Se entiende que en algunos países nórdicos, el uso de la electricidad como fuente de energía para calefacción es relativamente común. Desde la perspectiva de la dirección del desarrollo, el avance del calentamiento de agua a la calefacción eléctrica y la calefacción a gas está en línea con la tendencia de desarrollo de la protección del medio ambiente. La calefacción eléctrica mejora la calidad de la calefacción y puede satisfacer las necesidades reales de los residentes de ajustar la temperatura ambiente y los interruptores a voluntad. Pero también es un tema controvertido. Algunos expertos creen que una estructura de calefacción diversificada en las ciudades ayudará a la competencia, mientras que otros creen que reducir la termoelectricidad a energía térmica provocará un desperdicio de recursos. El autor demostrará las ventajas y las buenas perspectivas de aplicación de la calefacción eléctrica con almacenamiento térmico desde tres aspectos: análisis técnico de la calefacción eléctrica con almacenamiento térmico, comparación de varios sistemas de calefacción eléctrica con almacenamiento térmico y ventajas en comparación con otros sistemas de calefacción.
Características de los calentadores eléctricos regenerativos
1. Análisis de la tecnología de calefacción eléctrica regenerativa
La aplicación y promoción de los sistemas de calefacción eléctrica deben basarse en la abundancia relativa de La electricidad como premisa. De hecho, el problema más destacado de la energía eléctrica es la creciente brecha entre los picos y los valles. Si el sistema de calefacción eléctrica solo funciona durante períodos de bajo consumo de energía, reducirá la diferencia entre pico y valle en la carga de energía, lo que es beneficioso para el funcionamiento seguro y estable de la red eléctrica. Desde el punto de vista económico, se puede utilizar electricidad barata del valle, lo que reduce en gran medida el coste operativo del sistema de calefacción eléctrica. Para lograr un funcionamiento de baja potencia del sistema de calefacción eléctrica, es necesario utilizar equipos de calefacción eléctrica regenerativa.
El equipo de calefacción eléctrica con almacenamiento térmico es un método de calefacción limpio, seguro, cómodo y confiable. Es muy popular en América del Norte y Europa y se utiliza para calefacción en invierno. Por el contrario, el almacenamiento térmico tiene menos aplicaciones en mi país, centrándose principalmente en el aprovechamiento del calor residual o calor residual. La función del dispositivo de almacenamiento térmico es equilibrar la relación entre el suministro de calefacción y la carga de calor, reducir la capacidad del equipo y mejorar la eficiencia del sistema. Por lo tanto, cuando la carga de calor de calefacción es constante, el suministro de calor del sistema de calefacción eléctrica cambia en diferentes períodos. Durante los períodos de bajo consumo de electricidad, se utiliza más electricidad para calefacción y durante los períodos pico de consumo de electricidad, se utiliza menos o ninguna electricidad. utilizado para calentar. El dispositivo de almacenamiento térmico puede lograr un equilibrio entre el suministro de calefacción y la carga de calor, reduciendo así las diferencias de potencia entre picos y valles.
Según los diferentes medios de almacenamiento de calor, existen dos tipos de almacenamiento de calor: almacenamiento de calor directo y almacenamiento de calor indirecto. El almacenamiento indirecto utiliza algún medio intermedio como medio de almacenamiento para almacenar calor. La temperatura de almacenamiento de calor de este método de almacenamiento de calor es relativamente alta. Por ejemplo, la temperatura de almacenamiento de calor de un medio de almacenamiento compuesto de sal y aceite puede alcanzar los 340°C, mientras que la temperatura de almacenamiento de calor de un nitrato fundido puede alcanzar los 566°C. Sin embargo, la inversión en almacenamiento de calor indirecto es relativamente grande y la temperatura del calor para calefacción y aire acondicionado es relativamente baja, por lo que este método de almacenamiento de calor no es adecuado. El almacenamiento térmico directo puede almacenar agua caliente o vapor directamente en un recipiente de almacenamiento térmico. El almacenamiento directo de calor se puede dividir en almacenamiento de calor sin presión y almacenamiento de calor presurizado. La temperatura máxima de almacenamiento de calor del método de almacenamiento de calor sin presión puede alcanzar los 95 °C y la inversión es baja. El almacenamiento de calor a presión se refiere al almacenamiento de vapor o agua caliente a alta temperatura directamente en un recipiente a presión esférico o cilíndrico, y la temperatura máxima de almacenamiento de calor puede alcanzar los 200 °C. Sin embargo, la inversión en el método de almacenamiento de calor presurizado es relativamente grande, lo que equivale a de 2 a 5 veces la del método no presurizado.
