分布式供熱系統(tǒng)循環(huán)水泵的節(jié)能分析

康愛國

泰安市智慧能源科技有限公司 山東 泰安 271600

在傳統(tǒng)的城市供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了滿足近端熱用戶的循環(huán)流量，保持正常穩(wěn)定運(yùn)行，一般采用資用壓差系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方式，在熱源處設(shè)置循環(huán)水泵，用來維護(hù)熱用戶系統(tǒng)阻力，這種調(diào)節(jié)方式能夠?qū)ο到y(tǒng)循環(huán)水泵產(chǎn)生的無效電耗和冷熱不均的水力失調(diào)現(xiàn)象進(jìn)行設(shè)置，但是往往形成過多的資用壓頭。為了滿足近端熱用戶的循環(huán)熱量，通過各種流量閥門以調(diào)節(jié)多余的資用壓頭，又不可避免熱用戶由于資用壓頭，使用上容易發(fā)生水力失調(diào)現(xiàn)象，導(dǎo)致供熱系統(tǒng)產(chǎn)生無效電耗，需要進(jìn)行熱源循環(huán)泵的改善，因此在原有的調(diào)節(jié)法上，將多余的資用壓頭予以調(diào)整，提供必要的資用壓頭，采用分布式循環(huán)水泵的設(shè)計(jì)方案，大大節(jié)約了裝機(jī)電容量。與傳統(tǒng)方案相比，分布式供熱系統(tǒng)在現(xiàn)有的工程中得到了廣泛的推廣。

1、工程概況

某城區(qū)進(jìn)行集中供熱工程，總的供熱面積為380萬平方米，現(xiàn)有非節(jié)能建筑熱指標(biāo)為65瓦每平方米，采用了分布式循環(huán)水泵供熱設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)壓力為1.5mpA，分布式供熱系統(tǒng)供水和回水設(shè)計(jì)溫度為分別為一百度和60度（100℃和60℃），采用了三臺70MW熱水鍋爐。

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 確定設(shè)計(jì)揚(yáng)程之后，選擇了熱源棒循環(huán)泵。供暖系統(tǒng)中總設(shè)計(jì)流量，總壓力損失等，采取12到15米的數(shù)值作為設(shè)計(jì)流量的距離參考。取值取決于供熱系統(tǒng)的總熱負(fù)荷和供水和回事（回水）的設(shè)計(jì)溫度。進(jìn)行換熱站的一級網(wǎng)變頻循環(huán)泵設(shè)計(jì)，分布式供熱系統(tǒng)單臺泵的流量按設(shè)計(jì)流量的60%進(jìn)行了設(shè)置。由于分布式供熱系統(tǒng)不需要使用高溫水泵，因此考慮到運(yùn)行初期和末期的水利運(yùn)行參數(shù)，從分布式供熱系統(tǒng)熱源到換熱站的供水和回水的阻力損失和站內(nèi)損失均被計(jì)算。在設(shè)計(jì)方案中，采用流量和流程（揚(yáng)程）的設(shè)計(jì)，保證分布式供熱系統(tǒng)兩臺水泵能夠同頻運(yùn)行，設(shè)置分布式供熱系統(tǒng)兩臺循環(huán)水泵均為變頻，楊程（揚(yáng)）為設(shè)計(jì)揚(yáng)程的60%，單臺一級網(wǎng)循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量為12.2噸每小時，分布式供熱系統(tǒng)集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)為流體網(wǎng)絡(luò)，遵從基爾霍夫電流和電壓定律。

2.2 在管路阻力特性系統(tǒng)上，分布式供熱系統(tǒng)采用熱源設(shè)置循環(huán)水泵的方法，確定進(jìn)行了管網(wǎng)阻力和用戶處的阻力的計(jì)算，克服熱源內(nèi)部阻力，分布式供熱系統(tǒng)遵循分布式供熱系統(tǒng)供熱模型水泵流量理論，在熱源處和回水干管處以及熱用戶處設(shè)置了循環(huán)水泵熱網(wǎng)泵熱用戶泵等，分布式供熱系統(tǒng)將熱網(wǎng)泵和熱用戶泵結(jié)合，承擔(dān)分布式供熱系統(tǒng)熱泵內(nèi)部的水循環(huán)和用戶咨詢壓力。

