建筑物電加熱設(shè)施設(shè)施原理

建筑物電加熱設(shè)施工作原理圖熱泵設(shè)施由熱泵、敷設(shè)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(shí)，由于冷凝器的供熱和燕發(fā)器的制冷同時(shí)進(jìn)行，因此，通過(guò)管道的適當(dāng)布工和對(duì)閥門開啟位置及開啟度的調(diào)控等，熱泵設(shè)施可用于建筑物的室內(nèi)空調(diào)、熱水供應(yīng)、冷藏庫(kù)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(fù)荷期間的電能積蓄起來(lái)，以利于電力系統(tǒng)調(diào)峰和降低運(yùn)行費(fèi)用。

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

熱泵雖在19世紀(jì)就已出現(xiàn)，但到20世紀(jì)60年代才在美國(guó)得到推廣應(yīng)用。由于熱泵的巨大節(jié)能潛力，20世紀(jì)80年代以來(lái)其發(fā)展日趨引人注目。90年代末在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，熱泵不但應(yīng)用于建筑物加熱，而且在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，如向魚類、肉類等加工廠提供溫水，為冷庫(kù)制冷，向蔬菜栽培溫室供熱，回收工業(yè)廢熱等。在中國(guó)，熱泵設(shè)施也已開始得到應(yīng)用，其中利用熱泵的空調(diào)等設(shè)施在一些大中城市中已得到廣泛應(yīng)用。感應(yīng)發(fā)熱管設(shè)施感應(yīng)發(fā)熱管(見圖2)由強(qiáng)磁性鋼管和耐熱絕緣電線構(gòu)成。耐熱絕緣電線穿過(guò)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(yīng)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(shè)施(eleetrie一heatinginstalla-tionsforroomheating)利用電能對(duì)建筑物進(jìn)行加熱的工程設(shè)施。

建筑物電加熱設(shè)施的加熱對(duì)象主要包括住宅、賓館、體育場(chǎng)館、道路、停車場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)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(yīng)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(diǎn)是加熱對(duì)象的容積大、面積廣或距離長(zhǎng)，但加熱溫度低，一般為。~5℃，最高不超過(guò)200℃。

建筑物電加熱設(shè)施按所采用的設(shè)備、器件和加熱方法分，主要有熱泵設(shè)施、感應(yīng)發(fā)熱管設(shè)施和軟電熱體設(shè)施三種。熱泵設(shè)施熱泵是把熱能從溫度較低的物體轉(zhuǎn)移到溫度較高的物體的一類設(shè)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(jié)構(gòu)緊湊、供熱量大、效率高、使用安全、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最廣。燕氣壓縮式熱泵通常由用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)、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(jī)一樣，即工作介質(zhì)的蒸氣在受到壓縮并冷凝時(shí)釋放熱能，而其液體在蒸發(fā)和膨脹時(shí)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(guò)程見圖1，工作介質(zhì)在壓縮機(jī)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(guò)管道送到建筑物中。從冷凝器出來(lái)的工作介質(zhì)在蒸發(fā)器中燕發(fā)并吸收來(lái)自供熱介質(zhì)(環(huán)境空氣、地表水或從土城、地?zé)帷⑻?yáng)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(jìn)人壓縮機(jī)。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(yīng)，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(dāng)用聚四氟乙烯絕緣時(shí)，最高可到220℃。感應(yīng)發(fā)熱管設(shè)施由電源變壓器、感應(yīng)發(fā)熱管、絕緣保護(hù)層、接線盒、控制箱等組成。這類設(shè)施主要用于常溫時(shí)會(huì)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(yuǎn)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(shí)，發(fā)熱管焊接在管道外側(cè)，外面再加絕熱層和保護(hù)層;用于路面加熱時(shí)，發(fā)熱管道常澆筑在路面混凝土中。

采用感應(yīng)發(fā)熱管設(shè)施加熱的優(yōu)點(diǎn)是:①加熱均勻;②當(dāng)用耐熱高壓絕緣電纜時(shí)，輸送管道即使長(zhǎng)到20km，也不需要在中途設(shè)饋電點(diǎn);③絕緣電線由鋼管保護(hù)不易受機(jī)械損傷;④絕緣電線因絕緣老化等原因而損壞時(shí)，可在不破壞發(fā)熱管和絕緣保護(hù)層的情況下更換;⑤用于路面加熱時(shí)，路面的機(jī)械強(qiáng)度要比用其他加熱方法時(shí)高得多。感應(yīng)發(fā)熱管是日本于20世紀(jì)60年代末首先開發(fā)的，其后中東產(chǎn)油國(guó)、聯(lián)邦德國(guó)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(shè)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(hù)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(shè)施，主要用于化工廠管道、閥門、反應(yīng)罐等的加熱保溫，自來(lái)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(hù)層。這類設(shè)施的加熱范圍比前兩類的要小，施工也較方便。