2. Comparación de varios sistemas de calefacción eléctrica regenerativa.
(1) Dispositivo de almacenamiento térmico de agua caliente
Debido al uso del almacenamiento térmico, el sistema de calefacción eléctrica desempeña un papel en la reducción de picos y el llenado de valles en la red eléctrica en su conjunto. En algunas zonas, debido al bajo coste, el consumo de electricidad y los costes operativos del sistema de calefacción se reducirán considerablemente. Sin embargo, la inversión en equipos de calefacción aumentará en consecuencia, porque la capacidad de la fuente de calor aumenta en comparación con la que no tiene almacenamiento de calor, y también se agregan equipos de almacenamiento de energía. En términos de consumo de energía, debido a la pérdida de almacenamiento de energía, el consumo de energía del sistema aumenta en comparación con el consumo sin almacenamiento térmico. Para los sistemas de bomba de calor, debido al aumento de la temperatura de producción de calor, el coeficiente de rendimiento de la bomba de calor se reduce significativamente y el consumo de energía del sistema aumenta.
Para los dispositivos de calefacción con bomba de calor eléctrica, dado que el coeficiente de rendimiento de la bomba de calor disminuye significativamente a medida que aumenta la temperatura del calor producido, la temperatura máxima del agua caliente producida por la bomba de calor es de 70 °C. y el COP correspondiente es 2,0, el regenerador sólo se puede utilizar sin presión. El sistema de calefacción del horno eléctrico puede utilizar dispositivos de almacenamiento de calor tanto presurizados como sin presión, y dado que el dispositivo de almacenamiento de calor es agua, el horno eléctrico debe usarse en forma de caldera eléctrica. Suponga que la eficiencia del almacenamiento térmico de agua caliente es 85 y que los picos y valles de energía ocupan cada uno 12 horas al día. Por lo tanto, la Tabla 1 proporciona los indicadores relevantes del sistema de calefacción después de usar el dispositivo de almacenamiento térmico. Se puede observar que el sistema de calentamiento del horno eléctrico con la adición de un regenerador desempeña el papel más importante en la regulación de los picos de potencia y el llenado de valles. A juzgar por el volumen del acumulador de calor, el volumen de agua caliente a presión es obviamente
Después de agregar un dispositivo de almacenamiento de calor, la inversión inicial en el sistema de calefacción aumentará, incluida la inversión en el dispositivo de almacenamiento de calor y el coste del almacenamiento de calor. La inversión resultante en el propio sistema de calefacción. El tamaño de esta inversión adicional está relacionado con el tipo, volumen, ubicación y modo de funcionamiento del sistema del dispositivo de almacenamiento térmico. Para bombas de calor eléctricas, solo cuando se realiza una inversión adicional en el sistema de calefacción de la unidad
(2) Calentador eléctrico regenerativo
En términos de calefacción eléctrica, se puede utilizar el almacenamiento de agua caliente para lograr Electricidad Recorte de picos y relleno de valles. Sin embargo, debido al gran tamaño del acumulador de calor, sólo se puede utilizar en sistemas de calefacción eléctrica centralizados. Si se combina con calefacción eléctrica doméstica, ocupará mucho espacio en la habitación, lo cual no es realista. Por lo tanto, se propone un dispositivo de calentamiento que combina calentamiento eléctrico y almacenamiento térmico de cambio de fase (calentamiento eléctrico de almacenamiento térmico de cambio de fase). El calentador eléctrico de almacenamiento térmico de cambio de fase incluye un interruptor de control de temperatura y un interruptor de control de tiempo, un dispositivo de calentamiento eléctrico, un recipiente de intercambio de calor, un material de cambio de fase sellado en el recipiente de intercambio de calor y una camisa aislante. Su