摘要 对上海某宾馆蓄热电锅炉热力系统作了简要说明，通过技术经济分析，得到了不同蓄热时间运行费用等对实际工程设计有益的基础数据。 | 随着我国经济的发展，国家对城市环保工作越来越重视，对于城市中小型锅炉已采用相应的制度减少城市污染。上海市目前规定内环线将取消使用燃煤锅炉房，取代燃煤锅炉做热源的是燃油锅炉、燃气锅炉和电锅炉。其中蓄热电锅炉运行管理方便，对城市电网有明显的调峰功能，正在得到广泛的应用。在国家经济结构调整下，带来的电力需求变化也出现了新的问题。其一、全国火电机组平均利用小时数近年来逐年下降，机组的生产能力未能充分利用。其二、电网的高峰负荷增长很快，电网负荷率逐年下降，峰谷差逐年拉大。全国平均峰谷差率一般在35%，有的下降到40%，造成全国有近2000多万千瓦装机仅在负荷高峰运行数小时，造成发电资源的闲置。而在电网低谷时，又要停掉很多机组，造成机组频繁启停，这样不仅增加了能耗，而且影响机组寿命。因此在用能的观点上，电力公司将高峰需求尽可能的抑制到最低或把高峰需求引导到低谷去用，实行了电力分时计价，表1表出了上海市电力分时计价表。
表1 上海市用电时段划分和电价 | 时段 | 行业 | 1kV以下 | 1～10kV | 35～110kV | 110kV以上 | | 峰时段 | 8:00～11:00 | | 0.871 | 0.865 | 0.859 | 0.853 | 18:00～21:00 | 商业 | 1.021 | 1.015 | 1.009 | 1.003 | 宾馆 | 0.901 | 0.895 | 0.889 | 0.883 | | 平时段 | 6:00～8:00 | 工业 | 0.568 | 0.562 | 0.556 | 0.55 | 11:00～18:00 | 商业 | 0.676 | 0.67 | 0.664 | 0.658 | 21:00～22:00 | 宾馆 | 0.644 | 0.638 | 0.632 | 0.626 | | 谷时段 | 22:00～次日6:00 | 工业 | 0.295 | 0.289 | 0.283 | 0.277 | 商业 | 0.346 | 0.34 | 0.334 | 0.328 | 宾馆 | 0.306 | 0.3 | 0.294 | 0.288 | 基本电价 | 按变压器容量（元/kW） | 12 | 按最大 容量（元/kW.月） | 18 |
由上可见，如果采用电锅炉蓄热式空调供暖，它能利用谷值电即在用电低谷时段启动电锅炉加热，平段保温，高峰不用电，因此它就大大地降低了运行费用，而且还对电网的供电起到了"移峰填谷"的作用，有效的解决了污染、锅炉效率低和运行费用高的问题。
1 蓄热电锅炉的系统工艺
电锅炉蓄热式供暖系统主要包括电锅炉，蓄热水箱，热交换器，热源系统循环水泵、供暖系统循环水泵和定压装置等设备，其系统的热交换可分为两部分，即一次循环系统和二次循环系统。其热力系统图见图1。
图1 蓄热电锅炉热力系统图
蓄热式电锅炉在处于供热和蓄热的时间段，F1、F4开、F2、F3关，在处于蓄热状态的时间段F2、F3开，F1、F4关。
2．蓄热电锅炉技术经济分析
2．1 计算运行费用的差值
所需的运行费用为：F（x）=8×G×X (x-8) ×Y （1）
又有总的热负荷= x×G即Q= x×G （2）
由式（1）和式（2）得：F（x）=8×X×Q/x (x-8) ×Y （3）
2．2 计算一次投资增值的回收期
E=H/D，C=A-B，D=C×N （4）
A--其他方案所需电费；B--蓄热电锅炉所需得电费；C--每天得电价差值；D--每年得电价差值；E--回收年限，一般静态回收年限应该小于3为经济；N--每年的供暖天数，由于用到生活热水，所以供暖天数定为90天。
2．3 计算一次投资增值的动态回收期
如果工程建筑中运用了贷款，还应该进行的是动态的回收年限法分析。动态回收年限：
n1=-ln(1-ie ×n)/ln(1 ie);ie=(i1-iL)/(iL 1) （5）
式中：n1--实际偿还年数，一般小于5年比较经济；n--静态回收年数；i1--市场平均贴现率；iL--电价上涨率；ie--市场有效贴现率。
3 计算实例
3．1 基本情况
上海某饭店是一家二星级的宾馆，建筑面积有6620m2。一楼是门厅，咖啡厅和餐厅。二楼全部为餐厅，三楼至八楼是客房。其中三楼有健身房，四楼有弹子房，五楼和六楼有办公室。冬季采用蓄热电锅炉，提供供暖和生活用水，夏季用冷水机组来制冷。
3．2 热负荷的计算
电锅炉蓄热式供暖的热负荷计算，应采用逐时计算热负荷，或者是采用分段计算热负荷。供暖负荷图具体见图2。供暖总负荷为：13295.8（kWh）；生活用水总热负荷；1340（kWh）总的热负荷为：14635.8（kWh）。
图2 代表日采暖负荷图
图3 代表日生活热水负荷图
3．2 投资费用比较计算
根据平价电为0.676元/度，谷价电为0.346元/度，蓄热时间分为8～18小时和0～8小时。对应8小时蓄热和8～18蓄热小时的进行经济比较，具体见表2。
表2 不同蓄热时间的蓄热锅炉的投资比较
