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采用清潔能源供暖和供熱水是改善城市大氣環(huán)境、減少污染的一個重要方面。目前我國城市供暖一般都采用由采暖鍋爐供應(yīng)熱水，通過散熱片或風(fēng)機(jī)盤管供暖的方式。傳統(tǒng)的采暖鍋爐都是燃煤鍋爐。它的初投資較小，供暖費(fèi)用也較低，但對大氣污染很嚴(yán)重。采用燃油、燃?xì)饣蛞话愕碾姛徨仩t雖然能降低大氣污染程度，但供暖運(yùn)行費(fèi)用很高，約為燃煤鍋爐的3～4倍，在一般家庭使用尚有較大的困難。
電鍋爐運(yùn)行費(fèi)用較高的主要原因在于電費(fèi)較高。若能降低電費(fèi)，電鍋爐運(yùn)行費(fèi)用也將相應(yīng)地降低。從我國目前的用電結(jié)構(gòu)來看，白天的用電量(峯峰電)逐年增加，導(dǎo)致與午夜后用電量（谷電）的差距相應(yīng)地增大。如國內(nèi)某地區(qū)2000年的峰谷月用電量差平均為3761兆瓦，峰谷差率平均為34.85%。為了減少峰谷電差，近年來電管部門制定了利用谷電的優(yōu)惠政策，降低谷電的電費(fèi)以鼓勵用戶午夜后用電。以2002年北京地區(qū)電費(fèi)為例，工業(yè)用電白天電費(fèi)為0.83元/度，午夜后電費(fèi)降低為0.20元/度，僅為白天電費(fèi)的24%左右。因此，若能設(shè)計(jì)出適用的儲能式電鍋爐，利用低谷電將電能儲存起來供白天使用，就能大大地降低電鍋爐的運(yùn)行費(fèi)用至接近燃煤鍋爐的運(yùn)行費(fèi)用，有條件推廣至一般家庭使用。
1 儲能式電鍋爐的國內(nèi)外現(xiàn)狀
目前國內(nèi)外設(shè)計(jì)生產(chǎn)的儲能式電鍋爐主要為以下幾種：
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（1）常壓水箱分體式儲能電鍋爐。它的儲熱介質(zhì)為常壓水。利用低谷電將水介質(zhì)加熱后通過板式換熱器將熱能釋放出，供用戶使用。它的主要缺點(diǎn)是水的熱容量很小, 從90 o
C降至60 o
C所能釋放的熱量僅為30Kcal/升，故所需的水箱體積很大。對于10000 m2
供暖面積的電鍋爐，以40w/ m2
供熱量計(jì)算，全部采用低谷電儲熱16小時所需熱量，至少需要體積為184 m3
的水箱。此外, 由于水箱內(nèi)的水溫從90℃逐漸降低至60℃，熱量供應(yīng)不穩(wěn)定,必須采用變頻泵調(diào)節(jié)流量，且由于水箱體積很大，系統(tǒng)熱效率較低，一般僅為80～85％左右。
（2）帶壓水箱式儲能電鍋爐。它的儲能介質(zhì)為帶壓水, 一般為0.4Mpa,其熱容量為83Kcal/升，所需水箱體積仍較大，對于10000 m2
供暖面積的電鍋爐，以40 w/ m2
供熱量計(jì)算，仍需體積為66 m3
的水箱。此外, 由于采用帶壓水箱，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安全性較差，不能裝置在地下室或建筑物附近。
（3）以氧化鐵基固體為儲熱材料的電暖器。氧化鐵基固體的熱容量較大,可達(dá)288Kcal/升，價格也較便宜，但其強(qiáng)度很差。我公司曾采用這種儲能材料建造了一臺儲能式電鍋爐, 發(fā)現(xiàn)在數(shù)次循環(huán)加熱后儲熱材料產(chǎn)生裂縫。目前這種儲能材料僅能用于制造供暖面積15～30m2
的熱風(fēng)供暖器。
（4）以固液相變材料(PCM)為儲熱材料的儲能裝置。它是將“固液”相變時的潛熱儲存起來，在逆過程“液固”相變時將熱量釋放出來供熱。不同的PCM材料的相變溫度不同，潛熱也不同。在130℃以下相變的固液相變材料的潛熱每立升可達(dá)90 Kcal，比水介質(zhì)的儲熱能力有一定的提高，但這些材料的價格都很昂貴，且長期性能不很穩(wěn)定，有些材料的性能有較強(qiáng)的腐蝕性。
2 自儲能電鍋爐的基本原理
本文介紹的自儲能電鍋爐是一種新型的電儲熱系統(tǒng)。采用高密度鐵基合金作為儲熱材料，將加熱、儲熱、取熱、換熱及控能功能組合在一臺無壓的一體化結(jié)構(gòu)內(nèi), 形成一個可儲、可取及可控的系統(tǒng)。自儲能電鍋爐系統(tǒng)圖如下圖所示。它包含內(nèi)外循環(huán)兩個系統(tǒng)。內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)由儲熱材料1、加熱器2、取熱器3、高效換熱器4、儲液罐5、智能控制器6和換熱器9組成；外循環(huán)系統(tǒng)由高效換熱器4、換熱器9、外部管道7和散熱器8 所組成。兩系統(tǒng)通過高效換熱器4和換熱器9相互傳遞熱量。儲熱時利用加熱器2將儲熱材料1進(jìn)行加熱，取熱時由取熱器3中的介質(zhì)將熱量取出后，傳送至高效換熱器4，進(jìn)行熱交換后加熱外部管道7中的介質(zhì)傳遞至散熱器8，進(jìn)行供暖或供給熱水。
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