關(guān)于電熱采暖的多角度思考

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1 電熱采暖的前景看好

1.1 供暖體制改革勢在必行，改革將涉及諸多方面，但其核心問題是變福利供暖為用熱的商品化、貨幣化。這一重大改變，將使供暖費用的高低，成為選擇采暖方式的重要因素。

1.2 各種采暖方式的費用是什么情況呢？根據(jù)2001年北京市物價局發(fā)布的通知，集中供暖民用住宅每建筑平方米、每采暖季的供暖價格，燃煤鍋爐直供為16.5元，燃煤鍋爐間供為19元，城市熱網(wǎng)供暖為24元，燃油、燃?xì)饣螂婂仩t供暖為30元。由于燃煤鍋爐已被逐步淘汰，在上述供暖價格中，僅有城市熱網(wǎng)供暖的24元/ 平方米，和燃油、燃?xì)饣螂婂仩t供暖的30元/ 平方米， 可作為參照比較標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 電采暖的費用又是多少呢？有一個統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)，即國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ26-95）中規(guī)定的建筑物耗熱量指標(biāo)限值，例如：北京地區(qū)普通住宅的建筑耗熱量指標(biāo)應(yīng)不超過20.6W/ 平方米， 按采暖期125天、每天24小時計算， 全采暖期的總耗熱量應(yīng)不超過61.8kWh.也就是說，無論采用何種能源或供暖方式，都應(yīng)對每平方米建筑面積住宅，提供不超過61.8kWh的有效熱量。即使采用分戶電熱直接采暖，按北京地區(qū)IC卡電價0.44元/kWh計算， 61.8度電的電費為27.19元/ 平方米，采暖電費略高于城市集中供熱24 元/ 平方米、 但低于集中燃?xì)忮仩t房30元/ 平方米的采暖費。而且， 還具備節(jié)約運行費用的有利條件， 例如： 可以實行適合于使用要求的間歇供暖方式，在保證使用時間內(nèi)熱舒適度的前提下， 適當(dāng)降低全供暖期平均室溫。因此，即使是采用最簡單的分戶電熱直接采暖，供暖費用也是可以被接受的。

1.4 北京市正在積極醞釀提出第三步建筑節(jié)能的要求，以80年的能耗為比較基礎(chǔ)，已實現(xiàn)第一步節(jié)能30％、第二步節(jié)能50％，第三步要節(jié)能65％。也就是說，采暖能耗可降低為80年水平的三分之一。如得以實施，普通住宅的建筑耗熱量指標(biāo)將不超過18W/ 平方米.按上述方法計算，電熱直接采暖電費可降低為24元/ 平方米。

1.5 最近，北京市經(jīng)委、計委、市政管委和物價局聯(lián)合發(fā)布（2002）100號文件，對電采暖實行低谷用電優(yōu)惠價格。在采暖期內(nèi)的每天23時至次日7時，不區(qū)分用電性質(zhì)和供熱對象，一律按0.20元/kWh計費，電熱采暖的費用就更低了。

1.6 事實上，許多有遠(yuǎn)見的開發(fā)商，已清楚看到節(jié)能建筑的市場價值。建筑耗熱量指標(biāo)，應(yīng)作為建筑質(zhì)量和房屋售價的重要指標(biāo)。最近，可在媒體上看到一句廣告詞——“告別暖氣空調(diào)時代”，當(dāng)然，它并不是真正“告別暖氣空調(diào)時代”，只是采用了另一種暖氣空調(diào)方式而已，而這種較少采用的方式，只能適應(yīng)于冬夏能耗都極小的低能耗建筑。這個廣告所推介樓盤的真正可抄作點，其實應(yīng)該是低能耗，而不是它的存在一定隱患的暖氣空調(diào)方式。當(dāng)能耗已降低到較低水平之后，完全可以采用更簡單的采暖空調(diào)方式，例如用電作為暖氣空調(diào)的能源。

1.7 電熱分戶采暖的能耗計量精度和收費的簡便性、建設(shè)程序和物業(yè)管理的簡化、居住者供暖的靈活性和便于實施室溫的調(diào)節(jié)控制等方面， 相對于傳統(tǒng)集中熱源或燃?xì)夥謶舄毩嵩吹墓┡绞降闹T多弊病， 更有許多吸引力。