característica es que el programa de control de tiempo se solidifica en el interruptor de control de tiempo, de modo que el calentador eléctrico solo puede encenderse dentro de un cierto período de tiempo (período de baja carga de la red eléctrica). Cuando se conecta un dispositivo de calentamiento eléctrico a una fuente de energía, el material de cambio de fase comienza a calentarse y a derretirse. Cuando el material de cambio de fase se derrite por completo, el interruptor de control de temperatura detiene el dispositivo de calentamiento y el material de cambio de fase almacena principalmente el calor en forma de calor latente. Cuando se requiere calefacción interior, se enciende la compuerta o el ventilador eléctrico y el calentador eléctrico comienza a liberar calor hacia el exterior. El material de cambio de fase líquida se solidifica gradualmente y libera el calor de solidificación al mismo tiempo. Debido a que el proceso de cambio de fase es un proceso aproximadamente isotérmico y el calor latente del cambio de fase es grande, puede ser aproximadamente isotérmico durante mucho tiempo incluso sin fuente de alimentación. En aplicaciones prácticas, se instala una funda de aislamiento térmico fuera del calentador eléctrico para lograr un buen efecto de aislamiento térmico. La chaqueta de aislamiento térmico garantiza que el calor almacenado esté presente en el calentador eléctrico. Cuando se requiere calefacción, la camisa de aislamiento térmico se abre total o parcialmente y el recipiente de intercambio de calor libera calor hacia el exterior. La forma de la funda de aislamiento térmico se puede convertir en una estructura general similar a una caja con válvulas de entrada y salida de aire. El extractor de aire se puede instalar en la salida de aire, o no se puede instalar ningún ventilador y se realiza el intercambio de calor con el aire interior. Realizado íntegramente por convección natural. Dado que el material de cambio de fase tiene una gran capacidad calorífica y una alta eficiencia de almacenamiento de calor, y el calentador eléctrico como fuente de calor es de bajo costo, puede superar las deficiencias anteriores del almacenamiento de calor con agua caliente.
Como se puede ver en la Tabla 1, el volumen de almacenamiento de calor de este dispositivo de calefacción es solo aproximadamente 1/8 del de un acumulador de calor de agua caliente sin presión y aproximadamente 1/3 del de un acumulador de agua caliente a presión. acumulador de calor. Además, el calentador eléctrico de almacenamiento térmico con cambio de fase se puede ajustar e instalar de manera flexible en la sala de calefacción, listo para usar. La potencia de liberación de calor se puede controlar mediante el ventilador o la compuerta para reducir las horas máximas de carga de calefacción. Este dispositivo de calefacción es más económico que los hornos eléctricos y las calderas de gas. Al mismo tiempo, este tipo de calentador eléctrico puede reducir la diferencia entre picos y valles, lo que tiene un significado positivo para el funcionamiento seguro y eficiente de la red eléctrica. Por lo tanto, el calentador eléctrico de almacenamiento térmico de cambio de fase es un nuevo sistema de calefacción con buenas perspectivas de desarrollo. Sin embargo, debido al gran consumo de energía de los calentadores eléctricos de almacenamiento térmico con cambio de fase, existe un problema de modificación del circuito del usuario cuando la carga de calefacción de la habitación es pesada.
3. Ventajas del sistema de calefacción eléctrica regenerativa
El equipo de calefacción eléctrica regenerativa incorpora un nuevo concepto de diseño humanizado, que satisface la necesidad del usuario de cambiar "calefacción pasiva" por "calefacción activa". "Calefacción", la demanda de los consumidores de mejorar de forma independiente la calidad de vida y la calidad de vida se ve favorecida gradualmente por cada vez más personas.
