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        太陽(yáng)能蓄熱式電暖器技術(shù)

        2020-11-25 11:29:38羅玉連趙前程戰(zhàn)洪仁朱京京崔樂(lè)欣
        山東化工 2020年20期
        關(guān)鍵詞:電暖器熱管燃煤

        羅玉連,趙前程,戰(zhàn)洪仁,朱京京,薛 鵬,崔樂(lè)欣

        (沈陽(yáng)化工大學(xué),遼寧 沈陽(yáng) 110000)

        1 概述

        當(dāng)今世界,全球正處在一個(gè)高速發(fā)展的階段,世界各地對(duì)能源的開發(fā)利用也逐漸頻繁,造成能源消耗日趨增加,同時(shí)也給環(huán)境造成了極大的破壞。然而地球上可直接利用的能源卻供不應(yīng)求,尤其是不可再生的能源即將面臨枯竭,人們急需更長(zhǎng)久、更耐用、更環(huán)保的能源出現(xiàn)來(lái)解決這一難題。因此,近些年來(lái)人們對(duì)新能源的關(guān)注度越來(lái)越高,隨之對(duì)新能源的開發(fā)利用也慢慢步入一個(gè)新的階段。而在新能源的開發(fā)利用中,太陽(yáng)能作為最廣泛最實(shí)用的一種能源逐漸步入人們的視野里。

        太陽(yáng)能通俗的來(lái)講就是太陽(yáng)光的輻射能量,而對(duì)于太陽(yáng)光的利用,人們多注重于它所帶給我們的“熱”,早在公元前九世紀(jì)我們中國(guó)人就開始用“陽(yáng)燧(凹面鏡)”聚光取火,到了1767年瑞士的科學(xué)家賀瑞斯發(fā)明了第一臺(tái)太陽(yáng)能集熱器,21世紀(jì)到來(lái)后,中國(guó)光熱市場(chǎng)居全球首位,人們對(duì)于太陽(yáng)能蓄熱技術(shù)的掌握越來(lái)越熟練也越來(lái)越高效。

        太陽(yáng)能作為首位的新能源,其產(chǎn)生的能量是巨大的,太陽(yáng)釋放的能量只有20億分之一到達(dá)了地球,在經(jīng)過(guò)大氣層的反射吸收后,其每秒所能達(dá)到的能量卻相當(dāng)于燃燒50萬(wàn)噸煤所產(chǎn)生的能量,而對(duì)于對(duì)現(xiàn)階段煤等不可再生能源的過(guò)度利用,許多地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)供暖不足等情況,人們利用電能的同時(shí)卻也發(fā)現(xiàn)其對(duì)經(jīng)濟(jì)的巨大消耗,所以我們需要更好的利用其他能源所代替。作為當(dāng)今最有潛力的太陽(yáng)能與用途最廣泛的清潔能源電能,它們二者的結(jié)合將會(huì)大大改變現(xiàn)有的供暖局勢(shì)。

        2 供暖現(xiàn)狀

        現(xiàn)階段供熱主要分為兩種形式,集中供熱和分散供熱。常見的集中供熱方式有:二熱、聯(lián)片供熱、區(qū)域燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t、工業(yè)余熱利用和生物質(zhì)供熱等;分散供熱方式有:小鍋爐,熱泵等。在眾多供熱方式里,鍋爐是最主要的一種供暖方式,然而采用鍋爐進(jìn)行供熱卻有很多的弊端,鍋爐房不僅占地,更主要的是在使用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳和二氧化硫,而這兩者是造成溫室效應(yīng)和酸雨的罪魁禍?zhǔn)祝o環(huán)境帶來(lái)極大的污染,部分鍋爐房會(huì)建立脫硫塔以此來(lái)減少對(duì)環(huán)境的污染,但仍然有部分二氧化硫進(jìn)入大氣。實(shí)際上不僅提高了供暖成本,而且也并沒有達(dá)到百分百的脫硫,這是給環(huán)境帶來(lái)的影響;在用戶方面也存在很多問(wèn)題,一是部分地區(qū)暖氣管道、暖氣片老化堵塞,供暖溫度無(wú)法達(dá)標(biāo);二是暖氣費(fèi)收繳困難,欠費(fèi)造成供熱單位強(qiáng)制性停止供暖;三是整個(gè)供暖運(yùn)行成本過(guò)高,供暖公司無(wú)法支付有關(guān)費(fèi)用,停止供暖;四是用戶無(wú)法直接獨(dú)立控制暖氣的情況;這些都是導(dǎo)致用戶的供暖體驗(yàn)不是很好的因素。早在2013年【國(guó)發(fā)﹝2013﹞37號(hào)】《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》文件里就頒布了加強(qiáng)工業(yè)大氣污染綜合治理。全面整治燃煤小鍋爐,加快推進(jìn)集中供熱“煤改氣”、“煤改電”工程建設(shè),到2017年,除必要保留的以外,地級(jí)及以上城市建成區(qū)基本淘汰每小時(shí)10噸蒸汽及以下的燃煤鍋爐,禁止新建每小時(shí)20噸蒸汽以下的燃煤鍋爐;其他地區(qū)在原則上不再新建每小時(shí)10噸蒸汽以下的燃煤鍋爐。當(dāng)前供暖行業(yè)也正面臨著三大挑戰(zhàn),一是全球變暖加劇,對(duì)產(chǎn)品的環(huán)保性要求越來(lái)越高,供暖企業(yè)需謀求新發(fā)展;二是能源緊張,化石燃料成本居高不下,供暖企業(yè)需要尋找新的能源;三是勞動(dòng)力促使供熱人工成本劇增,增加企業(yè)負(fù)擔(dān),供熱企業(yè)需改變新的管理方式。結(jié)合供暖現(xiàn)狀、相關(guān)政策、民生情況以及供暖行業(yè)的三大挑戰(zhàn),太陽(yáng)能蓄熱式電暖器應(yīng)運(yùn)而生。

