天津南开区天立成电子电采暖电散热器技术性能指标及选用要求

天津南开区天立成电子电采暖电散热器技术性能指标及选用要求

   本文介绍了电采暖散热器的定义和分类，提出了电采暖散热器的技术性能指标，指出在产品标准编制过程中所遇到的效率概念问题、产品节能问题、蓄热问题等，同时归纳总结了选用电采暖散热器的技术要点，特别提出了判别蓄热式电采暖散热器优劣的三个特性，为产品的应用提供了选用要求和依据。 

   电采暖散热器是一种固定安装在建筑物内，以电为能源，将电能直接转化成热能，并通过温度控制器实现对散热器供热控制的采暖散热设备。依据其放热方式、传热类型以及安装型式来进行分类，电采暖散热器按放热方式可以分为直接作用式和蓄热式；按传热类型可分为对流式和辐射式，其中对流式包括自然对流和强制对流两种；按安装型式又可以分为吊装式、壁挂式和落地式。 
    
  性能包括电气安全性能和热工性能。电气安全性能主要有泄漏电流、电气强度、接地电阻、防潮等级、防触电保护等。电采暖散热器从安全和使用角度考虑与直接作用式电采暖散热器相关的性能指标主要有输入功率、表面温度和出风温度、升温时间、温度控制功能和蓄热性能等。其中蓄热性能是针对蓄热式电采暖散热器而言的，考察其蓄热性能的基本指标是：蓄热效率、蓄热量及蓄热和放热过程的控制问题。 

