區(qū)域供熱2010.4 期分布式循環(huán)水泵供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)哈爾濱醫(yī)科大學(xué)基建處白振宇哈爾濱熱力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司段立豐秦安市泰山城區(qū)熱力有限公司王磊哈爾濱工程大學(xué)孫剛[摘 要]結(jié)合工程實(shí)例,介紹了分布式循環(huán)水泵供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,主要包括循環(huán)水泵的設(shè)計(jì),補(bǔ)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及系統(tǒng)水壓困的繪制,最后進(jìn)行了節(jié)能分析。經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行,該系統(tǒng)在節(jié)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(tǒng)設(shè)計(jì) 節(jié)能0引言預(yù)發(fā)展節(jié)能建筑熱指標(biāo)為45W/m',綜合熱指在傳統(tǒng)的供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常僅在熱標(biāo)為51.3W/m?,采用分布式循環(huán)水泵供暖系源處設(shè)置循環(huán)水泵，其揚(yáng)程根據(jù)最不利環(huán)路統(tǒng),共建設(shè)31座換熱站,供、回水設(shè)計(jì)溫度為的阻力確定，各用戶通過調(diào)節(jié)閥門消耗多余110C/70C,設(shè)計(jì)壓力1.6MPa。熱源建設(shè)與熱的資用壓頭來進(jìn)行流量分配，這樣會(huì)在運(yùn)行負(fù)荷相對(duì)應(yīng)，最終規(guī)模為3臺(tái)70MW熱水鍋時(shí)存在過多的無效電耗。為解決這一問題,我爐。們采用了分布式循環(huán)水泵的設(shè)計(jì)，取消了獨(dú)2系統(tǒng)設(shè)計(jì)立的熱網(wǎng)循環(huán)泵，熱源處設(shè)置的循環(huán)泵的功本文只說明分布式循環(huán)水泵供暖系統(tǒng)中能是承擔(dān)熱源內(nèi)部的水循環(huán)，而換熱站內(nèi)的對(duì)熱源循環(huán)泵、換熱站內(nèi)一級(jí)網(wǎng)側(cè)循環(huán)泵循環(huán)泵既有承擔(dān)熱網(wǎng)循環(huán)泵的熱媒輸送功及補(bǔ)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì),不涉及對(duì)其他部分的設(shè)能，又有在熱用戶建立必要的資用壓頭的功計(jì)。能,并能通過變頻裝置實(shí)現(xiàn)變流量調(diào)節(jié)。此設(shè)2.1熱源循環(huán)泵 設(shè)計(jì)計(jì)基本.上消除了無效電耗，不用安裝電動(dòng)調(diào)熱源循環(huán)泵的選擇，重點(diǎn)是確定設(shè)計(jì)揚(yáng)節(jié)閥,減少了初投資。在實(shí)際運(yùn)行中該系統(tǒng)不程,即熱源內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng)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(shè)計(jì)流量的確定與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)了很好的效果。方法相同,即為供曖系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)流量,其值1工程概況取決于供暖系統(tǒng)總熱負(fù)荷和供、回水的設(shè)計(jì)該工程為泰安市東部區(qū)域集中供熱工溫度中國(guó)煤化工懷需要增加余程,規(guī)劃總供暖面積389.8萬m2,其中現(xiàn)有非量系YHCNMHG節(jié)能建筑熱指標(biāo)為63W/m2,現(xiàn)有節(jié)能建筑和2.2換熱站一級(jí)網(wǎng)循環(huán)泵設(shè)計(jì)-29-區(qū)域供熱2010.4 期換熱站內(nèi)的-級(jí)網(wǎng)變頻循環(huán)泵設(shè)置在回入口處,換熱站內(nèi)不設(shè)補(bǔ)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(qū)供熱，則需要在換熱站內(nèi)設(shè)高區(qū)補(bǔ)水泵初投資。選擇2臺(tái)循環(huán)泵同時(shí)使用不設(shè)備和補(bǔ)給水箱,若二級(jí)網(wǎng)高區(qū)失水,則先將二級(jí)用,均為變頻,單臺(tái)泵的流量按設(shè)計(jì)流量的網(wǎng)低區(qū)回水引入補(bǔ)給水箱，最后經(jīng)由補(bǔ)給水60%. ,揚(yáng)程按設(shè)計(jì)揚(yáng)程100%選型,設(shè)計(jì)揚(yáng)程泵加壓給二級(jí)網(wǎng)高區(qū)補(bǔ)水，避免一級(jí)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(qiáng)調(diào)的是失與站內(nèi)損失之和,應(yīng)根據(jù)水力計(jì)算確定。運(yùn)“一補(bǔ)二”方式需要在熱源處設(shè)置補(bǔ)水泵,本行初期和末期只啟動(dòng)一臺(tái)泵，最冷月時(shí)同時(shí)工程中熱源內(nèi)兩臺(tái)補(bǔ)水泵均采用變頻，為雙啟動(dòng)2臺(tái)并保證同頻運(yùn)行，若此時(shí)一臺(tái)泵發(fā)變頻自動(dòng)補(bǔ)水控制系統(tǒng)，補(bǔ)水泵的選型依照生事故,根據(jù)水泵特性曲線,另一臺(tái)泵的流遠(yuǎn)期規(guī)劃并考慮同時(shí)使用系數(shù)，以節(jié)約初投量和揚(yáng)程仍可滿足事故狀態(tài)下的供熱量保資。