方案一，分布式供熱系統(tǒng)設(shè)置單獨(dú)的熱源泵，在熱用戶泵與熱網(wǎng)泵合一的基礎(chǔ)上設(shè)置水泵。

方案二，將分布式供熱系統(tǒng)的熱用戶泵和熱源泵單獨(dú)設(shè)置，熱網(wǎng)泵干網(wǎng)上設(shè)置水泵。

從節(jié)能角度上分析，分布式供熱系統(tǒng)方案一是讓熱膜在管道中被抽著走，而分布式供熱系統(tǒng)方案二采用了循環(huán)水泵總功率，供熱系統(tǒng)各管網(wǎng)計(jì)算的方式運(yùn)用一補(bǔ)二，使得回水壓力比供水高，分布式供熱系統(tǒng)通過一級網(wǎng)回水與二級網(wǎng)回水之間設(shè)置通管，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水定壓。

方案二的方法，分布式供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使得換熱站如果存在高區(qū)供熱，則可以在換熱站進(jìn)行補(bǔ)給水箱的設(shè)置，熱源處設(shè)置補(bǔ)水泵，運(yùn)用補(bǔ)水泵作為變頻設(shè)備，變頻自動補(bǔ)水控制，系統(tǒng)運(yùn)行的同時，依據(jù)遠(yuǎn)期規(guī)劃考慮，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行靜壓線的計(jì)算，保證系統(tǒng)不會發(fā)生倒空、超壓和汽化。另外靜壓線分為實(shí)際靜壓線和控制靜壓線，實(shí)際靜壓線考慮到環(huán)路供水網(wǎng)壓力損失以及換熱站內(nèi)的壓力損失，確定了工程采用水力計(jì)算得到的各占巖成為流量數(shù)參考數(shù)值。

根據(jù)系統(tǒng)的方案節(jié)能效果進(jìn)行了分析。采用特蘭跟定律，對于供熱系統(tǒng)內(nèi)熱源循環(huán)泵軸功率和循環(huán)泵軸功率進(jìn)行了公式計(jì)算，最終得到的結(jié)果是采用分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，網(wǎng)段中間無變徑，零壓差點(diǎn)位于熱源出口處，循環(huán)泵總的周功率能夠?qū)嵩磧?nèi)的壓力損失進(jìn)行降低，提高循環(huán)泵的效率，節(jié)電率上升。

3. 討論

分布式供熱系統(tǒng)采用的熱源泵進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置，同時將熱用戶泵和熱網(wǎng)泵進(jìn)行結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)輸配的新型系統(tǒng)運(yùn)行，與傳統(tǒng)的供熱管網(wǎng)相比，分布式供熱系統(tǒng)循環(huán)水泵，在節(jié)能效果上非常好，系統(tǒng)壓力低，運(yùn)行成本也比較低。通過采用模擬管網(wǎng)設(shè)計(jì)和分布式供熱系統(tǒng)，循環(huán)水泵方案設(shè)計(jì)論證和實(shí)施，最終得到的效果在實(shí)際工程交付使用后得到一致好評。分布式供熱循環(huán)泵系統(tǒng)。在節(jié)能能力上與傳統(tǒng)的動力集中式供熱系統(tǒng)相比，節(jié)約的金額數(shù)量上也有大大提高，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的動力集中式供熱進(jìn)行的節(jié)能率對比之后，分布式循環(huán)泵供熱系統(tǒng)，其設(shè)置的位置以及影響因素，用戶資用水圖變化趨勢，鋼管水頭損失變化等等，都擁有很大的優(yōu)勢。用戶支路設(shè)置之后，分布式循環(huán)泵供熱系統(tǒng)在熱源循環(huán)泵的動力支持下，熱源設(shè)置能源損耗都達(dá)到了最優(yōu)。采用分布式循環(huán)泵供熱系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)使用泵數(shù)量較小，干管水頭損失較小，節(jié)能率提高的目標(biāo)。

結(jié)語：

工程案例中進(jìn)行了分布式循環(huán)水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及實(shí)施之后，取得了很好的節(jié)電效果。總結(jié)上述方案發(fā)現(xiàn)，分布式循環(huán)水泵的方案基本通過各個換熱站分布式回水和加壓棒的變頻裝置調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行，使實(shí)際靜壓線較高，耗電量降低。而且將投資數(shù)額不斷的節(jié)約。實(shí)際工程中，在站內(nèi)設(shè)置了手動調(diào)節(jié)法，作為變頻水泵調(diào)節(jié)能力的補(bǔ)充，對于熱網(wǎng)的水力平衡和穩(wěn)定性也是有利的。