   选用电采暖散热器的要点从以下五个方面考虑：
1 地域考虑：在电力能源充足，而其他常规采暖：燃煤/燃气等不具备情况下，宜采用电采暖散热器；对于环境保护要求严格的场合也宜采用电采暖散热器。如：风景区内的旅游建筑，古文物建筑和园林建筑等。
2 经济效益：在节能建筑中采用电采暖散热器，具有良好的经济效益。由于电采暖散热器具有可间断供热；可选择性供热的优势，可逐室统计；可独立供热，自动控温的优势，可按所需温度逐个设定；良好的温度效果和环保效果；国家对用户低价用电的优惠政策等优点。对节能居住建筑，电采暖费用与市政热网供暖费用相当或更低。
3安全问题是选用电采暖散热器首先应考虑的问题：电气安全是基本要求；外观的形状应有效防止人体误触摸时对人体造成意外伤害；民用电采暖散热器表面温度和出风温度不能对人体产生烫伤。
4电采暖散热器基本性能指标应达到使用要求，不同场合应采用不同形式的电采暖散热器。
5应慎重选用蓄热式电采暖散热器，蓄热式电采暖散热器是利用低谷电价时蓄热，用电高峰时不消耗或者少消耗电能而实现对建筑物的供暖，蓄热式电采暖散热器是否真正有实际性的移峰填谷作用，应在三个方面落实：
1）蓄热、放热的控制要到位， 
2）蓄热量的大小应能够保证散热器放热过程中所放出的热量满足建筑物的供暖需要；
3）蓄、放热时间满足峰谷电价时间的要求。只有控制好这三个方面的特性，蓄热式电采暖散热器才能真正发挥作用。 
   电采暖电散热器技术性能指标及选用要求 中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院 路宾  戴立生  秦素梅  张莓   
 [关键词] 电采暖散热器  安全  温度控制  蓄热   
1 电采暖散热器的定义和特点 1．1电采暖散热器的定义和分类 
电采暖散热器是一种以电为能源，将电能直接转化成热能，并通过温度控制器实现对散热器供热控制的采暖散热设备，散热器固定安装在建筑物内。电采暖散热器品种复杂，类型多样，总括来说可依据其放热方式、传热类型以及安装型式来进行分类，电采暖散热器按放热方式可以分为直接作用式和蓄热式；按传热类型可分为对流式和辐射式，其中对流式包括自然对流和强制对流两种；按安装型式又可以分为吊装式、壁挂式和落地式。 
直接作用式电采暖散热器是在建筑物需要采暖时，将电能转化为热能，并将热能直接传到建筑物内的电采暖散热器。蓄热式电采暖散热器是将电能转化为热能通过蓄热介质进行储存，在需要时将所储存的热量对建筑物供热的电采暖散热器。对流式电采暖散热器中，空气在散热器内部形成流通通道，并布置空气进口和出口格栅，这也是对流式区别与辐射式的特点，自然对流通过热空气自然向上扩散，冷空气自然向下扩散形成对流换热，强制对流一般借助风机来实现空气的对流换热。 1．2与其它电采暖方式的比较 
目前，市场上的电采暖方式主要有以下几种：电热锅炉、电热膜、电热地缆、电取暖器、电采暖散热器等。 1）电热膜：此种供暖方式占用建筑物立体空间，安装空间比较大，不便于用户装修，舒适性差，热空气在上，易产生头热脚凉，而且不能在潮湿场合使用； 
2）电热地缆：此种供暖方式同样占用建筑物立体空间，而且对地板、家具的材料和布置有特殊要求， 升温时间长，温度反应速度慢，因而造成综合运行费用偏高；这种方式，对施工过程要求较高，造价偏高。电热地缆通常用在伴热系统或融雪。 
3）电热锅炉：管路系统复杂，施工要求高，中间介质（热水）不可避免的造成热损失，不便于进行分室调节。与其他电采暖设备相比，该系统蓄热量较大，但不具备精确调控的能力，采暖舒适度较低，运行、维修费用偏高。 
4）电取暖器：型式各式各样，有油汀、红外辐射带风扇、真空热管等多种型式，作为家用电器产品，并不固定于建筑物内，也不是根据建筑采暖负荷要求而选用的，控制性能也比较简单。 
5）电采暖散热器，其直接加热空气，加热速度快，形式多样；采用了先进的控制技术，它不仅可以做到分户控制，而且可以做到分室分区控制，可以按照生活舒适度的需要及无人防冻等要求控制室温；对安装要求不高，可广泛应用于民用和工业各领域。 1.3电采暖散热器特点 
主要特点有：散热器设备无需维护；安装拆卸操作简便；直接加热室内空气，无中间介质，电热转换率100%，效率高；控制系统能保证房间温度按要求快速反应，如果室温高于设置温度，散热器自动关闭，如果温度下降到低于设置温度，散热器自动启动，在保证高舒适度的同时，也确保了电不被浪费；电采暖清洁环保，不产生废气和二次污染；具有自动保护功能，具有高温保护自断电功能；方便供热用能计量，有利于行为节能；与其他供暖方法相比，投入成本低，无需为每个房间配备单独的产生热量与传播热量的系统，不需为产生能量而特别设置一个设备间。 2 电采暖散热器的主要性能指标 2．1电气安全性能 
   电采暖散热器电气安全性能主要有泄漏电流、电气强度、接地电阻、防潮等级、防触电保护等。具体要求如下：1）泄漏电流：在规定的试验额定电压下，测量电采暖散热器外露的金属部分与电源线之间的泄漏电流应不大于0.75mA或0.75mA/kW；2）电气强度：在带电部份和非带电金属部分之间施加额定频率和规定的试验电压，持续时间1min，应无击穿或闪络。见表1。 表1 不同试验项目所用电压 不同电压下的电采暖散热器 试验电压/V 泄漏电流 电气强度 单相电采暖散热器 233 1250 三相电采暖散热器 233 
1406 
  
3）接地电阻：电采暖散热器外露金属部分与接地端之间的绝缘电阻不大于0.1Ω。 
4）防潮等级、防触电保护：不同的使用场所要求有不同的等级要求，最高在卫浴使用时要求达到IP24防护等级 2.2性能指标 
从安全和使用角度考虑与直接作用式电采暖散热器相关的性能指标主要有输入功率、表面温度和出风温度、升温时间等。 

