分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的節(jié)能性分析

王超前 劉學(xué)來(lái)

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了分布式變頻泵供熱系統(tǒng)及其與傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的差異，并且通過(guò)計(jì)算供熱管網(wǎng)模型在兩種用戶數(shù)量時(shí)，傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)熱源循環(huán)水泵的軸功率Pn與分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的循環(huán)泵軸功率Pm，經(jīng)過(guò)比較顯示出分布式變頻泵供熱系統(tǒng)在節(jié)能方面取得的良好效果。

中圖分類號(hào)：TK3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）04（a）-0000-00

在傳統(tǒng)的城市供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，是根據(jù)最遠(yuǎn)、最不利用戶的資用壓差選擇系統(tǒng)的循環(huán)水泵，通常僅在熱源處設(shè)置循環(huán)水泵，以克服熱源、熱網(wǎng)和熱用戶系統(tǒng)的阻力。然而在供熱系統(tǒng)的近戶端，則會(huì)形成過(guò)多的資用壓頭，近端用戶要通過(guò)調(diào)節(jié)各種流量閥門來(lái)消耗多余的資用壓頭。這樣的節(jié)流調(diào)節(jié)則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)循無(wú)效電耗和水力失調(diào)現(xiàn)象，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們采用了分布式變頻泵供熱系統(tǒng)。

1分布式供熱與傳統(tǒng)供熱的比較

由于傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中循環(huán)水泵的設(shè)計(jì)方法，從根本上造成供熱系統(tǒng)近戶端形成過(guò)大的資用壓頭，極易形成水力失調(diào)，并為大流量小溫差運(yùn)行方式提供了平臺(tái)。

分布式供熱則是在熱源處設(shè)置揚(yáng)程較小的循環(huán)泵，然后在外網(wǎng)沿途設(shè)置多個(gè)加壓循環(huán)泵，采用“接力棒”的辦法，共同實(shí)現(xiàn)熱媒的輸送工作。熱源處設(shè)置的循環(huán)泵只承擔(dān)熱源內(nèi)部的水循環(huán)，換熱站內(nèi)的循環(huán)泵則承擔(dān)熱媒輸送和保證熱用戶必要的資用壓頭的功能，并通過(guò)變頻裝置實(shí)現(xiàn)變流量調(diào)節(jié)。這種方式基本上消除了無(wú)效電耗，減少了初投資。

2 分布式系統(tǒng)節(jié)能性分析模型

假設(shè)模型的供回水管道完全對(duì)稱，直接連接，設(shè)計(jì)供回水溫度為110/70℃，節(jié)能建筑熱指標(biāo)為45W/㎡，共10個(gè)用戶，第10個(gè)用戶為最不利用戶，各熱用戶的資用壓頭相等。

圖1 供熱系統(tǒng)模型

根據(jù)特蘭根定律，則傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)熱源循環(huán)水泵軸功率Pn為：

Pn=2.73qh/（1000η）（1）

其中 h=Δhs +Δhu +hA

Pn：傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中熱源循環(huán)水泵的軸功率，KW； q ：熱源循環(huán)泵流量，m3/h；h ：熱源循環(huán)泵揚(yáng)程，m；

η：熱源循環(huán)泵效率，取70%；Δhs：

熱源內(nèi)部壓力損失，取15m；

Δhu:換熱站內(nèi)壓力損失，取15m；hA ：最不利環(huán)路總沿程阻力損失，m。

當(dāng)采用分布式變頻泵系統(tǒng)時(shí)，循環(huán)泵的軸功率Pm為：

（2）

其中Pm:分布式系統(tǒng)循環(huán)泵的軸功率，KW； q ：熱源循環(huán)泵流量，m3/h；qi：第i個(gè)換熱站循環(huán)泵流量，m3/h；hi ：第i個(gè)換熱站與熱源之間的總沿程阻力損失，m；η：熱源循環(huán)泵效率，取70%；Δhs：熱源內(nèi)部壓力損失，取15m；Δhu:換熱站內(nèi)壓力損失，取15m。

當(dāng)取模型中前5個(gè)用戶時(shí)，經(jīng)計(jì)算可知q=159.65m3/h，h=33m。

則傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)熱源循環(huán)水泵的軸功率Pn：

Pn=（2.73×159.65×33）/（1000×70%）=20.55KW

分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的循環(huán)水泵軸功率之和Pm：

由此可知，其節(jié)能0.55KW，節(jié)電率β=（Pn-Pm）/Pn=0.55/20.55×100%=2.68%

當(dāng)10個(gè)用戶時(shí)，同理可知q=400.56 m3/h，h=35.1m。

Pn=（2.73×400.56×35.1）/（1000×70%）=54.83KW

則其節(jié)能2.59KW，節(jié)電率β=4.72%

3結(jié)論

由以上計(jì)算分析可知，對(duì)于分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，熱用戶越多、流量越大、供熱距離越遠(yuǎn)，則其節(jié)能效果越明顯，節(jié)電率

也越大；分布式變頻泵供熱系統(tǒng)基本上消除了系統(tǒng)的無(wú)效電耗，不需要節(jié)流調(diào)節(jié)，有利于熱網(wǎng)的平衡和節(jié)約能源。

參考文獻(xiàn)

[1]王紅霞，石兆玉，李德英.分布式變頻供熱輸配系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].區(qū)域供熱，2005

[2]陳鳴，康永虎.利用分布式變頻泵系統(tǒng)提高熱網(wǎng)的供熱能力[J].煤氣與熱力，2009.