蓄热系统

蓄热系统主要有以下几种。

风力发电高温蓄热器系统：其原理是：利用风力发电机发出的电能转变成热能，直接存储在风力发电固体蓄热器中。用于采暖和供热水系统释放（该蓄热机组也可以为热空气系统提供热源；可以推动吸收式热泵系统；可以为地源热泵高值运行温度补偿；可以为低温有机工质朗肯循环发电系统提供低温热源；可以提供导热油系统所需热源；可以为太阳能光热系统提供温度补偿等）。是一种适合家庭（各种）用户的新型采暖（蓄能）装置，在取暖季为客户提供不间断供暖，可广泛用于无法通电和供暖的牧场、边远哨所、度假景区。

太阳能光伏发电蓄热系统：是将太阳能光伏装置吸收阳光的光能变成电能，再将电能转化成热能，储存于固体蓄热器中。形成从光伏发电到固体蓄热设备采暖和供热水系统，实现了电能转化热能，以供客户采暖和热水的需求。

风光互补电蓄热器系统：可将风能和太阳能光伏发电直接转化成热能并储存在蓄热体中。可为用户提供持续、稳定的取暖，提高了风能和太阳能的利用率，提高了家庭取暖的健康性、安全性，降低了用户成本，实现了经济效益和环境效益的双赢。

新型楼宇冷热源系统：利用水蓄冷技术和电加热蓄热设备组合成一整套管路系统，充分利用低谷电，取代中央空调，解决现代城市办公耗电量高、费用高、污染严重的问题。利用新型楼宇冷热源系统，设备初投资少、运行费用低、没有污染。

电加热式固体蓄热系统：充分利用了电热技术、绝热技术、固体蓄热技术、热交换技术。采用热水、热空气和蒸汽等多种形态的能量输出形式，并实现了所有参数可设可调的综合。

电能蓄热系统

在电力低谷期间，利用电作为能源来加热蓄热介质，并将其储蓄在蓄热装置中；在用电高峰期间将蓄热装置中的热能释放出来满足供热需要。

优点：平衡电网峰谷荷差，减轻电厂建设压力；充分利用廉价的低谷电，降低运行费用；系统运行的自动化程度高；无噪声，无污染，无明火，消防要求低。

缺点：受电力资源和经济性条件的限制，系统的采用需进行技术经济比较；自控系统较复杂。

太阳能蓄热系统

太阳能蓄热是解决太阳能间隙性和不可靠性，有效利用太阳能的重要手段，满足用能连续和稳定供应的需要。太阳能蓄热系统利用集热器吸收太阳辐射能转换成热能，将热量传给循环工作的介质如水，并储藏起来。

优点：清洁、无污染，取用方便；节约能源；安全。

缺点：集热器装置大；应用受季节和地区限制。

工业余热或废热蓄热系统

利用余热或废热通过换热装置蓄热，需要时释放热量。

优点：缓解热能供给和需求失配的矛盾；廉价。

缺点：用热系统受热源的品位、场所等限制。

水蓄热

将水加热到一定的温度，使热能以显热的形式储存在水中；当需要用热时，将其释放出来提供采暖用热需要。

优点：方式简单；清洁、成本低廉；

缺点：储能密度较低，蓄热装置体积大；释放能源时，水的温度发生连续变化，若不采用自控技术难以达到稳定的温度控制。

相变材料蓄热

用相变材料一般为共晶盐，利用其凝固成溶解时释放或吸收的相变热进行蓄热。

优点：蓄热密度高，装置体积小；在释放能量时，可以在稳定的温度下获得热能；

缺点：价格较贵；需考虑腐蚀，老化等问题。

蒸汽蓄热

将蒸汽蓄成饱和水的蓄热方式

优点：蒸汽相变潜热大；

缺点：造价高；需采用高温高压装置。

供暖系统：供暖系统的供回水温度通常为95℃/75℃；一般蓄热温度为130℃

空调系统：空调系统的供回水温度通常为60℃/50℃；一般蓄热温度为90-95℃，也可采用高于100℃的高温蓄热系统

生活热水：供水温度通常为60-70℃；若采用蓄热罐直接供热，一般蓄热温度等于供水温度；也可采用较高的蓄热温度，利用换热器换热后供热。^[1]

电热锅炉是将电能转换成热能，并将热能传递给介质的能量转换装置，一般由两个环节组成：

1、 将电能转换成热能：通常有以下三种方式：

a. 电阻式一电流通过电热器中电阻丝产生热量，电阻丝放置在紫铜或镰基含金套管中，套管中充满氧化镇绝缘层。电阻式电热转换元件的结构简单，同时由于是纯电阻型，在转换中没有损失，所以，被普遍采用于电热锅炉中。

b. 电磁感应式-利用电流流过带有铁芯的线圈产生交变磁场，在不同的材料中产生涡流电磁感应而发生热量。这种转换方式由于存在感抗，转换中产生无功功率，功率因数小于1 ，一般用在较小容量的电热设备上。

