供热系统分布式变频循环水泵的设计

#从最佳方案3和3+的阐述过程，已经清楚地了解到：热源循环泵只承担热源内部的热媒循环，不再担任任何热网循环泵的热媒输送功能，此时循环泵才不再有多余的无效电耗，这是最佳方案。这说明：水压图最佳汇交点的位置是在热源出口处（见图2-4），其它任何方案都将产生无效电耗，因而是不经济的。可以看出：最佳汇交点的确定，与供热系统的供热规模、热负荷分布、系统形式都是无关的。3．沿途加压泵的设置当供热系统供热规模过大，供热半径过长时，最优方案3和3+的供水压力可能过低，回水压力可能过高，此时在供热干线上有必要适当设置沿途加压泵，4．均压管的设计[2]在供热系统的热源出口（图7中的a.b.c）和方案3+的热用户混水加压泵前（图7中的d）装设均压管。均压管直径一般为相邻管段直径的三倍，目的是使其管内的压降接近为0，即均压管内为同一压力值，从而起到稳压的作用，借以减少管路间水力工况的相互干扰。图7中的（a）,适合于供热规模较大的系统，即外网管线较长，共用同一个供、回水干线。图中（b），适合于作用半径不大的公共建筑的供热、空调水系统。对于公共建筑，由于分系统较多，各自的供热、空调需求不同，特别期望系统工况稳定，尽量减少分系统之间的干扰。采用（b）图的连接方式，各分系统自成回路，由于均压管内的压力为同一数值，因此各分系统的共用点的压力相等，从而消除了各分系统由于工况变动引起的互相干扰。不难看出，这里的均压管，实际上起到了系统的解耦作用。这种连接方式，须敷设多条供、回水干线，虽然增加了初投资，但稳定了运行工况，对于作用半径不大的公共建筑，应是一种可行方案。图（c），适合于双泵系统，即将热源循环泵与热网循环泵分开设置的系统。这是传统循环水泵与最佳分布式变频循环水泵二者之间的一种过度方案。将热源循环泵与热网循环泵分开设置后，热网循环泵可以实现变频变流量调节，也有明显的节电效果。图（d），适合于热用户有混水加压作用的3+方案。在这种方案设计中，均压管上游端管段上安装有电动调节阀，借以调节混水加压循环泵的混合比。一般在均压管上都安装有放气阀和泄水阀，有利于系统的维修。5．变频补水定压的设计图7中的（e）给出了带有均压管的热源处，进行变频补水定压的设计方法。在热源循环泵的出口处至均压管之间，安装定压旁通管（管经在DN25-DN40之间，视母管管经而定），其上装设压力传感器和手动平衡阀，压力传感器反映均压管的压力，手动平衡阀可调整均压管（即压力传感器）的压力值。该设计方案的指导思想是，将均压管的压力值调节控制为系统恒压点压力值，其目的，一是为了让均压管更好地发挥解耦作用，提高系统的工况稳定性；二是使均压管按相邻管段同直径设计，不再增大管径，有利于系统的施工安装。采用3或3+的最佳设计方案，由于外管网供水压线的压力值低于热源处均压管的压力值，且沿管线的外延，其压力值愈低的特点，在热源处，系统恒压点压力值的确定也与传统方法有所不同，其恒压点压力设定值应为：外网最远点供水管热媒不汽化的压力值与该点自热源处的压力降之和。不难发现：新的图7均压管示意图6．调节阀的取舍在分布式变频循环水泵的最优方案中，由于基本上消除了无效电耗，没有多余的资用压头需要节流，其最大的特点是几乎很少选用流量调节阀。如果采用变流量调节，通常选用变频装置，依靠改变热用户循环水泵的转速来实现（包括间接连接供热系统）从而可以免装大量电动调节阀，不但节电，而且节约投资。在方案3、3+的最优方案中，为了提高热用户各室温的可调性，在每个散热器上必须安装的流量调节设备是恒温阀，除此之外，为了保证恒温阀的工作压差，可根据室内供暖系统的具体情况，在建筑物热入口可适当安装少量的手动平衡阀或自力式平衡阀亦或压差调节阀，借以节流10m水柱中的多余资用压头。在方案3+中，混水加压泵不能调节混合比，因此，在均压管的上游管段上应安装电动调节阀，借以调节一次网的进水量，从而改变混合比，实现二次网供水温度的要求。7．运行中的调节控制[3]分布式变频循环水泵供热系统，为了充分节电，无论室内为双管系统还是单管系统（保证恒温阀在微调状况下运行，以降低节流损失）在运行中应该采用变流量（质量并调）调节方式。在整个供暖季，随着室外气温的变化，循环流量应在50-100%的设计流量下运行，经计算变流量运行可节电50%。这样，分布式变频循环水泵供热系统的总节电量（循环水泵装机节电量与运行节电量之和）为65-85%。变频器的选择，采用通用型的，其功率应与循环水泵的电机功率相一致。控制器的选择，应根据相配套的循环水泵的不同功能而定：对于热源循环泵，选用只有变流量调节功能的控制器（也可与锅炉控制器合一）；对于热用户（热力站）循环泵，则应选用具有质量并调功能的控制器。变流量调节，采用变压差的调节方法：随着室外温度的变化，控制器根据设定压差的变化，改变电机频率，进而改变循环泵转速，达到变流量的目的；在室外温度不变的情况下，根据设定压差的偏离，进行变流量调节，适应热用户热负荷的变动需求。热源循环泵进行变流量调节时，通常在定流量调节下用于调节锅炉循环水量的旁通管可以不用。当热源循环流量大于热网循环流量时，均压管内的流向与热源循环泵流向一致，否则，反向流动。各热用户循环泵工况不同，会有工况耦合影响，但有热源均压管的作用，可减小这种影响；这种影响将反映在各热力站设定压差的偏离上，通过各热用户循环泵的变流量控制而加以消除。在热力站进行的质量并调中，首先改变二次网循环水泵转速，使循环流量与室外温度相一致；在此基础上，调节一次网的热用户循环水泵转速或电动调节阀的开度，使二次网供回水温度达到设定值，实现供热量的调节。热源、热力站的系统定压，应优先采用变频补水定压方式。供热系统，应有关键参数的报警功能，特别应控制热网的供水压力不能过低，回水压力不能过高，否则系统发生倒空、压坏事故，影响正常运行。参考文献：清华大学，石兆玉、李德英、王红霞“供热系统循环水泵传统设计思想亟待更新”《2004年全国供热技术研讨会论文集》北京建工学院，李锐“新型供热系统”《供热空调系统管理、节能、诊断技术指南》中国电力出版社，2004.1清华大学，石兆玉“变频调速在供热空调中的应用”《供热制冷》2004.10

4．均压管的设计[2]在供热系统的热源出口和方案3+的热用户混水加压泵前装设均压管，按图7所示。均压管直径一般为相邻管段直径的三倍，目的是使其管内的压降为0即均压管内为同一压力值，从而起稳压作