分布式循環(huán)水泵供暖系統的設計

區域供熱2010.4 期分布式循環(huán)水泵供暖系統的設計哈爾濱醫科大學(xué)基建處白振宇哈爾濱熱力規劃設計研究院有限公司段立豐秦安市泰山城區熱力有限公司王磊哈爾濱工程大學(xué)孫剛[摘 要]結合工程實(shí)例,介紹了分布式循環(huán)水泵供暖系統的設計方法,主要包括循環(huán)水泵的設計,補水系統的設計及系統水壓困的繪制,最后進(jìn)行了節能分析。經(jīng)過(guò)實(shí)際運行,該系統在節能方面取得了很好的效果。[關(guān)鍵詞]分布式循環(huán)泵供熱系統設計 節能0引言預發(fā)展節能建筑熱指標為45W/m',綜合熱指在傳統的供暖系統設計中，通常僅在熱標為51.3W/m?,采用分布式循環(huán)水泵供暖系源處設置循環(huán)水泵，其揚程根據最不利環(huán)路統,共建設31座換熱站,供、回水設計溫度為的阻力確定，各用戶(hù)通過(guò)調節閥門(mén)消耗多余110C/70C,設計壓力1.6MPa。熱源建設與熱的資用壓頭來(lái)進(jìn)行流量分配，這樣會(huì )在運行負荷相對應，最終規模為3臺70MW熱水鍋時(shí)存在過(guò)多的無(wú)效電耗。為解決這一問(wèn)題,我爐。們采用了分布式循環(huán)水泵的設計，取消了獨2系統設計立的熱網(wǎng)循環(huán)泵，熱源處設置的循環(huán)泵的功本文只說(shuō)明分布式循環(huán)水泵供暖系統中能是承擔熱源內部的水循環(huán)，而換熱站內的對熱源循環(huán)泵、換熱站內一級網(wǎng)側循環(huán)泵循環(huán)泵既有承擔熱網(wǎng)循環(huán)泵的熱媒輸送功及補水系統的設計,不涉及對其他部分的設能，又有在熱用戶(hù)建立必要的資用壓頭的功計。能,并能通過(guò)變頻裝置實(shí)現變流量調節。此設2.1熱源循環(huán)泵 設計計基本.上消除了無(wú)效電耗，不用安裝電動(dòng)調熱源循環(huán)泵的選擇，重點(diǎn)是確定設計揚節閥,減少了初投資。在實(shí)際運行中該系統不程,即熱源內部水循環(huán)系統的總壓力損失,一但降低了能耗,而且利于熱網(wǎng)水力平衡,取得般取12~15m。而設計流量的確定與傳統設計了很好的效果。方法相同,即為供曖系統的總設計流量,其值1工程概況取決于供暖系統總熱負荷和供、回水的設計該工程為泰安市東部區域集中供熱工溫度中國煤化工懷需要增加余程,規劃總供暖面積389.8萬(wàn)m2,其中現有非量系YHCNMHG節能建筑熱指標為63W/m2,現有節能建筑和2.2換熱站一級網(wǎng)循環(huán)泵設計-29-區域供熱2010.4 期換熱站內的-級網(wǎng)變頻循環(huán)泵設置在回入口處,換熱站內不設補水泵;若換熱站存在水管上,這樣可以不需要采用高溫水泵,減少高區供熱，則需要在換熱站內設高區補水泵初投資。選擇2臺循環(huán)泵同時(shí)使用不設備和補給水箱,若二級網(wǎng)高區失水,則先將二級用,均為變頻,單臺泵的流量按設計流量的網(wǎng)低區回水引入補給水箱，最后經(jīng)由補給水60%. ,揚程按設計揚程100%選型,設計揚程泵加壓給二級網(wǎng)高區補水，避免一級網(wǎng)高溫為從熱源至該換熱站的供、回水沿程阻力損回水直接進(jìn)人水箱,損壞水箱。需要強調的是失與站內損失之和,應根據水力計算確定。運“一補二”方式需要在熱源處設置補水泵,本行初期和末期只啟動(dòng)一臺泵，最冷月時(shí)同時(shí)工程中熱源內兩臺補水泵均采用變頻，為雙啟動(dòng)2臺并保證同頻運行，若此時(shí)一臺泵發(fā)變頻自動(dòng)補水控制系統，補水泵的選型依照生事故,根據水泵特性曲線(xiàn),另一臺泵的流遠期規劃并考慮同時(shí)使用系數，以節約初投量和揚程仍可滿(mǎn)足事故狀態(tài)下的供熱量保資。補水流量按- -級網(wǎng)流量的3%考慮,揚程證率。根據實(shí)際運行靜壓線(xiàn)計算?，F以最不利用戶(hù)22號換熱站為例,采暖3系統水壓圖的繪制面積0000m2,地熱采曖且均為節能建筑,采本工程共建設31個(gè)換熱站,繪制其系統暖負荷為:水壓圖首先確定系統的靜壓線(xiàn)，靜壓線(xiàn)的確定需保證系統不汽化、不倒空、不超壓。