        3 太陽(yáng)能蓄熱式電暖器的原理和性能特點(diǎn)

        3.1 原理

        太陽(yáng)能蓄熱式電暖器在白天直接利用太陽(yáng)能進(jìn)行加熱;夜間時(shí)蓄熱體利用白天儲(chǔ)存的熱量進(jìn)行續(xù)放熱,使能量利用率達(dá)到最大化,熱量不足夠時(shí)采用電能持續(xù)加熱,保證24小時(shí)持續(xù)放熱,保障良好的供暖效果。

        本文介紹的太陽(yáng)能蓄熱式電暖器以太陽(yáng)能板轉(zhuǎn)化的電能為電源,以熱管為加熱元件,以蓄熱體為蓄熱介質(zhì)。蓄熱體采用蜂窩狀最大限度增加蓄熱表面積,蓄熱和放熱同時(shí)進(jìn)行,無(wú)有害氣體放出。

        3.2 性能特點(diǎn)

        (1)以太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的電能為電源,且白天幾乎不用電,夜間使用電能也是低谷用電,大大降低了對(duì)電的使用,減少電費(fèi),并且整個(gè)供暖運(yùn)行過(guò)程無(wú)污染產(chǎn)生,非常環(huán)保。

        (2)熱管與蓄熱體鑲嵌式貼合的設(shè)計(jì)(見圖1),確保了傳熱和蓄熱的最高效率,熱管工作時(shí),熱管表面最高溫度可達(dá)250℃,蓄熱體能夠儲(chǔ)存足夠的熱量,嚴(yán)格的控溫確保24小時(shí)室內(nèi)處于恒溫狀態(tài)16~25℃,體驗(yàn)舒適的溫度。

        圖1 鑲嵌式熱管與蓄熱體

        (3)自動(dòng)開關(guān)和控溫閥相配合,安全自主在太陽(yáng)能供電與電源間轉(zhuǎn)換(見圖2),更好的節(jié)約電能,控溫閥更會(huì)在箱體外殼溫度到達(dá)40 ℃時(shí)自動(dòng)斷掉整個(gè)太陽(yáng)能蓄熱式電暖器的電源,確保住戶的人身安全,當(dāng)住戶有事外出幾個(gè)小時(shí)時(shí)不用擔(dān)心暖器發(fā)上意外。

        圖2 太陽(yáng)能供電與電源間的轉(zhuǎn)換

        (4)外觀整潔大方,外形呈長(zhǎng)方體狀且整個(gè)暖器占地面積小,便于安放;箱體自帶把手,移動(dòng)方便,可選擇在日照較多的地方安放,蓄熱體外層有保溫層(見圖3)。

        圖3 蓄熱體外層的保溫材料

        3.4 同類型電暖器比較

        30m2的同類型電暖器比較見表1。

        表1 30m2的同類型電暖器比較

        現(xiàn)在傳統(tǒng)的家用價(jià)格低的小牌電暖器會(huì)出現(xiàn)功率不足,加熱范圍小,加熱時(shí)間長(zhǎng),產(chǎn)熱不達(dá)標(biāo),而且還會(huì)有一定的安全隱患等問(wèn)題;而那些大牌的電暖器往往會(huì)用一些更昂貴的材料去提高成本進(jìn)而賺取更多的利潤(rùn),有些額外的東西對(duì)于普通老百姓來(lái)說(shuō)是不必要的,而且這對(duì)于我們大部分消費(fèi)者是負(fù)擔(dān)不起的。

        相比于現(xiàn)在傳統(tǒng)的家用電暖器,我們的以太陽(yáng)能為能源的新型電暖器更加的環(huán)保節(jié)能,當(dāng)天氣好時(shí)可以直接采用太陽(yáng)能來(lái)蓄熱,而在陰天時(shí)又可以(利用蓄電池中儲(chǔ)存的電能)采用接通電源的方式來(lái)繼續(xù)供熱,大大改善了用戶對(duì)與用電方面的擔(dān)憂。其次太陽(yáng)能電暖器相較于其他傳統(tǒng)電暖器擁有能高效的發(fā)熱效率還擁有更低的價(jià)格,同時(shí)也避免了箱體過(guò)熱等安全隱患。

        4 結(jié)論

        雖然現(xiàn)在市場(chǎng)中有很多不同類型的電暖器供大眾選擇,但是大多都是以電能為主,供暖本就要求24小時(shí)持續(xù)供暖,尤其在寒冷地區(qū)對(duì)供暖效果的要求更高,如果住戶都選擇以電能為主的電暖器,這將給地區(qū)電網(wǎng)和國(guó)家電網(wǎng)帶來(lái)壓力;部分集中供熱(鍋爐房)被淘汰了,但仍有集中供熱存在,不僅供暖效果不理想,更重要的是給環(huán)境帶來(lái)極大的污染的同時(shí)也會(huì)消耗更多的化石燃料和不可再生的煤資源。而太陽(yáng)能蓄熱式電暖器不僅利用電能少,在低谷用電,為地區(qū)和國(guó)家電網(wǎng)減少壓力,而且采用太陽(yáng)能發(fā)電環(huán)保無(wú)污染,太陽(yáng)能長(zhǎng)久且清潔,減少對(duì)不可資源的使用,由此可見,太陽(yáng)能蓄熱式電暖器的發(fā)展前景很可觀。

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