Comparado con otros sistemas de calefacción tradicionales, el sistema de calefacción eléctrica regenerativa tiene las siguientes ventajas:
(1) Es de sencilla instalación y no considera tuberías.
La calefacción central implica múltiples vínculos comerciales, como centrales eléctricas, centrales térmicas y usuarios, que pueden dar lugar fácilmente a disputas de pago. Al mismo tiempo, la calefacción central consume mucho carbón y también aumenta los costos de inversión y gestión, como el tendido y mantenimiento de tuberías, la ocupación de tierras, etc., lo que resulta problemático y derrochador.
El sistema de calefacción eléctrica regenerativa sólo requiere una pared plana fija y un cable de alimentación, lo que no causará molestias a la distribución de la habitación. No se requieren equipos pesados ni tuberías, lo que ahorra al menos un 50 % en costes de instalación.
(2) Pequeña pérdida de calor
Los sistemas de calefacción tradicionales perderán entre el 10 y el 30 % del calor a través de las tuberías de calefacción, mientras que la energía eléctrica del sistema de calefacción eléctrica regenerativa puede consumirse directa y completamente. Convertida en energía térmica, la eficiencia es cercana a 100.
(3) Calentar en habitaciones separadas y controlar la temperatura a voluntad
En invierno, los usuarios pueden calentar en cualquier momento según sea necesario sin estar restringidos por el tiempo de calefacción. Funciona de forma independiente por lo que puede proporcionar calor según las diferentes necesidades de cada estancia. Los termostatos y reguladores de temperatura independientes pueden establecer la temperatura deseada para cada habitación, haciendo que la habitación sea más cómoda y reduciendo el consumo de electricidad.
(4) Libre de contaminación y respetuosa con el medio ambiente
La electricidad es una fuente de energía limpia, fácil de utilizar y libre de contaminación.
(5) Tamaño reducido, ahorro de espacio.
Y los estilos de diseño son diversos y pueden combinar con cualquier decoración.
(6) Seguro y confiable
Debido a que el calentador eléctrico en sí tiene una temperatura baja y una larga vida útil, no requiere mantenimiento regular. Debido a que tiene funciones de protección contra incendios y prevención de fugas, es más seguro y confiable. Los datos muestran que los sistemas de calefacción alimentados con carbón son perjudiciales para la salud, mientras que el gas plantea riesgos para la seguridad.
4. Conclusión
En resumen, el sistema de calefacción eléctrica de almacenamiento térmico es una forma de calefacción con muy buenos beneficios económicos y sociales, que puede reducir eficazmente los daños causados por la calefacción. la contaminación ambiental en invierno porque tiene la función de "cambiar los picos y llenar los valles", también puede mejorar la eficiencia operativa de la red eléctrica. Sin embargo, los elevados costes de inversión también son un obstáculo que impide la popularización de los sistemas de calefacción con almacenamiento de energía eléctrica. Por lo tanto, los departamentos gubernamentales deberían introducir las políticas preferenciales correspondientes para fomentar la adición de dispositivos de almacenamiento de calor en los sistemas de calefacción. Hoy en día, cuando la diferencia de potencia entre pico y valle es cada vez mayor, la aplicación del almacenamiento de calor en la calefacción eléctrica debería recibir más atención.
A medida que la economía continúa creciendo, China ha comenzado a prestar atención a la protección del entorno ecológico para garantizar el desarrollo sostenible. Para reducir la contaminación urbana, el gobierno chino también ha tomado medidas para promover el uso de electricidad y otras fuentes de energía limpias que son mejores que el carbón, y alienta a la gente a utilizar calentadores eléctricos en el hogar para reemplazar la calefacción tradicional de carbón o gas, entre los que se encuentran Los equipos de calefacción eléctrica regenerativa son equipos enfocados a la promoción. En un futuro en el que la crisis energética es cada vez más grave, este método de calefacción debería promoverse como uno de los principales métodos de calefacción.