碳硅聚合物固态电散热器在农村的应用

王 凯，魏海丰，马坤茹

(1.河北科技大学 建筑工程学院，河北 石家庄 050018； 2.河北中暖新能源科技有限公司，河北 石家庄 050018))

1 概述

为改善北方农村地区供暖，国家提出宜电则电、宜气则气的总原则[1]，电散热器的推广也在国家政策上得到肯定。目前，电散热器主要有蓄热式、直接作用式两种[2]，碳硅聚合物固态电散热器属于直接作用式。碳硅聚合物固态电散热器以高效发热线为加热组件，采用无水化运行，不存在腐蚀、热衰减等问题。通过辐射、对流方式向外界传热，以对流传热为主[3]。碳硅聚合物固态电散热器具有体积小、价格低、启闭灵活等优点，在保证一定供暖效果的同时，可有效降低耗电量，减少运行费用。

本文针对河北保定易县某农村居住建筑，实测研究碳硅聚合物固态电散热器(以下简称电散热器)的供暖效果和经济性。

2 建筑概况

某居住建筑位于河北保定易县农村，为单层独栋建筑，坐北朝南，建筑面积为67 m2，层高3.6 m。建筑外观见图1。

图1 建筑外观

供暖期为11月15日至次年3月15日，供暖室外平均温度-3.3 ℃，供暖室外计算温度为-6.4 ℃。居住建筑平面布置见图2。围护结构做法、材料见表1。仅东屋供暖，供暖面积为15 m2。

图2 居住建筑平面布置

表1 围护结构做法、材料

3 测试内容

东屋供暖面积15 m2，选用1台电散热器，外形尺寸为120.0 cm×60.0 cm×4.5 cm，适用供暖面积为15～18 m2，质量为6.5 kg，额定热功率为700 W。电散热器外形见图3。

图3 电散热器外形

采用温湿度传感器连续测量室外、东屋(供暖房间)、客厅(非供暖房间)温湿度，采用电能表测量电散热器耗电量。测试时间为2021年1月7日18:00至26日10:00，每1 min记录1次数据。

测试期间，散热器具体启闭时间由用户自行调节，在部分夜晚时间电散热器关闭，其他时间处于开启状态。经统计，电散热器关闭时间共96 h。客厅以及东、西屋的门窗基本处于关闭状态，仅人员进出房间时开启房门。

4 测试结果与分析

4.1 室外温湿度

测试期间室外温湿度随时间的变化分别见图4、5。由图4、5可知，测试期间室外温湿度波动明显。最低室外温度为-10.21 ℃，室外温度低于0 ℃时间占测试时间的49.89%。最大相对湿度为77%，最小相对湿度为4%。测试期间平均室外温度为1.13 ℃,平均室外相对湿度为33.96%。

图4 测试期间室外温度随时间的变化

图5 测试期间室外相对湿度随时间的变化

4.2 供暖房间室内温湿度

测试期间供暖房间室内温度随时间的变化见图6。由图6可知，测试期间供暖房间室内温度波动明显，最高室内温度为20.39 ℃，最低室内温度为6.98 ℃。室内温度高于15 ℃的时间占测试时间的42.32%，占电散热器开启时间的53.82%。供暖房间室内温度主要受测试期间用户自行调节电散热器启闭的影响。在12—13日、21—27日，供暖房间室内温度下降明显，这是由于以上2个时间电散热器关闭比较频繁。电散热器最长连续开启时间在13日9:00至21日20:00，最高室内温度为20.39 ℃，最低室内温度为10.93 ℃，平均室内温度为15.20 ℃。测试期间供暖房间平均室内温度为14.21 ℃。

图6 测试期间供暖房间室内温度随时间的变化

测试期间供暖房间室内相对湿度随时间的变化见图7。由图7可知，测试期间供暖房间室内相对湿度比较低。测试期间供暖房间平均室内相对湿度为25.92%。

图7 测试期间供暖房间室内相对湿度随时间的变化

4.3 非供暖房间室内温湿度

测试期间非供暖房间室内温度随时间的变化见图8。由图8可知，测试期间非供暖房间室内温度变化范围为0.04～13.15 ℃。由于未配置供暖装置，非供暖房间室内温度主要受室外温度、太阳辐射以及相邻供暖房间室内温度影响。测试期间非供暖房间室内相对湿度随时间的变化见图9。由图9可知，非供暖房间室内相对湿度变化范围为23%～54%，空气湿润程度优于供暖房间。测试期间非供暖房间平均室内温度为5.84 ℃，平均室内相对湿度为37.68%。

图8 测试期间非供暖房间室内温度随时间的变化

图9 测试期间非供暖房间室内相对湿度随时间的变化

4.4 电散热器耗电量

由测试结果可知，测试期间电散热器耗电量为331.4 kW·h。保定地区居民平均电价取0.46 元/(kW·h)，由此可计算得到测试期间电散热器电费为152.44 元。供暖时间按20 d计算，折合平均日电费为7.62 元/d，基本不会对农村用户形成经济压力。

5 结论

① 测试期间供暖房间室内温度波动明显，最高室内温度为20.39 ℃，最低室内温度为6.98 ℃。供暖房间室内温度主要受用户自行调节电散热器启闭的影响。测试期间供暖房间室内相对湿度比较低。

② 测试期间非供暖房间室内温度变化范围为0.04～13.15 ℃，室内相对湿度变化范围为23%～54%，空气湿润程度优于供暖房间。

③ 测试期间电散热器耗电量为331.4 kW·h，平均日电费为7.62 元/d，基本不会对农村用户形成经济压力。