电采暖散热器出厂时要求标注功率大小，这个功率称为标称输入功率，但是产品在正常运行时，也有一个运行时的功率，称为实际输入功率，这两个功率有可能不相等。有的厂家为了抬高产品售价，恶意提高产品标称输入功率的值，对消费者造成损失，因此输入功率是衡量电采暖散热器能力大小的一个重要指标。 表面温度和出风温度是电采暖散热器使用过程中是否安全的指标，其最高温度要求对于人体可触及的安装状态，接触电采暖散热器表面或者出口格栅时对人体不产生烫伤或者灼伤，同时对于建筑物内材料不造成损害。 
升温时间是评判电采暖散热器响应时间的指标，电采暖散热器主要是通过对流和辐射对建筑物进行供暖的，只有其表面温度或者出风温度达到一定温度时才会起到维持房间温度的效果，一般升温时间指从接通电源到稳定运行时所用时间，通常稳定运行的概念是：电采暖散热器外表面或出气口格栅温度的温度变化不大于2℃，则可以认为已达到稳定运行。从节能和使用要求考虑，电采暖散热器升温时间越短，越有利。 2.3 温度控制器性能 
电采暖散热器要求具备温度控制功能，所安装的温度控制器对环境温度敏感，应能在一定范围内设定温度，用户可以根据需要进行温度的设定。通常规定温度设定范围是5~30℃±2℃。环境温度到达设定温度时，温度控制器应动作控制。要求有一定的控制精度。 2.4蓄热性能 
蓄热性能是针对蓄热式电采暖散热器而言的，考察其蓄热性能的基本指标是：蓄热效率、蓄热量及蓄热和放热过程的控制问题。 
3 编制电采暖散热器产品标准所遇到的问题 3.1概念问题 3.1.1 热效率 
我们通常理解一个产品都有一个效率的概念，针对电采暖散热器产品两种大的分类：直接作用式和蓄热式，就有两种不同的定义方法和角度。 
对于直接作用式电采暖散热器，热量是直接通过电能转化的，我们似乎可以近似的认为这个过程电热效率是100%的，但是正如上面所说电采暖散热器都是有升温时间的，在这个过程中，电采暖散热器所消耗的功率一部分用于产品自身介质的蓄热和温升，随着温度升高不断向建筑物散热，只有达到稳定运行热效率达到100%。这就要求标准编制中对热效率定义中需要对测试状态进行限定。 
    对于蓄热式电采暖散热器，热量先通过产品内部的蓄热介质进行储存，而后对建筑物进行放热。目前蓄热效率定义为电采暖散热器的蓄热量与完全蓄热过程中所消耗的电量的比值。其中蓄热量定义为蓄热式电采暖散热器在完全蓄热状态下，蓄热介质对建筑物所放出的热量，即电采暖散热器蓄热完毕后，在最大放热状态下放热。这个定义是否能够完全表述蓄热式电采暖散热器的优劣也是值得推敲的。 3.1.2 有效热量 
目前对于有效热量问题有两种不同的解释，一种解释是指电采暖散热器工作时所放出的热量即为有效热量；另一种解释为只有在建筑物或者用户需要热量时，电采暖散热器所放出的热量才是有效热量，而在其它时间段，所释放的热量是一种浪费。 3.2 节能问题 
国家目前积极提倡节能，并印发和颁布了《关于进一步推进城镇供热体制改革意见》以及《公共建筑节能设计标准》等一系列文件。需要考虑对建筑物内供暖产品节能的要求。对于广泛应用于建筑物内供暖的电采暖散热器的节能可从两方面入手，一种是控制节能，即在控制上采用高精度、响应快、更智能的温控来避免不必要的浪费，从而达到节能的目的。一种是产品本身有节能措施，产品本身供暖时消耗功率或者电量上可实现节能，如有一种“自变功率”节能电暖器，其输入功率随着环境温度的变化而变化，温度升高，散热器在一个较低的功率下运行，在同样的供暖需求下，温度达到要求后，通过降低运行消耗功率或电能减少额外的消耗，达到节能的目的。还有的产品，传热速度快，传热面温度均匀，可以做到减少电采暖散热器的消耗材料的降低，也是一种节约资源。如何体现电采暖散热器的节能指标，是需要跟用热需求相结合的，怎样界定产品的节能贡献率成为一个难题。 

