显热供暖技术的经济效益技术和潜热储热技术基本成熟(组图)

显热蓄热技术和潜热蓄热技术基本成熟，已成功应用于清洁供暖系统。热化学蓄热技术仍处于实验室研究阶段。经过长期发展，目前清洁供暖的蓄热技术有逐渐被关注的趋势。目前占主导地位的蓄热技术有水蓄热技术、高温固体电蓄热技术、相变谷电蓄热技术等。

1、水蓄热技术

水蓄热技术是最早应用于清洁供暖系统的技术之一。其结构示意图如图1所示。在谷电价期间主要利用电锅炉进行热水加热，并储存在储水箱中；使用电价时，储水箱用于热水供暖。水蓄热技术具有热效率高、运行成本低、运行安全稳定、维护方便等优点。

图1水蓄热供暖技术示意图

1980年代初，欧洲成功开发并运行了采用水蓄热技术的电采暖系统，以解决冬季供热高峰的问题。我国也采用了上述相关技术，并取得了很大的成果。以杨林区域供热系统为例，水蓄热系统可降低一次能源消耗约12%，总成本降低约5%。

杨林中医院水蓄热采暖系统实际运行后发现，锅炉出水温度可达70℃，保证了室外温度较低时用户的采暖，锅炉房各项指标基本满足设计要求。采用蓄水蓄热技术为杨林商场供暖。运行结果表明，水蓄热技术供暖系统的运行成本较燃气锅炉可降低52%，供暖效果好，运行时间灵活。

对比华北地区一万平方米建筑采暖时间120天的燃气、地源热泵、市政、水蓄热等供热技术的经济效益，发现综合水蓄热供暖技术的经济效益最好，如表A所示。对酒店蓄水供暖技术的技术可行性进行分析，发现蓄水供暖技术的投资回收期为二年和二年。半年以上，运行成本低于燃油锅炉和燃气锅炉。

表 A 不同加热技术的经济效益

2、高温固体电蓄热技术

高温固体电蓄热技术是利用电加热设备以谷电价直接将电能转化为热能，并储存在固体蓄热中；在电价高峰时，它与供暖系统的热水进行热交换，然后为建筑物提供能源。加热技术，其技术示意图如图2所示。高温固体具有蓄热密度高、蓄热温度高、蓄热体积小等优点。它们不仅克服了液体蓄热技术的缺点，而且具有环保、高效、节能、安全等诸多优点。

图2高温固体电蓄热加热技术示意图

国外对高温固体电蓄热技术的研究始于1970年代，到1980年代初，欧洲一些发达国家已经开始将其付诸实践。对高温固态电蓄热装置进行优化设计，发现蓄热材料的尺寸、高度、换热流体流量和热输入是影响蓄热性能的主要参数。研制了高温混凝土蓄热示范模块，验证了模块在500℃下的稳定性和200-500℃环境下长期蓄热的损失。

高温固体电蓄热技术在我国的应用已达到国际领先水平热水采暖系统，但目前的研究多是应用形式的设计和经济性分析。天帅智能科技有限公司设计开发了固体电蓄热加热装置，利用镁砖和热管组成封闭的蓄热单元，降低镁砖固体的氧化率。并提出了一种带有预制固体蓄热装置的供暖系统，该系统使用金属伞裙将固体蓄热材料分段，以降低大面积开裂和损坏的风险。

经验证，高温固体电蓄热供暖技术对峰谷电价实施地区的非居民项目具有显着的经济效益。分析认为，高温固体电蓄热供热技术不仅具有一定的经济效益，而且可以产生环境效益，增加河谷段风电、核电等清洁能源的消纳能力。表B为北京200万平方米采暖面积的电蓄热方案经济性比较。从表中可以看出，高温固体电蓄热技术的经济性优于水蓄热技术，使用花岗岩作为固体蓄热介质的经济性较为经济。性能明显优于以镁铁砖为固体蓄热介质。

