固体蓄热式电暖器供暖系统测试分析研究

1、体蓄热式电暖器供暖系统测 an固试分析研究固体蓄热式电暖器供暖系统测试研究哈尔滨工业大学张斌王占军摘要为迎接奥运，电及燃气供暖成为北京市城区新建建筑供暖的首选系统形式。体蓄热式电暖器供暖系统以电热器为发热体，以特殊的大容重耐高温材料做 蓄热体，将大部分热量以对流的形式送入房间，并配 以独立的温控装置。本文对北京市某外语学校宿舍楼体蓄热式电暖器供暖系统进行测试，参考北京市相 应供暖期采暖费用：燃煤集中供暖费用为24元/m2 ,天然气供暖费用为30元/m2 ,远郊区燃煤锅炉房供暖费用为18.6元/m2 ,相比之下，采用固体蓄热式电暖器供暖系统其供暖费用为13.49元/m2 ,大大低于其他类供暖系统

2、的采暖费用，这对于大型公共建筑，其每年节约的供暖费用非常可观。关键词电采暖固体蓄热式电暖器建筑能耗测试能耗分1前言为迎接北京奥运，北京市城区禁止新建燃煤燃油锅炉房，电及燃气供暖成为新建建筑供暖的首选系统 形式。电是一种高品位的清洁能源，用电供暖具有建 筑周围无环境污染，便于控制温度，有效利用自由热 等优点，但同时由于电价格要高于煤、油、气等其他 能源的价格，用电供暖就必须加强建筑保温，优化运 行方案，以降低能耗和运行费用。为了更好的贯彻民 用建筑节能设计标准（供暖居住部分（JGJ2695的 要求，北京市某外语学校开发建设的新校址总建筑面 积80000余平方M,其建筑采取了多项节能保温措施。同时

3、为确保该建筑的节能效果，通过采用节能保温措 施和固体蓄热式电暖器供暖系统，有效地提高了建筑 的供暖品质，我们在2005年至2006年采暖对其中一 幢女生宿舍楼进行了测试研究。2测试系统的简况2.1建筑基本信息图1北京某外语学校女生宿舍楼大样图北京市位于北纬39。48,东经116°28年平均温度11.4,最冷月份为1月，极限最低温度为“ZVC,供暖室外计算温度为9C,供暖期室外空气平均温度为-1.6,供暖天数为125天,按室内基准温度为18计算，供暖期度日数为2450(.d>,按室内基准温度 为16。计算，供暖期度日数为2200(C.d>。某学校女 生宿舍楼位于北京市顺义区

4、，是一栋总建筑面积为9314.68m2的五层节能建筑，于2005年11月竣工。该宿舍楼为L型建筑，分别为南北及东西朝向，无地下 室，其中南北朝向建筑面积4967.4m2,东西朝向建筑 面积4347.28m2,图1为该楼标准层平面图及各房间编号。2.2 供暖系统简况该楼采用的固体蓄热式电暖器供暖系统，具有可分室或分层和分朝向控制温度及供暖时间、调节方便、 计量准确、效率高、卫生条件好、可有效利用太阳能、 室内生活得热等有效能源等优点。但是由于电相对于 其他能源价格较高，因此采用固体蓄热式电暖器供暖 系统的运行费用是普遍关注的问题。固体蓄热式电暖 器供暖系统以电热器为发热体，以特殊的大容重耐高 温

5、材料做蓄热体，将大部分热量以对流的形式送入房 间，通过对流换热加热室内空气，并使其它室内物体 及墙体表面逐渐升温，并配以独立的温控装置而使其 具有恒温可调、可靠、经济、舒适等显著特点中汽对 固体蓄热式电暖器供暖系统的运行费用，影响因素比 较多，电价是最主要影响因素，充分利用优惠电价政策来降低供暖成本也正是本次测试研究的目的之一日4o北京市顺义区的几种电价见表1：表1北京市顺义区执行电价汇总表用电时间电价k电价2V电价3V时段兀/kWh）兀/kWh）兀/kWh）9/162005-200 2006-200 2006-200平时7:00段 10:000.6192峰时10:00 段15:00平时 15

