分布式变频泵供热系统设计及调节简介

1、分布式变频泵供热系统设计及调节简介供热系统现状在我国北方集中供热系统作为一项基本市政设施极为普遍，长江中下游地区也开始发展。供热能耗在整个社会能耗总所占比例日益增大，但我国在供热方面能源浪费严重，建筑采暖能耗为发达国家的23倍。变频技术的不断成熟，变频泵在供热系统中的应用使得系统能耗大幅降低成为可能。传统供热系统与分布式变频泵供热系统的比较热源用户1用户2用户3用户n供水水压线回水水压线供水水压线2h1h3h回水水压线用户1用户2用户3用户n热源分布式变频泵间接供热系统室外温度气候补偿器变频控制柜热 源热用户供水回水二级循环泵一级循环泵热源循环泵热力站补水泵补水泵解耦管M分布式变频泵带来的两个

2、问题采用分布式变频泵供暖后，将用变频泵调节替换传统的阀门调节，带来了系统设计的问题。采用分布式变频泵供暖后，各用户将安装热量计量仪表，每组散热器上安装温控阀，用户将根据自己的需要调节温控阀控制室内温度。当众多用户调节流量后，整个热网的流量和供热量将随之变化，带来了系统调节的问题。一 设计问题解决方案 通过对整个供热网的水力计算确定供热主管道和支管道的设计流量，管道直径，管道各段压力损失从而确定各个管段上变频泵的选取。（以下均以二次网为例）注：在设计中涉及到了众多的参数，除特别注明外，都依据城市热力网设计规范（CJJ34-2002）2002版选取。供热系统室外管网水力计算流程热负荷管段流量管径比

3、摩阻范围比摩阻流速管段长度沿程损失局部阻力名称局部损失主干线损失管径比摩阻流速管段长度沿程损失局部阻力名称局部损失支线损失允许压降主干线计算支线计算管段流量比摩阻范围供暖热负荷通风热负荷空调热负荷生活热水热负荷工业热负荷设计热负荷供暖热负荷是城市集中供热系统中最主要的热负荷，它占全部设计热负荷的80%90%以上。供暖热负荷的概算一般有两种方法，体积热指标法和面积热指标法。下面介绍目前国内外应用更多的面积热指标法。310AqQfn供暖热负荷式中： Qn供暖热负荷；kW A建筑面积；m2 qf热指标，即单位建筑面积的耗热量；W/ 通风热负荷 通风热负荷指在供暖季节中加热从室外进入的新鲜空气所消耗的

4、热量。对于有通风空调的民用建筑（如旅馆、体育馆等），通风热负荷可用百分数法进行概算：nttQKQ式中： Qn供暖热负荷；kW Qt通风热负荷；kW Kt建筑物通风热负荷系数，一般取0.30.5空调热负荷1 空调冬季热负荷 空调冬季热负荷主要包括围护结构的耗热量和加热新风耗热量。310AqQaa式中 Qa空调冬季设计热负荷；kW qa空调热指标；w/ A 空调建筑物的建筑面积；2 空调夏季热负荷COPAqQcc310式中 Qc空调夏季设计热负荷；kW qc空调冷指标；w/ A 空调建筑物的建筑面积； COP吸收式制冷机的制冷系数，可取0.71.2生活热水热负荷1 生活热水平均热负荷AqQwaw式

5、中： qw居住区热水供应热指标；W/ A总建筑面积； 2 生活热水最大热负荷awhwQKQmax式中： Kh小时变化系数 注意： 1 主干线计算时，选用生活热水平均热负荷。 2 支线计算时，用户热水供应系统如有储水箱时，按平均热负荷计算；如没有储水箱，按最大热负荷计算。 设计流量)(86. 03600)(hghgttQttcQG式中： c水的比热；c=4178J/kg tg，th设计供回水温度； 主干线计算1 主干线的选定及其实际比摩阻 热水网路中平均比摩阻最小的一条管线称为主干线。在一般情况下，热水网路各热用户要求预留的作用压头是基本相等的，所以可以认为从热源到最远用户的管线就是主干线。 根

6、据城市热力网设计规范，主干线平均比摩阻可取3070Pa/m。由此比摩阻范围和计算流量利用水力计算表，可以确定主干线各管段管径和相应的实际比摩阻。2 各管段压力损失及主干线总压降 压力损失分为两项，分别是由于流体分子间及其与管壁间的摩擦造成的沿程损失，和流体流过管道的一些附件时，由于流动方向或速度的改变而损失能量造成的局部损失。jyppp式中： 计算管段压力损失；Pa 计算管段压力损失；Pa 计算管段沿程损失；Pa ypjppRlpy沿程损失：式中： R管段比摩阻，即每米长管段的沿程损失；Pa/m l管段长度；m局部损失： 在热水网路水力计算中，通常采用当量长度法计算局部阻力。当量长度法是将管段

7、的局部损失折合成相当长度的直管段。lRRlpjdj式中： 当量长度；m 局部阻力当量长度百分数；% dlj当量长度由局部损失名称和管径查表可得。各管段损失得出后可得主干线总压降。循环泵的选择 循环泵的选择主要是确定设计扬程和设计循环流量。 主干线循环泵扬程克服热力站二次侧阻力，设计流量为主干线总设计流量。rHH 式中： Hr热力站内部压力损失；Pa 选取泵时，应留有一定的余量，一般为10%。补水泵的选择 正常情况下，系统漏水量应为总水容量的0.1%0.5%，但选择补水泵时还需考虑到事故补水和系统初次充水，故必须加大补水量。hHHHsb3108 . 9)(式中： Hb系统补水点压力，一般用系统静

8、水压力值。Pa Hs补水泵进出水管阻力；Pa h补给水箱最低水位高出系统补水点的高度；m 补水点位置一般选在循环水泵入口处，此处系统压力较低。支线计算1 估算比摩阻lPRjzpj)1(式中： 支线管段的估算比摩阻；Pa/m 支线的资用压力；Pa/m 支线总长度；mpjRzPl2 实际比摩阻及管径 由估算比摩阻和计算流量查水力计算表可以确定实际比摩阻和管径。同时，对管径DN400mm的管道，控制其流速不得超过3.5m/s；对管径DN400mm的管道，控制其比摩阻不超过300Pa/m。3 支线实际压降 支线的实际压降计算方法与主线压降计算方法相同。4 支线泵的选取 支线变频泵的设计扬程为管路上压力

9、损失与用户压力损失之和。设计流量为支线设计流量。余量取10%。yHPH式中： P管路压力损失；Pa Hy用户压力损失；Pa 选取补水泵时，原则及计算方法与主干线相同。二 调节问题解决方案 分布式变频泵供热系统，为了充分节电，无论室内为双管系统还是单管系统在运行中应该采用质量并调的调节方式。在整个供暖季，随着室外气温变化，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约40%。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%。调节基本方式：调节基本公式在一定假设条件下的热水供暖调节基本公式：wnwnhghgttttttttGQ 带“”的符号表示在供暖室外计算温度 下的各种参数，以不带“”的符号表示在某一室外温度 下的各种参数。wtwtQQQQ/GGG/G式中： 相对供暖热负荷比； 相对流量比； 供、回水温度； 计算室内、外温度；hgtt ，wttn，从上式可以看出：),(hwgtttfQ )(wgtft)(whtft 供暖系统在供热过程中，在某一室外温度条件下，相应的采暖建筑热负荷是一定的。如果管网供回水温度能达到所要求的值，系统供暖热负荷就达到了要求。调节基本原理 在热力站进行的质量并调中，首先改变二次网循环水