表 B 不同加热技术的经济效益

3、相变电蓄热技术

相变电蓄热技术是近年来发展起来的一项技术。具有储热密度高、储放热时温度恒定的优点。目前，相变电蓄热技术结构主要有两种：

一种类似于水蓄热技术，用相变蓄热装置代替储水箱。当电价处于低位时，开启电锅炉供暖，利用相变蓄热装置进行蓄热。在高峰期，相变蓄热装置为建筑物供暖；

另一种类似于高温固体电蓄热的技术，将相变材料制成相变材料砖放入固体蓄热装置中，在电价为在谷值。在高峰时段为建筑物供暖。

通过仿真证明，相变电蓄热装置在家用电采暖领域具有很大的应用价值。与高温固体电蓄热技术类似，我国相变电蓄热技术领域的研究多为应用形式的设计和经济性分析。需要加强相变电蓄热传热机理的基本内容研究。

天帅智能科技有限公司设计了集产热、蓄热、供热为一体的复合相变材料蓄热供暖系统。相变蓄热材料之间的传热效率。并提出了一种油浸式相变蓄热电加热器，利用导热油将相变蓄热模块完全浸透，解决了目前蓄热电加热器蓄热容量小的问题，体积和重量大，导热系数低。

公司设计了相变蓄热谷电加热系统，在谷电时利用电热管为相变蓄热装置蓄热，在用电高峰时为用户端供热。相变蓄热加热装置由箱体、电加热装置和相变材料组成。相变材料可在用电低谷期将电能储存起来，在其他时段输出并提供持续稳定的热水。

根据这三类蓄热供暖的特点和优势，使用室内温度需求、建筑用热量、建筑热指数、采暖季节热负荷、蓄热机组供热功率、蓄热等五个指标提出了一种经济的分配方法。通过临界电价法对水蓄热、高温固体蓄热、市政供热技术、相变电蓄热技术的经济性进行分析，发现谷电相变蓄热供热技术在经济上更为可行。优于其他加热技术。相变蓄热供热技术经济性最好，前期设备投资少，后期运行成本低。

在天津万象商业建筑中应用相变电蓄热供暖技术，发现该技术的运行成本仅为燃气锅炉供热系统的72%。开发了一种相变电蓄热装置并应用于天津商场，应用结果表明该系统的运行效率为81%，可节省原供暖系统运行成本63%。对比水蓄热技术与相变蓄热技术的区别，发现相变蓄热技术多为恒温放热，其热稳定性优于水蓄热技术。尽管如此，相变蓄热材料的成本相对较高，相变蓄热技术的初始投资高于其他技术，投资回报期也高于其他技术，如表B所示随着天帅智能科技有限公司相变蓄热设备的大规模量产，相变蓄热材料的综合成本将逐步降低，蓄热性能好的优势将展现出来，为为全国用户提供高效廉价的清洁采暖（热）设备。

蓄热技术大致可分为：显热蓄热技术、潜热蓄热技术、热化学蓄热技术。显热蓄热技术具有蓄热规模大、使用寿命长、成本低、技术成熟度高等优点。是研究最早、应用最广泛、最成熟的技术；近恒优势是目前主要的研究和应用热点；热化学蓄热技术具有储能密度更大的优点，可以实现热能的长期储存热水采暖系统，但处于实验室验证阶段。

清洁采暖的典型蓄热技术正逐步向着重点方向发展。优势互补的复合蓄热供暖系统是大势所趋。主流技术包括：水蓄热技术、高温固体电蓄热技术、相变谷电蓄热技术等。

水蓄热技术是最早应用于清洁供暖系统的技术之一，其运行成本低于燃油锅炉和燃气锅炉；高温固体电蓄热技术比水蓄热技术更经济，以花岗岩为固体蓄热介质的经济性明显优于镁铁砖作为固体蓄热介质；相变谷电蓄热技术可以恒温放热，热稳定性优于水蓄热技术和高温固体电蓄热技术。