3.3 蓄热问题 
蓄热式电采暖散热器问世，其目的是希望利用峰谷电价政策，在晚间用电低谷时蓄能，白天可以在不消耗电的情况下释放热量，对建筑物供暖，从而降低运行费用，最佳的状态是低谷时段完成蓄能，白天峰时保证释放热量而不需要额外消耗电能。这是一个很好的概念和愿望，但是否能够保证蓄、放时间也是一个难题。这种电采暖散热器在上世纪70-80年代的国外应用的比较广泛。实际电采暖散热器在蓄热过程中，不可避免的同时在向外散发热量，当散热器蓄满热量，但建筑物不需要立即供暖时，散热器对外散失的热量就是一种浪费。而其中的蓄热材料和设备本身的蓄热量是一定的，放热时所放出的热量是否能满足建筑物供暖的要求也是一个需要考虑的问题。 
蓄热式电采暖散热器一般体积较大，重量大，控制比较复杂，给建筑增加荷载。   
4 选用电采暖散热器的要点 4.1 地域考虑 
在电力能源充足，而其他常规采暖：燃煤/燃气等不具备情况下，宜采用电采暖散热器；电采暖散热器在客户端没有污染气体和温室气体排放，不会对环境产生污染，因此对于环境保护要求严格的场合也宜采用电采暖散热器。如：风景区内的旅游建筑，古文物建筑和园林建筑等。 4.2 经济效益 
在节能建筑中采用电采暖散热器，具有良好的经济效益。由于电采暖散热器具有可间断供热；可选择性供热的优势，可逐室统计；可独立供热，自动控温的优势，可按所需温度逐个设定；良好的温度效果和环保效果；国家对用户低价用电的优惠政策等优点。对节能居住建筑，电采暖费用与市政热网供暖费用相当或更低。已有实际工程应用统计，在保证采暖温度要求的前提下，采暖期户均运行费用为10元/建筑平米左右。远低于市政供热和区域锅炉房的供热费用。 4.3安全问题 
安全问题是选用电采暖散热器首先应考虑的问题：1）电气安全是基本要求，散热器具有良好的电气安全性能，具有绝缘保护设计和防触电保护级别，保证人体接触设备表面不会造成触电危险；2）外观的形状应有效防止人体误触摸时对人体造成意外伤害；对于民用电采暖散热器应有一定的外壳保护等级，保证手指不能伸进设备内部，而造成伤害；3）民用电采暖散热器表面温度和出风温度不能对人体产生烫伤。 4.4性能指标 
电采暖散热器基本性能指标应达到使用要求，不同场合应采用不同形式的电采暖散热器。如普通型，只能应用于室内环境比较良好的场合，室内潮湿度或者有易燃易爆气体存在时应选用相应的卫浴型或防爆型，其性能应能达到使用要求。 
电采暖散热器的选用要按照建筑计算的热负荷的大小进行确定，遵循建筑设计的要求，与建筑电气、建筑结构、建筑装修等专业配合，使之成为采暖建筑中的固定设备，满足建筑供暖的要求。 4.5应慎重选用蓄热式电采暖散热器 
    蓄热式电采暖散热器是利用低谷电价时蓄热，用电高峰时不消耗或者少消耗电能而实现对建筑物的供暖，要防止利用蓄热的概念进行吵做，从理论上来说电热转化率是100%的，蓄热电暖气也不例外。蓄热式电采暖散热器是否真正有实际性的移峰填谷作用，应在三个方面落实：1）蓄热、放热的控制要到位，尽量做到蓄热过程中少放热，而在放热过程中能迅速反应，对建筑物进行放热，达到使用的要求；2）蓄热量的大小，一个蓄热量的概念是说散热器的蓄热材料能够储存热量的多少，另一个是指蓄热结束后，散热器对建筑物所放出的热量的多少，而这两个蓄热量的大小都与建筑物蓄热是息息相关的，散热器应能够保证散热器放热过程中所放出的热量满足建筑物的供暖需要，而不需要再额外的消耗电能；3）蓄、放热时间满足峰谷电价时间的要求，蓄热式电采暖散热器达到节省资源的关键在于在低谷电价时段完成蓄热过程，而放热时间又能够保证用电高峰时段建筑物的需求。只有控制好这三个方面的特性，蓄热式电采暖散热器才能真正发挥作用。目前尚没有数据证明这三个特性的状况，因此建议要慎重选用蓄热式电采暖散热器。 
    我在中国工控网上看到一个讲座，对IP的含义的解释如下：IP（INTERNATIONAL PROTECTION）防护等级系统是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。将电器依其防尘防湿气之特性加以分级。这里所指的外物含工具，人的手指等均不可接触到电器内之带电部 分，以免触电。