6、:00段18:00峰时18:00段21:00平时21:00段23:00谷时23:00段7:000.95920.61920.95920.61920.29927年0.480.480.480.480.480.207年0.480.480.480.480.480.482.3 测试内容由于是第一个供暖季，该宿舍楼刚刚竣工，整个供暖季没有学生入住，为了测试的需要，一至五层南 北朝向所有房间均供暖见图1），各层走廊通道处采 用100毫M厚聚苯乙烯泡沫塑料做绝热处理。在本供暖季所有测试房间平均温度均超过18C,（按民用建 筑节能设计标准（供暖居住部分（JGJ2695关于室 内平均温度的确定原则的确定得出在北京典

7、型年气 象条件下的建筑物能耗及运行费用。对固体蓄热式电 暖器供暖系统效果的测试原则上应在连续供暖的情况 下，调节模拟住户对室内温度不同要求下的运行费用 及不同户型、不同部位的房间耗热的影响。但由于实 际的测试条件，在有的时间还不能完全达到上述工况。 为了测试具有一定的代表性和充分的说服力，仍需要 在供暖季的一段时间进行有关参数的测试，然后就其 他可能进行的条件测试，最后在供暖结束时进行计算 和推断。该楼总供暖量根据单独安装的电供暖系统计量总三相电表得出。本次测试选择了 125个房间中的18个房间作为主测对象，且18个房间各装了一个单相计量 电表。由于没有学生入住，所以没有照明和生活用电, 只有

8、固体蓄热式电暖器供暖系统工作，因此计量表可 认为是各房间系统专用表。同时监测能代表整栋建筑 的部分房间室内空气温度，和测试期的室外空气温度, 将测试结果折算到标准年的情况。3固体蓄热式电暖器供暖系统整栋楼的年平均能耗和运行费用3.1关于有效的利用谷时段电价优惠的探讨因固体蓄热式电暖器供暖系统能有效的存储一定热量，并在系统关闭后逐渐释放出部分热量，以保证房间的供暖温度，而北京市部分地区又执行峰、谷、 平阶梯电价，所以给固体蓄热式电暖器供暖系统带来 了很好的应用前景。此次测试我们尝试了尽量多采用 谷时段让系统工作并蓄热，几乎在峰时段减少系统加 热时间的工作模式，这样做首先要保证平均室温不低 于18

9、C,同时使运行费用大幅降低，并符合学校宿舍 白天无人，夜间人员集中的特点，表2是我们测试期 间的一种运行模式：表2实际测试时各时段运行时间表用电时段时间运行时控制温间（小时度（>电价（元 /kWh）峰时10:00段21:00160.9592平时7:004.6160.6192段 23:00250.2992谷时23:00 段7:00由于采用“峰、谷、平”电费计价标准，推荐一种智能型温控器，它可以把一日分成若干个时段，在 不同时段内对室温进行分别控制，这样可以充分有效 的利用“谷”时段电价低廉及蓄热式电暖器的优势, 按照现有的设计安装热负荷和围护结构的耗热量，在 安装热负荷条件下运行系统统每日

10、约需<893741/1853700*24=11. 6 h） 11.6 h,按以下方式运行其平均电价应为0.496元/kWWh）。（注:以上是理论 推算值，实测时基本按上述时段运行3. 2实际测试结果该楼在测试期间（2005年12月2日至2006年1月16日采用固体蓄热式电暖器供暖系统供暖季实测耗电量为 70160kWh/（43 天,实测单位建筑面积供暖耗电量为1614kWh/vm2-v43天）。实测建筑物耗热量指标为 15.6W/m2,考虑测试期间的室内外温度因素，折算到标准年的气象条件后，推算该宿舍楼采用固体蓄热15 / 16式电暖器供暖系统供暖季平均标准建筑物耗热量指标为 13.4W

11、/m2,年平均单位建筑面积供暖运行费用1为13.49元km'年）；年平均平均单位建筑面积供暖运行费用2）为9.32元km'年）；年平均平均单位建筑面 积供暖运行费用3为19.3元/vn?年）。注:全年总供 暖运行费用1、2、3,分别对应电价1、2、3,即： 电价 1： 0. 6192 元/kwh+0. 2992 元/kwh；电价 2： 0. 48 元/kwh+0.20元/kwh；电价3： 0. 48元/kwh,以下相同）根据供暖耗电量测试结果，实测建筑物耗热量指标为 15.6 W/m2,考虑测试期间的室内外温度因素，折算到标准年的气象条件后，推算该楼东西朝向建筑面 积4347.

