建筑物電加熱設施

熱泵雖在19世紀就已出現(xiàn)，但到20世紀60年代才在美國得到推廣應用。由于熱泵的巨大節(jié)能潛力，20世紀80年代以來其發(fā)展日趨引人注目。90年代末在工業(yè)發(fā)達國家，熱泵不但應用于建筑物加熱，而且在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也得到相當廣泛的應用，如向魚類、肉類等加工廠提供溫水，為冷庫制冷，向蔬菜栽培溫室供熱，回收工業(yè)廢熱等。在中國，熱泵設施也已開始得到應用，其中利用熱泵的空調(diào)等設施在一些大中城市中已得到廣泛應用。感應發(fā)熱管設施感應發(fā)熱管(見圖2)由強磁性鋼管和耐熱絕緣電線構成。耐熱絕緣電線穿過鋼管中間，與鋼管申聯(lián)后接到工頻交流電源上[圖2(a)〕或電翻、(電流維中于栩份的內(nèi)農(nóng)口)圖2感應發(fā)熱管原理圖(a)與鋼管串聯(lián)接入電源;(b)從鑰管穿出后接入電源、建筑物電加熱設施(eleetrie一heatinginstalla-tionsforroomheating)利用電能對建筑物進行加熱的工程設施。

建筑物電加熱設施的加熱對象主要包括住宅、賓館、體育場館、道路、停車場、機場跑道、鐵路軌道、輸油管線等各類建筑物。加熱目的主要是室內(nèi)供暖(或空調(diào))、供應熱水、屋頂或路面融雪以及為翰油管線加熱保溫等。加熱的特點是加熱對象的容積大、面積廣或距離長，但加熱溫度低，一般為。~5℃，最高不超過200℃。

建筑物電加熱設施按所采用的設備、器件和加熱方法分，主要有熱泵設施、感應發(fā)熱管設施和軟電熱體設施三種。熱泵設施熱泵是把熱能從溫度較低的物體轉移到溫度較高的物體的一類設備，有蒸氣壓縮式、空氣壓縮式、熱電式、燕氣噴射式、吸收式等幾種型式。其中燕氣壓縮式熱泵以其結構緊湊、供熱量大、效率高、使用安全、價格低等優(yōu)點，應用最廣。燕氣壓縮式熱泵通常由用電動機驅動的壓縮機、冷凝器、燕發(fā)器、控制器和必要的配件組成。其工作原理與燕氣壓縮式制冷機一樣，即工作介質(zhì)的蒸氣在受到壓縮并冷凝時釋放熱能，而其液體在蒸發(fā)和膨脹時吸收熱能。工作介質(zhì)主要是氛化烴類化合物(氟利昂)或氮，工作過程見圖1，工作介質(zhì)在壓縮機的壓縮下在冷凝器中冷凝并釋放出熱能。此熱能由流經(jīng)冷凝器的載熱介質(zhì)(水，也可以是空氣或其他流體)吸收，通過管道送到建筑物中。從冷凝器出來的工作介質(zhì)在蒸發(fā)器中燕發(fā)并吸收來自供熱介質(zhì)(環(huán)境空氣、地表水或從土城、地熱、太陽能、工業(yè)廢水廢氣廢油等吸取了熱能的水或鹽水等)的熱能重新變成蒸氣進人壓縮機。這樣從鋼管中穿出后接到電源上[圖2(b)]。電源接通后，由于趨膚效應，電流將集中在鋼管內(nèi)表面上。所用鋼管是碳鋼鋼管，內(nèi)徑為10~50mm，壁厚約3mm，通常每米鋼管加。.3~0.7V電壓，鋼管中的電流為50~25oA，每米鋼管的發(fā)熱量為15~150W，電路的功率因數(shù)約為0.9。發(fā)熱管的工作溫度取決于絕緣電線的耐熱性能。當用聚四氟乙烯絕緣時，最高可到220℃。感應發(fā)熱管設施由電源變壓器、感應發(fā)熱管、絕緣保護層、接線盒、控制箱等組成。這類設施主要用于常溫時會凝固或貓度大而加熱后貓度變小的流體(如原油、重油、熔融硫磺等)的遠距離輸送管道的加熱和保溫，也用于路面(如發(fā)電廠、變電所的巡視路面)融雪、鐵路道叉防凍等。用于管道加熱時，發(fā)熱管焊接在管道外側，外面再加絕熱層和保護層;用于路面加熱時，發(fā)熱管道常澆筑在路面混凝土中。

建筑物電加熱設施(eleetrie一heating installa- tions for room heating)即利用電能對建筑物進 行加熱的工程設施。

建筑物電加熱設施工作原理圖熱泵設施由熱泵、敷設在建筑物中的管道以及閥門和控制器件等組成。熱泵工作時，由于冷凝器的供熱和燕發(fā)器的制冷同時進行，因此，通過管道的適當布工和對閥門開啟位置及開啟度的調(diào)控等，熱泵設施可用于建筑物的室內(nèi)空調(diào)、熱水供應、冷藏庫制冷、內(nèi)部熱能調(diào)配以及屋頂或路面的融雪等多種用途，并且有可能利用水槽把電力系統(tǒng)晚間低負荷期間的電能積蓄起來，以利于電力系統(tǒng)調(diào)峰和降低運行費用。

采用感應發(fā)熱管設施加熱的優(yōu)點是:①加熱均勻;②當用耐熱高壓絕緣電纜時，輸送管道即使長到20km，也不需要在中途設饋電點;③絕緣電線由鋼管保護不易受機械損傷;④絕緣電線因絕緣老化等原因而損壞時，可在不破壞發(fā)熱管和絕緣保護層的情況下更換;⑤用于路面加熱時，路面的機械強度要比用其他加熱方法時高得多。感應發(fā)熱管是日本于20世紀60年代末首先開發(fā)的，其后中東產(chǎn)油國、聯(lián)邦德國等相繼采用，在石油工業(yè)，特別在海上石油開采中起重要作用。軟電熱件設施由軟電熱件-電熱電纜、電熱帶、電熱毯等(見加熱元件)和絕緣保護層，以及必要的電源變壓器、接線盒、控制器等組成的電加熱設施，主要用于化工廠管道、閥門、反應罐等的加熱保溫，自來水管道、閥道等的防凍，室內(nèi)地板加熱等。軟電熱件繞在或襯在被加熱物體表面，外面再加絕熱保護層。這類設施的加熱范圍比前兩類的要小，施工也較方便。