供熱變頻循環(huán)泵的能耗分析

劉潤財

蔚縣城鄉(xiāng)規(guī)劃管理處

本文以蔚縣康居小區(qū)東區(qū)為例,結(jié)合循環(huán)水泵變頻控制和分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)模式,進一步提高供熱系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性,實現(xiàn)節(jié)能運行.

對于兩種優(yōu)化調(diào)節(jié)模式,即采用水泵的變頻調(diào)速技術(shù)、分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié),熱源設(shè)備的電耗差別不大,但由于水泵的功率與流量的三次方成正比,故循環(huán)水泵的電耗差別較大.對集中供熱采暖系統(tǒng),分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)可按兩個或三個階段設(shè)置泵組,其流量分別為設(shè)計流量的100%、75%或100%、80%和60%;而變頻調(diào)速技術(shù)的特點為調(diào)速效率高、調(diào)速范圍大、可持續(xù)調(diào)速,若循環(huán)水泵采用變頻調(diào)速可以實現(xiàn)供暖系統(tǒng)連續(xù)改變流量的優(yōu)化調(diào)節(jié).本文針對兩種運行調(diào)節(jié)方式進行能耗分析,得出一些對實際工作具有指導(dǎo)意義的數(shù)據(jù)和結(jié)論.

1 兩種運行調(diào)節(jié)方式的循環(huán)水泵的電耗量分析

1.1 兩種運行調(diào)節(jié)的運行模式

(1)分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié).

在中小型熱水供暖系統(tǒng)中,大多數(shù)采用兩階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方法,在室外溫度較低時,系統(tǒng)循環(huán)流量保持為100%設(shè)計流量;在室外溫度較高時,系統(tǒng)流量保持為較小的流量,如75%設(shè)計流量.

(2)變頻調(diào)速流量的質(zhì)調(diào)節(jié).

采用變頻技術(shù),通過對水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),使流量、揚程同時變化,從而達到“質(zhì)量——流量優(yōu)化”運行的目的.對于原設(shè)計為單純質(zhì)調(diào)節(jié)的采暖系統(tǒng),尤為適用.

采用水泵變流量控制,目前常用的調(diào)節(jié)方式有兩種:供、回水溫差控制和壓差控制.本文采用供、回水溫差控制的調(diào)節(jié)方式,即:熱網(wǎng)的供、回水溫差設(shè)為定值,自控系統(tǒng)可通過檢測環(huán)境溫度,自動調(diào)節(jié)熱網(wǎng)流量來滿足建筑的供熱需求.

1.2 循環(huán)水泵的電耗量分析

(1)循環(huán)水泵電耗功率的計算.

在100%的設(shè)計流量階段,循環(huán)水泵的電耗功率為N,可用下式表示:

式中

N——設(shè)計工況下循環(huán)水泵的電耗功率,KW;

L——設(shè)計工況下熱網(wǎng)體積流量,m3/s;

H——設(shè)計工況下的系統(tǒng)壓力損失,mH 2O;

ρ——水的密度,Kg/m3;

η——循環(huán)水泵效率.

由于系統(tǒng)的壓力損失與系統(tǒng)的流量的平方成正比,因此,在相對流量比為φ時,實際工況下循環(huán)水泵的電耗功率為Nφ,可用下式表示:

(2)循環(huán)水泵在采暖期總電耗量的計算

式中

h——采暖室外溫度(相對流量比為φ)的延續(xù)小時數(shù).

2 工程實例

以區(qū)域鍋爐房為熱源的蔚縣康居小區(qū)東區(qū)集中供熱系統(tǒng),管網(wǎng)設(shè)計供回水溫度為95/70℃,設(shè)計熱負荷為3500KW,管網(wǎng)設(shè)計循環(huán)水量為120000㎏/h,循環(huán)水泵揚程為55m水柱,效率為78%～84%;室外采暖計算溫度:-15℃;采暖期天數(shù):158d;采暖室外溫度的延續(xù)小時數(shù)見表1.

表1 室外溫度的延續(xù)小時數(shù)

2.1 分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)的循環(huán)水泵電耗量分析

[3],采用兩階段改變流量調(diào)節(jié)方案:室外采暖溫度為-9℃～-3℃,相對流量比為100%;室外采暖溫度為-3℃～5℃,相對流量比為75%.依據(jù)式(1)、式(2)、式(3)得出循環(huán)水泵在不同室外環(huán)境溫度下的電耗量、在采暖期的總電耗量,計算結(jié)果見表2.

表2 分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)的電耗量計算結(jié)果

2.2 變頻調(diào)速流量的質(zhì)調(diào)節(jié)的循環(huán)水泵電耗量分析

變頻調(diào)速流量的運行采用供、回水溫差為定值的調(diào)節(jié)方式.分析依據(jù):(1)采用供、回水溫差設(shè)為25℃;(2)根據(jù)能量平衡關(guān)系,得出:流量比=熱負荷比;(3)依據(jù)式(1)、式(2)、式(3)得出循環(huán)水泵在不同室外環(huán)境溫度下的電耗量、在采暖期的總電耗量,計算結(jié)果見表3.

表3 變頻調(diào)速流量的質(zhì)調(diào)節(jié)的電耗量計算結(jié)果

從表2、表 3可見,該區(qū)供熱系統(tǒng)一個采暖季電耗數(shù)據(jù):變頻調(diào)速流量的質(zhì)調(diào)節(jié)的電耗量為26698.0KWh,分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)的電耗量為39471.2KWh,電耗量之比為67.6%.若以電價以0.80元/kWh計算,變頻調(diào)速流量的質(zhì)調(diào)節(jié)可節(jié)約電費10218元.

3 結(jié)論

通過對兩種運行調(diào)節(jié)方式的能耗對比,變頻調(diào)速技術(shù)能根據(jù)負荷變化自動跟蹤,節(jié)電效果明顯、運行工況穩(wěn)定,故建議在區(qū)域鍋爐房供熱系統(tǒng)中積極推廣應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù).

參 考 文 獻

[1]胡純杰,張曉飛.集中供熱調(diào)節(jié)方式的研究.山西建筑,2003,3(7)

[2]賀平,孫剛.供熱工程.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1993

[3]徐書朋,賈玉清.某集中供熱系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)方式分析.河北工程大學(xué)學(xué)報,25(2)

[4]祖樹平,王麗艷.關(guān)于小區(qū)一級及二級熱網(wǎng)溫度控制曲線的探討.區(qū)域供熱,2004,(2)