电锅炉采暖属于集中式电采暖，其产生的热媒（热水或蒸汽）由集中供热管道输送到每个房间，多用于一幢楼宇或建筑密集的居

8、民、商业小区供热。电锅炉有普通、蓄热两种。普通电锅炉不带蓄热功能，国内电采暖推出初期被大量使用，使用结果表明，其运行费用偏高，关键是它不能充分利用夜间的廉价电，且进一步加大电网的峰谷差。现在普通电锅炉逐渐被蓄热式电锅炉所替代。蓄热式电热锅炉采用低谷电蓄热，可削峰填谷，缩小电力供应峰谷差，优化电网结构，得到电力部门推荐，用户可享受低谷电价；但一次投资较高。电锅炉采暖由于供热管网有热损失、末端用户调节困难，其总体能源利用率较低。2.3 电热膜目前国内涌现出了大量的电热膜生产厂家，其使用得到大力推广。它属于分散式电采暖。电热膜是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜，由可导电的特制油墨、金属载流条经印刷、

9、热压在两层绝缘聚酯薄膜间制成的，并配以独立的温控装置，其工作时表面温度为40-60。电热膜采暖时大部分热量以辐射方式送入房间。单独的电热膜采暖由于不具有蓄热功能其运行费用偏高，不利于电网的削峰填谷。如能与相变蓄热电热地板结合使用则可克服这一缺陷。2.4 相变蓄热电热地板相变蓄热电热地板（简称相变电热地板）是一种新颖的采暖方式，目前还处于研究中。它利用定形相变材料把电热膜或电缆所消耗的夜间廉价电转变为热能储存起来，供白天采暖。这样可以节省采暖运行费用、对电网实现削峰填谷。将相变材料贮存电热与地板采暖方式相结合，是洁净、节能、方便和舒适的选择。2.5 热泵热泵是利用少量的电能把热量从低位热源输送到

10、高位热源以满足采暖需要的装置。根据低位热源种类区分，热泵可分为空气源热泵、水源热泵和土壤源热泵等。 空气源热泵在我国用得最多的空气-空气热泵是可以进行全年空调的热泵式房间空调器。这种空调器有整体式和分离式两类。这些房间空调器适用于一个房间的全年空调，其中有的产品装有辅助电加热器，可在室外空气温度过低时补充加热。 水源热泵水源热泵系统由室外水源、热泵、水循环回路和送风系统等组成。制冷运行时，将房间的余热及机组的输入功率一起都转移到室外水源中去；供热运行时，从室外水源中提取热量。这种系统具有调节方便、单独计价、布置紧凑、简捷灵活，设计方便、施工及运行管理简便等优点。但是其应用受到水源的制约。 土壤

11、源热泵土壤源热泵以土壤中储存的热能为能源,来实现冬季供热、夏季制冷 3。采集器在冬季从土壤内采集热量时，实际在对土壤内注入冷量；而夏季采集冷量时，在对土壤内注入热量，这样对调节浅层土壤的温度场，改善动植物的生存条件也将会起到一定的作用。对土壤源热泵的应用研究还刚起步，有待进一步的研究与开发。3 经济性分析电采暖的优点有目共睹，为了调整城市能源结构、改善城市环境，各地都在大力推广电采暖。在推广过程中，电采暖的经济性引起了广泛争议4。为此，下面对各种形式电采暖在北京的初投资和运行费用进行分析。3.1 基础计算数据(1)采暖天数: 121天；(2) 燃料热值：天然气35160kJ/Nm3；(3) 天

12、然气价格：1.9元/Nm3；(4) 电价：非低谷时段0.44元/千瓦时，低谷时段0.2元/千瓦时；(5) 折旧年限： 20年，大修费：折旧×40，维修费：固定资产×2；(6) 年平均热效率：电暖器（普通、蓄热）： 1.0，电热锅炉（普通、蓄热）：0.95，电热膜：0.9， 相变电热地板：0.9，空气源热泵： 2.5， 水源热泵：3.5，燃气锅炉：0.9。3.2 各种形式电采暖初投资计算 初投资包括户内、户外部分的设备投资和工程费用，均未考虑电力部分（高压配电网、低压配电网、户内线和电表）费用。计算结果如图2：图2 各种电采暖初投资比较从计算结果可看出：能源利用率很

13、高的热泵初投资偏高；普通电暖器、电热膜采暖初投资低，但其不具有蓄热功能不值得推广；蓄热电暖器初投资适中。 3.3 各种形式电采暖运行费用计算图3为老式多层建筑、一期节能建筑和二期节能建筑的运行费用的比较。 图3 各种电采暖的运行费用说明：运行费用的计算包括电费、水费、人工费及维修费，电价采用北京优惠电价。图4 各种电采暖的总费用比较可看出：建筑物的保温性能决定电采暖的运行费用；老式多层建筑热泵、相变电热地板及蓄热电暖器运行费用低于天然气集中采暖运行费用；一期节能建筑除普通电暖器、电热膜及普通电锅炉外其余电采暖运行费用均低于天然气集中采暖运行费用，其中蓄热电暖器、相变电热地板运行费用已接近、低于

14、城市热力管网集中采暖运行费用；二期节能建筑电采暖除普通电锅炉外均低于天然气集中采暖运行费用，其中热泵、相变 电热地板及蓄热电暖器运行费用已低于城市热力管网集中采暖运行费用。因此，对于保温好的建筑采取合适的电采暖其运行费用可以低于城市热力管网集中采暖、天然气集中采暖运行费用。运行费用计算说明，具有蓄热功能的电采暖可以大大降低采暖运行费用；无论何种建筑普通电锅炉采暖运行费用都是最高的。 3.4 各种电采暖总费用计算总费用包括初投资、运行费用，初投资根据设备折旧年限及折旧率计算单位采暖面积的折旧费。图4为一期节能建筑各种电采暖总费用比较。图中可看出：蓄热电暖器总费用最低，其经济性最好；相变电热地板虽

15、然其初投资偏高，但其运行费用低，综合考虑经济性优势明显；热泵运行费用较低，但其初投资偏高，总费用较高；普通电暖器、电热膜尽管初投资低，但其运行费用偏高，经济性差，不宜大量推广使用；普通电锅炉运行费用偏高导致其经济性最差，蓄热电锅炉虽然降低了运行费用，却加大了初投资，综合考虑其经济性不好。 4 结论 4.1 在我国电采暖可作为热电联产集中供热方式和大型锅炉房集中供热方式的辅助方式，可以很好的解决集中供热或铺设天然气管道有困难区域的冬季采暖问题。4.2 电采暖的应用应综合考虑其经济性。蓄热电暖器、相变电热地板具有良好的经济性，其大量应用不仅降低用户的采暖费用，而且可以对电网实现削峰填谷。不具有蓄热功能的电暖器、电热膜及电锅炉不提倡使用，其经济性差，同时加大电网的峰谷差。4.3 能源利用率高的空气源热泵由于结霜问题没有得到很好的解决，制约了其在我国北方地区的应用。有条件的地方可以采用水源热泵来采暖。4.4 理想的电采暖方式应该具有蓄热功能，以便充分利用夜间低谷电，其一降低用户采暖运行费用，其二平衡用电负荷以带来良好的宏观效益。参考文献1.        郭浚清. 北京市能源和环境