小议住宅建筑中发热电缆采暖系统的电容量计算

小议住宅建筑中发热电缆采暖系统的电容量计算【摘要】本文先介绍了一种新型发热电缆采暖系统的构成。

通过分析这种发热电缆采暖系统的运行特点和对供电系统中的住宅
配电箱、住宅干线系统及住宅变压器的影响，得出结论：住宅建筑中增设这种新型发热电缆采暖系统而不必会增加供电系统的电容量。

【关键词】住宅建筑；发热电缆采暖系统；电力负载调配器；温控器；计算负荷；居民用电负荷曲线
1.提出问题
由于我国电力长期紧张，而电采暖方式又需要消耗大量的电能，因此电采暖一直被视为昂贵的采暖方式。

但随着我国电力系统的发展，电能供应已经十分充裕，电采暖方式由于方式灵活、安全可靠，已经成为一种可以被接受的采暖方式。

但是，传统的电采暖方式需要增加电网容量。

据此，本文讨论一种新型的电采暖方式：发热电缆电采暖系统。

在住宅建筑中，采用这种新型的电采暖方式而不必增加供电系统的容量。

2.分析问题
2.1 系统介绍
下面先介绍一下这种新型的发热电缆电采暖系统。

系统包含：加热电缆，温控探头，温控器，电力负载调配器。

加热电缆敷设在住宅的混凝土垫层中，是工作导体。

加热电缆将电能转化为热能，加热整个房间。

温控探头也埋在混凝土垫层中，感应房间地板的温
度，将温度表示为电信号传给温控器。

每个房间设置一个温控器，温控器控制加热电缆的工作。

温控器将温控探头传感的数值和用户设定的温度值相比较，地板温度低时启动加热电缆工作，温度高时停止加热电缆工作。

若干个温控器串联在一起，接在住户配电箱内加热电缆系统专用的配电回路（以下简称专用回路）上。

电力负载调配器的作用是监测住户配电箱内除专用回路外其它所用回路的功率，当这个功率大于某个预设值时（例如1000w），立即切断专用回路的电源，所用的加热电缆停止工作。

一个房间内的系统设置见图一：
2.2 单位功率
下面分析一下这个系统为何能够不增加电力系统的容量。

作为基本数据，我们先确定一下住宅的电采暖功耗。

按照国家节能要求，最冷月份保定市建筑物采暖最高能耗为13w/m2。

我们不妨取实际值为12w/m2。

众所周知电热的效率接近100%，所以我们可以设住宅采暖耗电量为12w/m2。

在实际设计中，我们每平方米敷设48w的发热电缆，这样每个发热电缆每天运行6个小时即可满足采暖要求。

2.3 供电系统容量
若想电力系统不增容，我们需要保证在住宅配电箱、住宅干线系统及住宅变压器三个地方均不增加电力设备的容量。

先谈谈住宅配电箱，为方便说明，以一个室内面积80 m2的住宅为例。

（建筑面积大概100m2）通常这类住宅通常每户负荷按5kw
设计。

而住宅的采暖电功率为3.84kw，所以单纯的电采暖不存在过负荷的情况。

但是，所有电气专业人员都知道：住宅内还有其他的大功率用电设备，如电热水器、电磁炉等。

如果这些大功率用电设备和发热电缆同时运行，就可能出现过负荷的情况。

不过，我们也由这样的经验：在采暖季节，住宅内的大功率用电设备通常只会短时间运行。

例如，电淋浴器一天只会运行一两个小时，厨房内的电器也只会在做饭时间使用等等。

住宅内是没用长时间运行的大功率电器的。

住宅大部分时间内的用电量（例如冰箱、照明等常开设备的用电）不会超过800w。

因此，我们只要保证电热系统不和其他的大功率设备同时运行就能保证住宅配电箱的电气设备在额定功率内运行。

电力负载调配器就起到这个作用。

电力负载调配器监测住户配电箱内除专用回路外其它所用回路的功率，当这个功率大于某个预设值时（例如1000w），立即切断专用回路的电源。

这样，住宅配电箱内的总负荷就不会超过额定负荷。

而电热系统每天只需运行6个小时就能满足采暖的要求。

这个运行时间是很容易保证的。

从以上分析可以看出增设电力负载调配器后每套住宅的计算负荷均不变。

下面再讨论一下住宅干线系统的情况。

通常负荷计算我们按以下公式计算：
pjs=kx·pe。

（式中pjs为计算负荷，kx为需要系数，pe为额定负荷）
从上文的分析可以看出每一个温控器彼此间是相互独立的，所
以每个温控器可以看做一个独立的用电设备，而每套住宅至少要安装四个温控器，也就是说可以把一套住宅看做4个独立的设备。

我们知道，对于住宅建筑的需要系数，住宅套数越多，kx越小。

独立的设备数多了，住宅的kx就可以取得更小。

我们还可以看到：设置有电力负载调配器后，每套住宅的pe值是不会增加的。

因此pjs 不会增加。

所以住宅干线系统也不必增加。

我们也可以换一种更加直观的方法来讨论这个问题。

一个典型的住宅楼的居民用电日负荷曲线见图一。

（整各小区的负荷曲线相类似）图一是按照每一个小时分为一个时间段绘制出的负荷曲线，各个时间段内的矩形段表示本时间段功率的大小。

功率最大的一个时间段我们定义为参考值，这个功率也就是我们常说的计算功率。

各个时间段都表示为和计算功率的百分比。

从图中可以看出一个住宅楼的电力设备只有三四个小时是高负荷运行的，其他的时间均是低负荷运行。

而由于我们在发热电缆系统中设置了电力负载调配器，并且把一套住宅分为数个独立的采暖单元。

因此，发热电缆系统只是增加了用电低谷时期的用电量，所以无需增加干线系统的用电容量。

对于变压器来说，情况和住宅干线相类似，这里不再重复。

唯一需要说明的是，变压器的容量是以导体温升引起的绝缘体的老化来决定的，而采暖季由于环境温度低于常温20℃，导体工作时的实际温度要低于额定值。

所以变压器的实际容量要略大于额定容量，即变压器有一定的过负荷能力。

从这点看，增加发热电缆采暖系统
后，住宅变压器就更加不必增加容量了。

3.结论
通过以上的分析可以看出住宅建筑中增加这种新型的发热电缆电采暖系统后，并不增加供电系统的容量。

这样我们可以按照传统的方式考虑住宅的供电系统的容量。

这样可以节省电力系统增容带来的相关费用，从而降低了建筑造价。

这各问题的解决具有很高的经济价值。

参考文献：
[1]《工业与民用配电设计手册（第三版）》中国航空工业规划设计研究院组编中国电力出版社
[2]《工厂常用电气设备手册（上、下册）》中国电力出版社
作者简介：
杨士鑫，男，1980年2月，大学本科，工程师。