12、28m2）采用固体蓄热式电暖器供暖系统供暖季 耗电量为172540 kWh/年V125天），单位建筑面积供暖耗电量为3969kWh/vm2年）125天），单位建筑面积 供暖费用为13.49元/Vil?年）125天）v按表1电价1 计算）。考虑测试期间的室内外温度因素以及未测试整 栋建筑，折算到标准年的气象条件后，推算出该楼采 用固体蓄热式电暖器供暖系统供暖季总耗电量为369692kWh/年V125天），单位建筑面积供暖耗电量为 39.69kWh/vm2年）V125天），单位建筑面积供暖费用 为13.49元/cii?年）125天）按表1电价1计算）。 全年总供暖运行费用1为125695元，全年总

13、供暖运行 费用2为86842元，全年总供暖运行费用3为1797367C ©考虑测试期间学校放假的因素，推算出该楼采用固体蓄热式电暖器供暖系统供暖季耗电量为280966kWh/年V95天），单位建筑面积供暖耗电量为 39.69kWh/vm2年）95天），年平均单位建筑面积供暖运行费用1为10.26元/Vil?年）；年平均平均单位建 筑面积供暖运行费用2为7.09元/vn?年）；年平均平 均单位建筑面积供暖运行费用3为14.66元km?年 全年总供暖运行费用1为95528元，全年总供暖运行 费用2为66000元，全年总供暖运行费用3为1365993.3数据分析所有房间均未安装与阳台相邻的

14、隔断门，造成该 部位产生最大的热桥，也是使房间能耗和运行费用增 加的主要原因之一，预计总能耗和运行费用因此项增 大约15%20%左右，建议学生入住后安装隔断门或 冬季加装棉窗帘，该办法是最好的节能措施之一，相应会使房间能耗和运行费用大幅下降。图2单位面积供暖费用比较图由于建筑物为当年开工，当年竣工，墙体比较潮湿，虽然在节能建筑中，墙体的热阻主要取决于墙体 保温材料，而苯板的热阻与含湿量关系不大，但是对 刚竣工投入使用的建筑来说，仍有一部分热量用于干 燥墙体，其能耗同已经干燥的建筑相比要高一些。因 无人居住的建筑物内没有人员的生活得热，但同时门 窗密闭性很好，无人居住的情况下，渗风量也会比正 常

15、居住情况下小。在正常居住的情况下，生活得热及 人体散热的存在会使建筑能耗降低，但另一方面，人 员居住后，为满足人员的卫生条件，就必须有一定的 换气，此部分换气又会相应增加建筑能耗。北京市供暖期供暖天数为125天，对于学校类的公共建筑，学生放假日期约为40余天vl月10日至2 月23日），其供暖天数至少可减为95天，按减少30 天计，其余10余天作为值班供暖及学生返校前的升温 时间，则相应单位建筑面积供暖费用可由13.49元 /vm?年）125 天）降为 10.26 元/vm2年）95 天）v 按表1电价1计算）。参考北京市相应供暖期采暖费用: 燃煤集中供暖费用为24元/ m2,天然气供暖费用为

16、30 元/m2,远郊区燃煤锅炉房供暖费用为18.6元/ m2,相比之下，采用固体蓄热式电暖器供暖系统其供暖费用 为13.49元/ nA大大低于其他类供暖系统的采暖费用, 这对于面积超过上万平方M的大型建筑，其每年节约 的供暖费用是非常可观的。4典型房间能耗分析北京市某外语学校女生宿舍楼其户型主要按建筑面积分为6档，详见表3。各不同户型因所处楼层与外 围护结构不同又分为底层不带山墙，底层带山墙，中 间层不带山墙，中间层带山墙，顶层不带山墙，顶层 带山墙六种不同情况。表3北京市某外语学校女生宿舍楼户型序建筑面积号 (m2>功能围护结构特点带地面带山墙带屋面136.57 寝室 77234.2 寝室 N336.57 寝室N34.2<103.寝室走68) 廊)534.2 寝室636.57根据整栋建筑的测试结果，将各测试房间能耗汇总结果见图3。从中可以得出所有房间中102房间山墙 朝向为西向并有一面北向外墙及地面，能耗相对最大;303房间能耗相对最小，这也是符合房间能耗规律的。图3各房间能耗比较图5结语测试中表明固体蓄热式电暖器供暖系统暖安全、可靠、环保、经济、供暖效果