本工Q=. 2000x04 -=900kW(1)1000程采用分布式回水加壓設計，靜壓線(xiàn)分為控設置兩臺循環(huán)水泵,均為變頻,單臺泵流制靜壓線(xiàn)和實(shí)際靜壓線(xiàn)。量為設計流量的60%，揚程為設計揚程的控制靜壓線(xiàn)的確定:以熱源首站標高為100%?；鶞蕵烁?0.0m，考慮到熱源供熱參數為單臺一級網(wǎng)循環(huán)泵設計流量為:1109C/70C運行,110C水汽化壓力4.6m, 最高G=100270.86x900- x60%=11.61t/h (2)處熱力站比循環(huán)水泵出口高26.4m,換熱站充水高度4m,另外考慮3~5m富裕值,可以確定-級網(wǎng)循環(huán)泵揚程為:本工程控制靜壓線(xiàn)為40m。H=H.+H,(3)實(shí)際靜壓線(xiàn)的確定:控制靜壓線(xiàn)與最不H一級網(wǎng)循環(huán)泵的揚程,m;利環(huán)路供水管壓力損失及換熱站內的壓力損H,---網(wǎng)路主干線(xiàn)供、 回水管的壓力損失之和,為實(shí)際靜壓線(xiàn)高度。表1給出了由水失,根據水力計算得H.=49.76m力計算得到的各站沿程阻力損失及流量,其H,一-換熱站站內阻力損失， 取15m,中最不利環(huán)路供水管壓力損失為24.88m,換則:熱站內的壓力損失15m,可以確定本工程實(shí)H=49.76+15=64.76m際靜壓線(xiàn)為79.88m。單臺一級網(wǎng)循環(huán)泵選型參數取整為,流取熱源內部水循環(huán)系統的總壓力損失為量:12th,揚程:65m15m,結合傳統水壓圖繪制方法即可畫(huà)出該系2.3關(guān)于系統補水統主干線(xiàn)水壓圖,見(jiàn)圖1。本工程為間接連接系統，補水主要采用4系統的節能分析“-補二”方式。系統的特點(diǎn)是回水壓力比供本文對該系統的節能分析主要與傳統的水高,若換熱站只有低區供熱,則可以通過(guò)在設中國煤化工分別計算傳統供一級網(wǎng)回水與二級網(wǎng)回水之間設置連通管來(lái)MHC N M H G和分布式系統的實(shí)現補水定壓，定壓點(diǎn)為二級網(wǎng)循環(huán)水泵吸循環(huán)泵軸功率Pm。- 30-區域供熱2010.4 期表1熱力系統水力計算表120110104.76換熱站供暖面積與熱源 總沿程阻力 流量100|。94.88編號m距離m損失mH2Oth301700002302.88750.79.888870{S67.946759.64.352.9464.0559.6159.22 5526000050|49.05'4.61144.22403300005806.32.140-⑥⑦⑦⑨@30|4170000155516.06182580000149015.2885.715000北支于線(xiàn)000m2000m300m[⑥至624000193539.2257180m 795m中340m 360m]85m 755m 300m 485m720000153017.6421.4850000104511.4853.6懸西支干線(xiàn)三!四至01 j至 ⑨②30000047.3364圖1熱力系統主干線(xiàn)水壓圖65000112521.5870.75057.84假設系統供回水管道完全對稱(chēng),共有j個(gè)124300031.6647.1用戶(hù),第j個(gè)熱用戶(hù)為最不利熱用戶(hù),各熱13240000164029.34用戶(hù)的資用壓頭相等，根據特蘭根定律，1423000035.54246則傳統供暖系統熱源循環(huán)泵軸功率P,的1:42.1計算式為:2.73qh10000202023.88(4)°10001700000247528.86107其中,H=Qh,+Qh,+Hs18200000290030.281449P.