2 要提高電熱供暖的能源利用效率

近年以來， 全國許多地區(qū)電力供應(yīng)充足， 從環(huán)保和平衡電力季節(jié)性過剩出發(fā)，有關(guān)部門大力鼓勵用電熱采暖。但是，我國的電力生產(chǎn)主要依靠火力發(fā)電， 火力發(fā)電的平均熱電轉(zhuǎn)換效率約為33％， 再加上輸配效率約為90％， 采用電散熱器、電暖風(fēng)機、電熱水爐等電熱直接供暖， 是能源的低效率應(yīng)用。從煤變成電，再用電轉(zhuǎn)換為熱，能源綜合效率只有約30％，遠(yuǎn)低于燃煤、燃油或燃?xì)忮仩t供暖的能源綜合效率， 更低于熱電聯(lián)產(chǎn)供暖的能源綜合效率。從總體上并未減少而是增加了對大氣環(huán)境的污染因素，只不過是污染地的轉(zhuǎn)移而已。因此，發(fā)展電熱采暖，應(yīng)最大限度提高能源利用效率。其主要途徑無非是：能提高電——熱轉(zhuǎn)換效率的電動熱泵供暖、能充分利用低谷電力的蓄熱供暖和采用輻射供暖方式。

3 關(guān)于電動熱泵供暖

電熱直接采暖的電——熱轉(zhuǎn)換效率最大只能為1：1，而電動熱泵供暖可使轉(zhuǎn)換效率（即制熱系數(shù)）達到1：2.5或1：3， 也就是說，1kW的電能消耗，可得到2.5或3 kW的熱能，這多于1kW的熱能，是從室外空氣、水源或土壤中獲得的。電動熱泵主要有空氣熱泵、水環(huán)熱泵和地源熱泵三大類。地源熱泵又可分為地表水、地下水和土壤熱泵幾種方式。

空氣熱泵型空調(diào)機，即區(qū)別于單冷型的所謂“冷暖型”空調(diào)機?？諝鉄岜眯屠錈崴畽C組，即所謂“戶式中央空調(diào)”中的一種既可供冷又可供暖的設(shè)備。用空氣熱泵供暖，在冬季低溫條件下的供暖能力受限，因此應(yīng)按冬季最不利條件下的供暖能力， 確定機組容量或設(shè)置輔助熱源。此外， 還應(yīng)妥善解決好室外機的噪聲和對環(huán)境的影響。

由于大地的蓄熱作用，地下水和一定深度的土壤溫度，可常年穩(wěn)定地維持在略高于當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶜鉁?。例如：北京地區(qū)的年平均氣溫為11.4℃， 地下水和6m深度的土壤溫度， 可常年穩(wěn)定地維持在13—14℃左右。因此，在年平均氣溫為10—20℃的地區(qū)，可以利用地源熱泵作為冷源和熱源。通過電動熱泵，在冬季可從地下水或土壤中吸收熱量，在夏季，地下水或土壤又可吸收制冷過程中需排除的冷凝熱。土壤源（埋管）熱泵僅適合于建筑容積率極低的別墅類居住區(qū)。地下水源熱泵的可行性，則主要取決于是否具備可靠的地下水資源抽取及回灌條件，并符合當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)管理規(guī)定。

電動熱泵供暖的投資費用相對較高，但它同時具備作為夏季空調(diào)供冷的功能，不應(yīng)同單一供暖功能的系統(tǒng)直接相比較。應(yīng)按附加熱泵功能后較單冷功能所增加的費用，同其它供暖方式的投資費用作比較。

4 關(guān)于電熱蓄熱供暖

除電動熱泵外，如采用電熱直接供暖，最好用蓄熱方式，即在電網(wǎng)低谷時段將電能轉(zhuǎn)換為熱能，在供暖的同時將熱能蓄存，以備在電網(wǎng)高峰時段改由所蓄存的熱量供暖。電熱蓄熱供暖的主要方式是配有蓄熱裝置的集中電熱鍋爐。電熱蓄熱供暖利用了電網(wǎng)低谷時段的富裕電力，在能實行分時電度表計量時，又可獲得優(yōu)惠電價，大幅度降低采暖費用。水是最簡單的蓄熱介質(zhì)，用水蓄熱需要有較大的水容積，采用常溫蓄熱，每萬平方米建筑面積的住宅，大約需要80立方米的蓄熱水容積，如采用相變蓄熱介質(zhì)，容積則可減少約1/3.