蓄热时间 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 不蓄热 | | 蓄热量（kWh） | 9683 | 8555.6 | 7375.6 | 6195.6 | 5007.6 | 3778.6 | | | 锅炉容量（kW） | 1954.2 | 1521.1 | 1281 | 1089.7 | 946.1 | 834 | | | 锅炉型号（kw） | 990 | 810 | 1440 | 1260 | 990 | 900 | 990 | | 锅炉台数 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | | 锅炉供热量 | 1980 | 1620 | 1440 | 1260 | 990 | 900 | 990 | | 锅炉成本（万元） | 70.6 | 62.6 | 48 | 44.1 | 35.5 | 33.5 | 44.1 | | 水箱体积（m3） | 178.45 | 157.7 | 135.9 | 114.2 | 87.9 | 69.93 | | | 水箱个数 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | | | 水箱尺寸（Dm,Hm） | 6.2--3 | 5.8--3 | 5.4--3 | 5.0--3 | 4.4--3 | 3.9-3 | | | 水箱费用 | 41.7 | 36.5 | 31.6 | 27.1 | 21 | 16.1 | | | 运行费用（元/d） | 4666.8 | 5617.2 | 6092.4 | 6597.6 | 7280 | 7518 | 10670 | | 辅助设备费用（万元） | 33.5 | 33.5 | 33.5 | 33.5 | 33.5 | 33.5 | 17.5 | | 总得初投资费用（万元） | 145.8 | 132.6 | 113.1 | 104.7 | 89.8 | 83.1 | 61.6 |
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3.3 在不同型号的蓄热锅炉增加投资的回收年限比较
由于蓄热时间的变化，具体蓄热时间的最佳选择，也应该做技术经济分析，而分析比较是与采用不蓄热锅炉时的情况作为蕨来进行比较的。具体的计算见表3：
表3 不同蓄热时间下的增加投资回收年限
| 内容 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 |
| 系统增加的投资（万元） | 84.2 | 71 | 51.5 | 43.1 | 28.2 | 21.5 |
| 日平均电费差值（元） | 6003.2 | 5052.8 | 4577.6 | 4072.4 | 3390 | 3152 |
| 每年电价差值（万元） | 64.8 | 54.6 | 49.4 | 44.0 | 36.6 | 34.0 |
| 回收年限（年） | 1.30 | 1.29 | 1.04 | 0.98 | 0.77 | 0.63 |
由于回年限的比较，无论采用哪一种蓄热时间，回收年限都是小于3年的，因此采用哪一种都是可行的，具体根据投资方的具体情况来考虑。这里选用的是990kW型电锅炉两台，水箱体积为直径为6.2m高为3m的圆住形不箱两个。
3．6在不同电价政策下与采用不蓄热电锅炉增加回收年限
表4 不同电价政策下增加投资回收年限
| 内容 | 当前电价 | 假设电价一 | 假设电价二 |
| 不蓄热系统所需电费（元） | 10670 | 11849 | 14963 |
| 蓄热系统所需电费（元） | 4666.8 | 5202.1 | 6544.5 |
| 日平均费差值（元） | 6003.2 | 6646.9 | 8418.5 |
| 每年电价差值（万元） | 64.8 | 71.8 | 90.9 |
| 回收年限（年） | 1.30 | 1.17 | 0.93 |
3．7 采用不同能源结构的技术经济分析
根据现在空调系统和热水供应系统大多采用燃油热水锅炉，燃油蒸汽锅炉，以及燃气热水锅炉，为此对蓄热电锅炉和其它能源结构的系统进行比较，各种系统的成本运行费用计算结果见表5，
表5 各种系统运行费用
| 方案 | 燃气热水锅炉 | 燃油热水锅炉 | 蓄热电锅炉 |
| 成本（万元） | 34.5 | 70.7 | 145.8 |
| 冬季日运行费用（元/日） | 5266 | 4400 | 4666.8 |
| 年其他时间日运行费用（元/日） | 2210 | 1467 | 463.4 |
| 全年的运行费用（万元/日） | 108.2 | 79.9 | 54.7 |
由以上分析可看出对于此饭店的冬季空调供暖和生活用水的供应，采用蓄热电锅炉，相对于采用燃油热水锅炉和燃气热水锅炉的运行费用是降低的。
4．结论
蓄热电锅炉是一种经济效益和社会效益都非常好的热源形式，使用电锅炉蓄热式系统，既能解决环保、消防、管理方面的问题，运行费用又能节约。在一些对环境要求高的地区和城市完全可以用电锅炉蓄热系统代替燃煤、燃油和燃气锅炉作为空调供暖的热源。
参考文献
1．吴喜平，蓄冷技术和蓄热电锅炉在空调中的应用，同济大学出版社，2000，12月
2．贺平等，供热工程，建筑工业出版社（第三次出版），1993,11
3．叶水泉，储能空调原理及工程应用，摘自蓄能空调技术协作网
4．给水排水设计手册，第二册中国建筑工业出版社
5．李南，工程经济学，科学出版社出版，2000
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