-傳統供曖系統熱源循環(huán)泵的軸功41.32率,kW20314046.727:q一熱源循環(huán)泵的流量,m/hH一熱源 循環(huán)泵的揚程,m40.54321-熱源循環(huán)泵的效率,取70%22354549.76Oh,-熱源內 的壓力損失,取15m2:41010.96Qh._--換熱站內 的壓力損失,取15m148019.78214H一最不利環(huán)路 總沿程阻力損失,m141018.26由表1可知,q=5495.2m/h,H=79.76m,代26149518.84人式(4) ,計算得P.≈1709.4kW10000020.54當采用分布式系統設計時(shí)，除分支點(diǎn)外各管段中間無(wú)變徑，零壓差點(diǎn)位于熱源出口28221029.16處。此時(shí)熱源循環(huán)泵提供的揚程只用于克服2940000245031.8442.9熱酒中國煤化工環(huán)泵總的軸功率3(260033.9為肅YHCNMHG循環(huán)泵的軸功率3113000037.7139P.的總和。-31-區域供熱2010.4期pP_=- 2.73q(Oh+H) .(5)5結論“ 1000m該工程于2009年11月末已經(jīng)投入運行P一分布式系統循環(huán)泵的軸功率,kW換熱站6座,取得了很好的節電效果。通過(guò)總q一熱源循環(huán)泵的流 量, m2/h結得到以下幾點(diǎn)結論:qr第i個(gè)換熱站循環(huán)泵的流量,m.(1)對于分布式循環(huán)水泵系統,熱用戶(hù)越H一第i個(gè)換熱站 與熱源之間的總沿多、流量越大、供熱距離越長(cháng),節能效果越好,程阻力損失,取70%節能率越大。但是當熱用戶(hù)數目- -定時(shí),流量η循環(huán)泵 的效率,取15m改變,節能率不變。另外需要注意的是,本系n-熱用戶(hù)總數統運行時(shí)實(shí)際靜壓線(xiàn)較高，造成熱源補水泵△h,--熱源內的壓力損失 ,取15m揚程較大,耗電量增加,但是只占總耗電量的Oh,-換熱站內 的壓力損失,取15m- -小部分,影響不大。.又根據表1,計算得P_≈1286.35kW(2)零壓差點(diǎn)位于熱源出口處時(shí),系統的節能423kW,節電率β=P-P=節能率最高,與供暖系統的供熱規模、熱負荷P分布系統形式都是無(wú)關(guān)的。但是實(shí)際工程中1709.4-1286.35 ~24.75%對于規模較大的熱網(wǎng),換熱站數量較多,為了1709.4節省初投資可以考慮零壓差點(diǎn)位移，但是節以上分析中計算流量是按供、回水溫度能率會(huì )降低，零壓差點(diǎn)的具體位置應通過(guò)技為110C/70C時(shí)的取值,但是實(shí)際運行時(shí)需要術(shù)經(jīng)濟分析確定4。進(jìn)行運行調節,各站的流量會(huì )發(fā)生變化。因此(3)分布式循環(huán)水泵的方案基本上消除整個(gè)采暖期中計算循環(huán)水泵的實(shí)際軸功率了無(wú)效電耗,沒(méi)有多余的資用壓頭需要節流,時(shí)，計算流量還要在設計流量上乘以平均系不需要采用電動(dòng)調節閥。各換熱站- -級網(wǎng)流.數k。量通過(guò)各換熱站內分布式回水加壓泵的變頻裝置調節,節約了投資,但是實(shí)際工程中不可k=與-(6)能完全消除無(wú)效電耗，因此在站內可以設置tnm-t.h-采暖室內設計溫度,取18C手動(dòng)調節閥作為變頻水泵調節能力的補充,n采暖期室外平均溫度,取-3C有利于熱網(wǎng)的水力穩定性。1~采暖期室外計算溫度,取1= _99參考文獻k=0.78,又根據式(4)和(5)及表1,得傳統供暖系統熱源循環(huán)泵的實(shí)際軸功率[1]王紅霞石兆玉,李德英分布式變頻供熱輸配系統的應用研究[J].區城供熱,2005,(1);31- -38.P.'=1333.3kW分布式系統循環(huán)泵的實(shí)際軸功率Pm'=[2]李鵬,方修睦,張鵬.多級循環(huán)泵供暖系統節能分析[J].煤氣與熱力,2008,28(10):A15-A18.1003.35kW[3]王艾,鄒平華,方修睦.單熱源枝狀熱網(wǎng)分布式水節能330kW，節電率β'=P=泵系統的節能率分析[J]. 暖通空調,2008,38(11):13-16.33.1030.3 ~24.75%,數值不變。中國煤化化工暫環(huán)水泵節能問(wèn)題1333.3YHCNMHG-68.-32 -