可蓄熱的電散熱器則可用于分戶電采暖。蓄熱電散熱器，實際上是固體蓄熱，類似于電熨斗。水的熱容量（比熱）比一般物質(zhì)都大，但水在常壓下的加熱溫度極限為100℃，其它物質(zhì)如Fe₂O ₃， 熱容量（比熱）雖僅為水的1/4.3， 但其加熱溫度可高達800℃，且其密度較大（約相當(dāng)于水的四倍），和水相同的體積可具有5—6倍于水的蓄熱量。在能實行分時電度表計量時，采用可蓄熱的電散熱器，也可以大幅度地降低采暖費用。

5 關(guān)于電熱膜頂棚輻射采暖

當(dāng)由于建筑投資等原因，不能采用電動熱泵或電能蓄熱供暖時，電熱直接采暖最好采用較為節(jié)能的輻射采暖方式。

人體因新陳代謝而產(chǎn)熱，需要通過蒸發(fā)、對流和輻射三種方式散熱，以維持生理熱平衡。輻射采暖使人體的輻射散熱量減少，生理熱平衡需要降低室溫以相應(yīng)增加對流散熱量，因此，較低室溫的輻射采暖，可取得與較高室溫的對流采暖相同的熱舒適感，即所謂等效熱舒適感，這就是輻射采暖較對流采暖節(jié)能的原因。對于住宅，輻射采暖較對流采暖的節(jié)能幅度，約可達10％。

電熱膜輻射是電熱輻射采暖的一種方式。由于投資費用較低和技術(shù)較為簡單等原因，電熱膜頂棚輻射采暖，有一段時間在住宅中得到了較廣泛的應(yīng)用。

電熱膜頂棚式輻射采暖系統(tǒng)由電熱膜、開關(guān)盒、溫控器和接線盒等組成。電能通過膜狀發(fā)熱元件輻射出的紅外線作為輻射采暖源。

電熱膜由前后兩個基膜、上下兩個匯流條和若干個并聯(lián)或串連的導(dǎo)電條組成。基膜的作用是保護匯流條和導(dǎo)電條、絕緣、散熱，因此要求有良好的絕緣、導(dǎo)熱性能和一定的機械強度。匯流條的作用是將電源與導(dǎo)電條相連接，要求能輸送所要求的電流、與電源和導(dǎo)電條接觸和連接良好。導(dǎo)電條有并聯(lián)或串聯(lián)兩種基本形式，采用導(dǎo)電油墨或金屬條，其作用是將電能轉(zhuǎn)換為熱能，要求轉(zhuǎn)換效率高、阻值均勻穩(wěn)定、表面溫度不大于基膜的允許工作溫度。

為減少電熱膜產(chǎn)生的熱量傳到其它房間，要在電熱膜的一側(cè)敷設(shè)不燃的絕熱層，一般采用厚度不小于50mm的離心玻璃棉板。另一側(cè)則安裝熱阻較小的飾面層，一般采用石膏板。

對此種供暖方式的客觀評價，應(yīng)該是“可用”，但“舒適度不高”。所謂“可用”，是指對于節(jié)能住宅而言，采暖費用可以被接受。所謂“舒適度不高”，主要是目前國內(nèi)外的電熱膜產(chǎn)品的發(fā)熱密度，一般在130——160W/m2，使輻射體的表面溫度均在40℃以上， 有些更高達45℃，遠(yuǎn)超過國家標(biāo)準(zhǔn)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》對輻射體的表面溫度的限制。上述規(guī)范規(guī)定，房間高度 2.5——3 m，板面溫度宜為28——30℃，房間高度3——4 m， 板面溫度宜為33——36℃。

輻射采暖不是“烤火”，而是在合理的環(huán)境輻射溫度條件下，減少人體的輻射散熱量，在正常情況下，人體并不需得到輻射熱。過高的輻射體表面溫度，使人有“烘烤”的不舒適感。對于人員長時間停留的場合，顯然是不適當(dāng)?shù)?。頂棚電熱膜采暖，在國外大多?yīng)用于人員短時停留或無人員停留的場合，并未用作住宅的主要采暖手段。簡單引進并應(yīng)用于住宅采暖，是此種技術(shù)的低標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。實驗證明，降低輻射體熱流密度是可能的，并可改善采暖房間的溫度梯度。如不能開發(fā)和提供熱流密度較低的產(chǎn)品，必然會限制和否定電熱膜在住宅中的應(yīng)用。