C. 电极式一利用电极之间介质的导电电阻，在电极通电时直接加热介质本身。这种形式多用于冶炼金属行业，在电锅炉中较少采用。

2、’将热能传递给介质:电热元件通电后，不断地产生出热量，并被介质不断地吸收带走，以保持热量平衡。在电热锅炉中，用户一般需要热水或蒸汽，而且水是一种廉价的商品，所以一般电热锅炉的介质是水。电热元件直接浸没在水中，水被加热后直接取用，或水被加热后变成蒸汽，送到需要蒸汽的场合。^[1]

蓄热技术根据热载体不同，主要分为水蓄热和相变材料蓄热两种，但就技术分析，水作为蓄热载体是最为理想和可行的。

所谓水蓄热就是将水加热到一定的温度，使热能以显热的形式蓄存在水中，当需要时再将其释放出来提供采暖或直接作为热水供人们使用。一般来说，水的蓄热温度为40～130℃。根据使用场合不同，对于生活用水，蓄热温度为40～70℃，可以直接提供使用;对于饮用水，可以蓄至 100℃；对于末端为风机盘管的空调系统，一般蓄热温度为90～95℃; 对于末端为暖气片的采暖 系统，蓄热温度为90～130℃或更高。

用水作蓄热载体有清洁、廉价、比热值高的优点。1m可利用温差△t=50℃的水所蓄存的热 量约相当于相同体积石蜡相变材料的潜热蓄热量。1m的水温升50℃，其显热蓄热量为209.3 MJ， 1m石蜡的潜热量为204.3 MJ。与水相比，一般相变材料，不清洁、价高，没有足够的优势。

其他蓄热方式还有蓄蒸汽系统(即将蒸汽蓄成过饱和水)及高温油蓄热等。高温高压蓄热装 置也相继问世，但这些高温高压装置，除造价因素外，是否适合居民生活区和商业领域应用存在着争议。

对于蓄热采暖系统，必须重点考虑蓄热装置内冷热水混合、死水区和蓄热效率等问题。蓄热装置的设计是影响成败的关键，多年的研究实践已获得一些解决方法，这些方法不但可以提高效 率，而且降低制造成本。主要形式有迷宫式、隔膜式、多槽式，温度分层式，其中温度分层式是最常规的设计方法。

(1) 迷宫式系统。

迷宫式系统

(2) 隔膜式系统。

隔膜式系统

(3) 多槽式系统。

多槽式系统

(4) 温度分层式系统。

温度分成式系统

对电锅炉蓄热水系统而言，如果蓄热温度超过100℃便可称之为高温蓄热系统。高温蓄热系统是一个闭式系统。

之所以采用高温蓄热系统，主要基于两点：①可以得到更高的温度;②可以减少蓄热装置体积。假设蓄热温度为130℃，对于末端供回水温度为60/50℃的风机盘管系统而言，可利用温差 75℃，对于末端供回水温度为90/70℃的采暖系统而言可利用温差为55℃。130℃的饱和水，其压 力0.27MPa，密度为934.8kg/m。

通过对以上数据的分析可以看出：

(1)对于末端为风机盘管的系统采用高温蓄热，其蓄热槽的体积为常温蓄热的47%，对于末端为散热片的系统采用高温蓄热，其蓄热槽的体积为常温蓄热的45%。这对于机房狭小的客 户来说无疑是很好的选择。

(2)高温蓄热系统为有压系统，相应的蓄热装置需要采用有压罐。系统内需增设定压、泄压、安全保护装置。

(3)温度升高了相应的管道及设备保温加厚，附属设施的承压承温要求提高。

(4)系统在蓄热过程的温升和释热过程的温降值很大(一般达55℃)，意味在蓄热和释热时 要相应的膨胀泄水和降压补水过程。

对高温蓄热系统，由于减少蓄热设备而减小的投资可能因为蓄热罐及附属设施的费用增加而抵消。最大的好处是得到了更高的温度和更小的体积。对于一些末端温度要求不高的场所，如生活用水、风机盘管空调一般推荐采用常温蓄热。

自控装置与系统是组成蓄热系统的关键部分。蓄热控制系统通过对电锅炉、蓄热装置、板式 热交换器、水泵、管路调节阀进行控制，调整蓄热与放热的运行工况，在最经济的情况下给末端 提供一稳定的供水温度。但自控设备均工作在条件相对恶劣的环境中，电动阀、传感元件均需在 相对高温下工作，故自控装置采用进口设备较为可靠。^[2]

