清洁供暖现状与发展趋势（三）：多种储热清洁供暖技术

经过长期的发展，目前面向清洁供暖的储热技术有逐步聚焦的趋势，目前占主导地位的储热技术包括水储热技术、高温固体电储热技术、相变电储热技术等。

1、水储热清洁供暖技术

水储热技术是最早应用于清洁供暖系统的技术之一，其结构原理图见下图，主要是在谷值电价时利用电锅炉进行热水加热，储于储水罐；在峰值电价时利用储水罐热水供暖。水储热技术具有热效率高、运行费用低、运行安全稳定、维修方便等优点，在国内外都有很多应用实例，但是也存在储水罐体积较大、受占地空间限制等问题。

欧洲已成功开发和运行水储热技术的电力供暖系统，以解决冬季供暖高峰负荷问题，美国也采用上述相关技术，并取得了很大成效。Verda等以都灵地区供暖系统为例证明，水储热系统可减少约12%的一次能源消耗和约5%的总成本。

水储热供暖系统，经过实际运行发现，锅炉出水温度可达到70 ℃，保证用户在室外温度较低时的采暖，锅炉房各项指标基本达到设计要求。麻延等采用水储热技术为北京市建筑质量监督总站进行供暖，运行结果表明，水储热技术供暖系统运行费用可较燃气锅炉省52%，且供暖效果佳，运行时间灵活。以1万平米建筑采用120天供暖时间的燃气、地源热泵、市政、水蓄热等供暖技术经济效益，发现水蓄热供暖技术综合经济效益最佳，见下图。水蓄热供暖技术技术可行性，发现水蓄热技术的投资回收期为1年多，运行成本低于燃油锅炉和燃气锅炉。

2、高温固体电储热技术

高温固体电储热技术是在谷值电价时利用电加热设备直接将电能转化为热能，并储存于固体储热器；在峰值电价时与供暖系统热水进行换热，进而为建筑供暖的技术，其技术原理图见图6。高温固体具有储热密度大、储热温度高、储热体积小等优点，不但克服液体储热技术的缺点，而且兼具环保、高效、节能、安全等多项优势。

国外对高温固体电储热技术的研究始于20世纪70年代欧洲部分发达国家已开始进行实际应用。我国在高温固体电储热技术应用已达到国际领先水平，但是目前研究多为应用形式的设计和经济性的分析，对于技术涉及的传热传质过程等基础研究缺乏深入的探讨。

有一种固体电储热供暖装置，利用氧化镁砖和热管组成封闭的储热单元，降低氧化镁砖固体的氧化速度。通过临界电价法分析水储热、高温固体储热、市政供暖技术、相变电储热技术的经济性，发现水储热、高温固体储热技术相比市政供暖更具经济可行性，且前者的经济性最好。

验证了高温固体电储热供暖技术对于实行峰谷电价地区的非居民项目具有显著的经济效益。陈彬等分析了高温固体电储热供暖技术不仅具有一定的经济效益，更可产生环境效益，增大低谷段的风电和核电等清洁能源消纳能力。上图为供暖面积200万m2电蓄热方案经济性对比，从表中可以看出高温固体电储热技术的经济性优于水储热技术，且采用花岗岩为固体储热介质的经济性明显好于以镁铁砖为固体储热介质。

3、相变电储热技术

相变电储热技术是近些年开始发展的技术，具有储热密度高、储释热过程温度恒定等优点。目前，相变电储热技术结构主要有两种：一种是类似于水储热技术，将相变储热装置替代储水罐，在电价谷值时，开启电锅炉制热，并利用相变储热装置将热量进行储存，在电价峰值时，相变储热装置为建筑供暖；另一种类似于高温固体电储热技术，将相变材料做成相变材料砖，并放置于固体储热器中，在电价谷值时直接储存电加热装置的热量，在电价峰值时为建筑供暖。

相变电储热装置在家用电采暖领域具有很大的应用价值。我国相变电储热技术领域的研究也多为应用形式的设计和经济性的分析，需要加强对相变电储热传热机理等基础内容的研究。天帅智能科技全新研发的一种集产热、储热、供热于一体的复合相变材料蓄热式电热供暖系统，利用缠绕的换热盘管提高盘管与相变储热材料之间的换热效率。

解决了目前储热式电暖器储热容量小、体积和重量大、导热性能不高等问题。童敏等设计了一种相变储热峰谷供暖系统，利用电加热管在谷电时为相变储热装置储热，在峰电时为用户端供暖。由箱体、电加热装置、相变材料组成相变蓄热供暖装置，可利用相变材料将用电谷期的电能储存起来，然后在其他的时段输出并提供持续稳定的热水。

相变电储热技术，并发现该技术运行费用仅为燃气锅炉供暖系统的84.5%。开发了一种相变电储热装置，并成功应用于清洁供暖，应用结果显示，该系统运行效率为97%，较原采暖系统运行费用可节省50%，对比了水蓄热技术和相变蓄热技术的区别，发现谷电相变蓄热技术多为恒温放热，热稳定性优于水蓄热技术。

随着国家“碳达峰、碳中和”的推进，化石能源（煤炭、石油、天然气）会越来越贵。国家会大力治理雾霾以及对燃煤取暖进行改革规范，能有效利用低价谷电的相变储热清洁供暖设备得到了市场的普遍好评，储热清洁供暖行业得到了国家政策的大力支持，整个清洁供暖行业获得的前所未有的快速发展。各级政府出台了大量清洁供暖财政补贴，居民实施清洁采暖可享受优惠电价，家用电和取暖电价分开等等。

在国家碳中和政策的推动下，相变储能蓄热清洁采暖迎来了发展的春天，我国清洁供暖市场的未来应该是谷电相变储热清洁供暖设备的主场，天帅智能科技股份有限公司系我国华北地区率先成功研制出“相变储能清洁供暖技术”并在全国应用推广的高新技术企业，随着公司规模与储热清洁供暖行业市场规模的同步扩大，天帅智能科技股份有限公司全国诚招合作伙伴。

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