6 關(guān)于電熱纜地面輻射采暖

電熱纜地面輻射采暖是電熱輻射采暖的另一種方式。實測資料證明：地面輻射的采暖熱舒適度明顯優(yōu)于頂棚輻射。過去，電熱纜主要應(yīng)用于管道防凍保護、室外地面的冰雪融化和提高冬季室外場地（如足球場）的地面溫度等，用于地面輻射采暖的投資費用，遠(yuǎn)高于電熱膜頂棚輻射采暖，因而限制了此種采暖方式在住宅中的應(yīng)用。由于多渠道國外產(chǎn)品的引進和價格競爭，投資費用現(xiàn)已降低到與電熱膜頂棚輻射采暖相近的水平，成為繼電熱膜直接采暖方式之后的一個新的熱點。

系統(tǒng)由電熱纜、開關(guān)盒、地面溫控器、房間溫控器和接線盒等組成。類似于“口碑”較好的低溫?zé)崴匕遢椛洳膳?，為減少電熱纜產(chǎn)生的熱量傳到其它房間，要在電熱纜的下部鋪設(shè)絕熱層，在電熱纜周圍用混凝土填充，上部再鋪設(shè)地面層。

電熱纜是一種通電后能發(fā)熱的電纜，由實芯單根或多根電阻線發(fā)熱體、絕緣層、接地導(dǎo)線、金屬屏蔽層、防水護套和冷熱導(dǎo)線接頭等組成。發(fā)熱體有合金金屬絲和碳纖維絲等種類，由于合金金屬絲的發(fā)熱穩(wěn)定性和強度，均優(yōu)于碳纖維絲，地板輻射采暖宜優(yōu)先采用合金金屬絲電熱纜。

電熱纜可區(qū)分為單回路電熱纜和雙回路電熱纜。單回路電熱纜有兩個終端，需要兩端與導(dǎo)線連接形成回路。雙回路電熱纜與單導(dǎo)線電纜在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，是在電纜內(nèi)部增加了一根冷導(dǎo)線回線，在電纜內(nèi)部自成回路，并在工藝上增加護套，可與導(dǎo)線在一端進行接合。

雙導(dǎo)線電纜與單導(dǎo)線電纜相比，安裝上較為方便靈活，尤其對于管道防凍和在室外的應(yīng)用。此外，對于電磁場的削弱也起到一定作用（單導(dǎo)線電纜的電磁輻射量也只有安全電磁量的0.3——1%）。

電熱纜的功率范圍為6—30W/m，與低溫?zé)崴椛洳膳碗姛崮ぽ椛洳膳粯?，?yīng)用于地板輻射采暖電熱纜的配置，應(yīng)按房間的采暖負(fù)荷、溫度場均勻和《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》對輻射體表面平均溫度限值，選擇確定布置間距和最大線性負(fù)荷，一般所采用的功率不宜大于18W/m.

國家標(biāo)準(zhǔn)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》對地板輻射的規(guī)定，按照人員停留時間長短劃分，人員長期停留場合要求為24——26℃并不應(yīng)超過28℃，人員短時停留或無人員停留場合則可取較高溫度。電熱纜地面輻射采暖可確保符合上述要求，因而可得到合理的垂直溫度場分布，而且可保持較好的室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性。

7 關(guān)于電熱直接采暖的安全性

無論采用何種電熱膜直接采暖方式，安全性都是至關(guān)重要的問題。

電熱膜頂棚輻射采暖和電熱纜地面輻射采暖，都應(yīng)有發(fā)熱元件可能達到的最高溫度限值及其有效防止的措施，特別是當(dāng)受到遮擋或覆蓋的不利條件下的有效控制和保護。由于片面追求低成本，過低的容量配置，不僅難以達到采暖室溫，也使發(fā)熱元件長期不間斷的運行而超溫。缺少高性能的溫度控制配置，也不能確保運行的安全性。

電熱膜存在導(dǎo)電條應(yīng)采用導(dǎo)電油墨還是采用金屬條之爭。電熱纜也有應(yīng)采用單回路還是采用雙回路之爭。除有一些不同渠道的國外資料外，當(dāng)務(wù)之急，是尚未有國家或地方技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)加以規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)化工作滯后于應(yīng)用。

在工程實踐的基礎(chǔ)上，北京市正在積極進行電熱采暖的標(biāo)準(zhǔn)化工作。在當(dāng)前，還是應(yīng)該堅持慎之又慎的方針，切實防止意外事故的發(fā)生。