冬季制热季不同热源的比较和选择

冬季取暖对于冬季生活品质影响极大,不同的取暖方式消耗的物质不同,产生的热量成本也不同。

对于北方集中供暖的地区,直接缴纳集中供暖费用即可,对于没有提供集中供暖的地区,则需要个人自行采购取暖装置。不同的热源的价格不同,取暖的效果也不同,需根据家庭房间进行核算,选择最适合自己的取暖。

以中部长江流域地区为例,这一区域不属于集中供暖地区,但冬季还是比较冷,特定情况下需要自行取暖保证屋内温度适宜居住。以下结合房间热量需求,各种热源的采购价格进行比较分析,相关数据根据2024年初数据核算,实际计算需要结合各种热源实际价格为准。

房间升温热量需求

50平方米-高度3米的室内空间;
将全部空气温度升高10℃;
则需要热量Q=5031.29101.004≈1940KJ≈2MJ

单纯加热空气需要的热量是比较少的,室内环境各种家具物件在长时间深冷以后,也会吸收大量热量。空气的比热1kj/kg,但重量只有190kg的样子。
家具按照木材比热容1.7kj/kg计,重量轻容达到200-400kg。整体升温需要的热量可达到空气的2-5倍。

如此,室温升温10℃=需要空气升温10℃的(1空气+3家具)倍的热量
即,2MJ × 4 = 8 MJ热量。
一度电3.6MJ,乘以空调制热系数2-4 等于7-14MJ热量 > 8MJ。
1.5P空调开一个小时可以升温10度√

空调:无论是制冷或制热,都是对于室内外空气热量的搬运,空调功率越大,搬运能力越强,越能够低频率/低负荷运转,实现更高的热量转移的效率。

另外,空调搬运热量的能力,受到室内外温差的限制,温差越小单位空调能耗能够完成的热量搬运越多,温差太大的情况下,空调搬运相同热量的能耗会大幅度增加。选择空调取暖的,需注意当地气候温度情况,当寒潮来临的时候,空调耗电量会大幅度增加。

空调的问题1

热风形式的运转加热,使得室内环境湿度快速降低,相比于原始低温高湿状态,空气呈现高温地湿状态,会加速人体的新陈代谢,即心率加快、口干舌燥。所以,加湿器对于空调的使用非常必要。

一个小时之后,室内温度已经到了29.5℃、湿度25%,氧气含量依旧是20%左右。

空调的问题2

但是空调启动发挥效力较慢,存在‘扬尘’的问题。空调制热时,加热空气后,大量固体失去水分,粉末化,加之空调内机吹风作用,粉尘浓度升高,空气质量变差。

故,空调需要搭配空气净化器使用。

仅仅过去了半小时,数值就有了明显的变化从78 → 95 微克/立方米
所以,空调会使PM2.5指数上升的说法是正确的。
过滤网上全是灰尘、颗粒物,细菌也在上面肆意滋生。

不同热量来源的成本比较

  单价/元 单位 热值 单位 焦耳 单位 热量/元
1度电 0.53 kwh 3.6 MJ 6.79
1度电(3.2倍) 11.5 MJ 21.73
1度电(4.5倍) 16.2 MJ 30.61
天然气 2.6 Nm3 9000 kcal 37.6 MJ 14.47
秸秆-玉米 0.9 kg 3200 kcal 13.4 MJ 14.87
秸秆-花生壳 0.9 kg 3500 kcal 14.6 MJ 16.26
秸秆-稻壳 0.9 kg 3200 kcal 13.4 MJ 14.87
生物质-低 1 kg 3600 kcal 15.1 MJ 15.05
生物质-中 1.2 kg 4100 kcal 17.1 MJ 14.29
生物质-高 1.3 kg 4400 kcal 18.4 MJ 14.15
煤炭-原煤 0.9 kg 5000 kcal 20.9 MJ 23.23
煤炭-标准煤 1.5 kg 7000 kcal 29.3 MJ 19.51
注1: 1卡=4.1816焦耳
注2: 空调制热效率3.2,则1度电热量x3.2≈11.5 MJ
注3: 空调制热效率4.5,则1度电热量x4.5≈16.2 MJ

不同煤炭的介绍

褐煤

含碳量低,水分挥发份较多。

褐煤:
变质程度很低的煤,其变质程度只比泥炭高。加热时不能产生胶质体,没有黏结性,在近代焦炉中不成焦炭,故通常不在炼焦煤范围内。褐煤多呈褐色,少数呈褐黑色,水分高、发热量低。褐煤的化学活性强,在空气中易风化碎裂,热稳定性差,受热后严重碎裂。多做动力、民用燃料。

无烟煤

含碳量高,灰分水分挥发份较少
无烟煤是变质程度最高的煤种,含碳量高达90%98%,可燃基氢含量都小于4%,化学反应性较低,光泽强,硬度高,纯煤相对密度1.41.9。
受热时不产生胶质体,不能单独用来炼焦。在某些缺乏瘦煤的地区,可少量配入无烟煤做瘦化剂用。
无烟煤:脆度较小,配入时最好单独粉碎,以免影响焦炭质量。

烟煤

在褐煤和无烟煤之间,放热量适中。

焦煤

焦煤具有中等挥发分与中等胶质层厚度,加热时能产生热稳定性很高的胶质体。单独炼焦时能获得块度大、裂纹少、抗碎强度和耐磨强度很高的优质焦炭。但单种煤炼焦时由于膨胀压力大,易损坏炉壁和使推焦困难,所以常用于配煤炼焦,它可以起到提高焦炭机械强度的作用。

气煤

气煤是一种变质程度较低的炼焦煤,其挥发分主要为28%37%, Y >925mm和挥发分>37%,>5~25mm两个区域,因而其性质差别较大,加热时能产生较高的挥发分和较多的焦油。胶质体的热稳定性低于肥煤,也能单独炼焦。但焦炭的抗碎强度和耐磨强度较其他炼焦煤稍差。焦炭多呈细长条状,易碎,并有较多的纵裂纹。在配煤炼焦时多配入气煤,能增加产气率和化学产品收率,也可以单独高温干馏制城市煤气。在配煤炼焦过程中,气煤可以减缓炼焦过程中的膨胀压力和增加焦饼收缩。在我国,气煤储量十分丰富,因此,配煤中多用气煤是一个具有重要意义的课题。

贫煤

贫煤的变质程度比瘦煤高,属于高变质程度煤种。受热时不产生胶质体,没有黏结性,不能单独炼焦,在配煤中少量配入可作瘦化剂使用。配入瘦煤时,最好经过单独粉碎(硬度大),以增加焦炭的均匀性。
贫瘦煤:具有一定黏结性的较高变质程度的烟煤,结焦性比典型瘦煤稍差,但在配煤炼焦中配一定入比例时也能起到瘦化作用。

瘦煤

该煤的变质程度高,挥发分较低,炼焦时仅能产生数量较少的胶质体,能单独结成块度大、裂纹少、抗碎强度较好的焦炭,但焦炭的耐磨强度稍差,作为配煤使用主要起增大焦炭块度和一定的瘦化作用。

焦煤和动力煤是按煤的用途分的,动力煤一般是狭义上专指大型发电厂煤粉炉适用的烟煤。

空气比热容:标态下(198K)的空气定压比热容为1.004kJ/ (kg K),定容比热容为0.717 kJ/ (kg K)
空气密度:1.29Kg/m³