原理图太阳能蓄热式生活热水系统，主要由集热器、蓄热水箱、管路和辅助热源以及自控系统构成。

集热器的主要功能是将太阳辐射能转换成热能，然后将热量传给循环工作的水，是太阳能蓄热系统的关键设备，常用的集热器形式有平板式、真空管式和抛物面式等三种。

因为太阳能的不稳定性，由集热器产生的热水需要暂时储存，以供使用需要。蓄热水箱需要保温。

在实际应用中，根据工程情况安装管路，同时，通常考虑将太阳能集热器与电锅炉、燃气锅炉或其他辅助热源并联或串联连接。集热器若出口水温达到要求，直接使用;若水温偏低，则仅起预热作用，水需再经辅助热源加热后使用。

太阳能蓄热生活热水控制系统一般包括温度及时间控制，依据温度设定或所选时间使蓄热水箱的温度达到设定值。若系统有辅助供热系统，则在日射量不足时启动辅助供热系统，达到设定的温度。^[1]

蓄热式中央空调是指建筑物采暖 (或生活热水) 所需热量的部分或全部在电网低谷时段制备好，以高温水的形式储存起来供电网非低谷时段采暖 (或生活热水) 使用。达到移峰填谷，节约电费之目的。^[3]

1.对国家经济发展的重大意义

从环保和资源优化配置的角度分析电锅炉对国家经济可持续发展意义重大。

(1) 从能源结构看。美国86%的煤用来发电，用户以电能消耗为主; 中国仅37%的煤 用来发电，大量能源用户直接使用矿物质燃料，大量的水力资源仍载浪费之中。

(2) 矿物质燃料储存有限。据世界能源组织统计，1997年末世界煤炭可开采期限为219 年，我国是82年; 石油可开采期限为41年，我国是21年; 天然气开采期限为64年，我国 是52年。

(3) 环境污染异常严重。我国SO2排放总量中煤炭占90%以上; 在烟尘排放总量中煤炭 占60%～80%。

2. 国民经济宏观收益

(1) 转移电力高峰期的用电量，平衡电网的峰谷差，发电机组效率提高。

(2) 优化电力资源的配置，减少新建电厂和输变电设施的投资。

(3) 利用电力清洁能源，无废气、废液、废渣产生，无污染、无噪声，符合环保政 策。

(4) 充分利用有限的不可再生资源。

3.最终用户收益

(1) 减少电热机组的数量与容量，减少变压器的配电容量，设备总投资相对减少。

(2) 利用低谷廉价电力，降低运行成本。

(3) 合理分配用电负荷，提高变配电设备的利用率。

(4) 热效率高 (大于96%)。

(5) 机组体积小，占地省、布置灵活、适应性强。

(6) 安装简便，维修工作量小。

(7) 消防要求低。

(8) 无压 (或低压)，安全保护齐全，运行可靠。

(9) 可逐级加减负荷，调节过程平稳，控制精度高。

(10) 自动化程度高，不需专职运行管理人员^[3]。

1 蓄热装置一般宜采用钢制，形式可以因地制宜采用矩形或圆形，有卧式和立式，一般要求蓄热装置有一定的高度以利于温度分层。

2. 蓄热装置的保温应尽量减少热损失。因蓄热装置的表面积一般都较大，建议工程上可采用聚氨醋发泡保温。在室内、外的保温厚度分别可取 60mm 和 80mm，保温层外保护层采用铝板或彩钢板。

3 电锅炉房的布置应满足锅炉房设计以及相关的规范、规定等的要求。

4 开式系统的蓄热温度应低于 95°C ，以免发生汽化 P 蓄热温度高于沸点温度的高温蓄热装置，施工及运行应遵守相关的压力容器的安全技术等规程、规定，其系统应考虑相应的保护措施。

5 采暖系统宜单独设计蓄热装置，生活热水系统可采用整体式。

6. 大型蓄热系统最好采用负荷预测，进行优化控制以节约运行费用。

7. 一般宜采用蓄热与末端系统用热交换器隔开的形式。^[1]

蓄热式中央空调在建筑物采暖 (或生活热水) 所需热量的部分或全部在电网低谷时段制备好，以高温水的形式储存起来供电网非低谷时段采暖 (或生活热水) 使用。达到移峰填谷，节约电费之目的。

在太阳能蓄热式生活热水系统的实际应用中，根据工程情况安装管路，同时，通常考虑将太阳能集热器与电锅炉、燃气锅炉或其他辅助热源并联或串联连接。

利用电来加热水的蓄热电锅炉(热水机组) 或电热蒸汽锅炉 (蒸汽发生器)，适用于大 城市、风景区的宾馆、科研院所、医院、学校、机关等各种需要热水和蒸汽的场所。

宾馆，办公楼，住宅楼生活用水及采暖; 餐馆，理发店，洗劫衣店洗涤用热水; 浴室、 体育场馆用热水; 医院、疗养院等用于蒸饭，蒸馏水，消毒，熨烫，采暖所需的蒸汽; 工矿 企业工艺用热水。^[3]