補(bǔ)水流量按- -級(jí)網(wǎng)流量的3%考慮,揚(yáng)程證率。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行靜壓線計(jì)算?，F(xiàn)以最不利用戶22號(hào)換熱站為例,采暖3系統(tǒng)水壓圖的繪制面積0000m2,地?zé)岵蓵崆揖鶠楣?jié)能建筑,采本工程共建設(shè)31個(gè)換熱站,繪制其系統(tǒng)暖負(fù)荷為:水壓圖首先確定系統(tǒng)的靜壓線，靜壓線的確定需保證系統(tǒng)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(shè)計(jì)，靜壓線分為控設(shè)置兩臺(tái)循環(huán)水泵,均為變頻,單臺(tái)泵流制靜壓線和實(shí)際靜壓線。量為設(shè)計(jì)流量的60%，揚(yáng)程為設(shè)計(jì)揚(yáng)程的控制靜壓線的確定:以熱源首站標(biāo)高為100%。基準(zhǔn)標(biāo)高+0.0m，考慮到熱源供熱參數(shù)為單臺(tái)一級(jí)網(wǎng)循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量為:1109C/70C運(yùn)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(jí)網(wǎng)循環(huán)泵揚(yáng)程為:本工程控制靜壓線為40m。H=H.+H,(3)實(shí)際靜壓線的確定:控制靜壓線與最不H一級(jí)網(wǎng)循環(huán)泵的揚(yáng)程,m;利環(huán)路供水管壓力損失及換熱站內(nèi)的壓力損H,---網(wǎng)路主干線供、 回水管的壓力損失之和,為實(shí)際靜壓線高度。表1給出了由水失,根據(jù)水力計(jì)算得H.=49.76m力計(jì)算得到的各站沿程阻力損失及流量,其H,一-換熱站站內(nèi)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(nèi)的壓力損失15m,可以確定本工程實(shí)H=49.76+15=64.76m際靜壓線為79.88m。單臺(tái)一級(jí)網(wǎng)循環(huán)泵選型參數(shù)取整為,流取熱源內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng)的總壓力損失為量:12th,揚(yáng)程:65m15m,結(jié)合傳統(tǒng)水壓圖繪制方法即可畫出該系2.3關(guān)于系統(tǒng)補(bǔ)水統(tǒng)主干線水壓圖,見圖1。本工程為間接連接系統(tǒng)，補(bǔ)水主要采用4系統(tǒng)的節(jié)能分析“-補(bǔ)二”方式。系統(tǒng)的特點(diǎn)是回水壓力比供本文對(duì)該系統(tǒng)的節(jié)能分析主要與傳統(tǒng)的水高,若換熱站只有低區(qū)供熱,則可以通過在設(shè)中國(guó)煤化工分別計(jì)算傳統(tǒng)供一級(jí)網(wǎng)回水與二級(jí)網(wǎng)回水之間設(shè)置連通管來MHC N M H G和分布式系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水定壓，定壓點(diǎn)為二級(jí)網(wǎng)循環(huán)水泵吸循環(huán)泵軸功率Pm。- 30-區(qū)域供熱2010.4 期表1熱力系統(tǒng)水力計(jì)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(hào)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000m2000m300m[⑥至624000193539.2257180m 795m中340m 360m]85m 755m 300m 485m720000153017.6421.4850000104511.4853.6懸西支干線三!四至01 j至 ⑨②30000047.3364圖1熱力系統(tǒng)主干線水壓圖65000112521.5870.75057.84假設(shè)系統(tǒng)供回水管道完全對(duì)稱,共有j個(gè)124300031.6647.1用戶,第j個(gè)熱用戶為最不利熱用戶,各熱13240000164029.34用戶的資用壓頭相等，根據(jù)特蘭根定律，1423000035.54246則傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)熱源循環(huán)泵軸功率P,的1:42.1計(jì)算式為:2.73qh10000202023.88(4)°10001700000247528.86107其中,H=Qh,+Qh,+Hs18200000290030.281449P.-傳統(tǒng)供曖系統(tǒng)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(yáng)程,m40.54321-熱源循環(huán)泵的效率,取70%22354549.76Oh,-熱源內(nèi) 的壓力損失,取15m2:41010.96Qh._--換熱站內(nèi) 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(jì)算得P.≈1709.4kW10000020.54當(dāng)采用分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除分支點(diǎn)外各管段中間無變徑，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(yáng)程只用于克服2940000245031.8442.9熱酒中國(guó)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(qū)域供熱2010.4期pP_=- 2.73q(Oh+H) .(5)5結(jié)論“ 1000m該工程于2009年11月末已經(jīng)投入運(yùn)行P一分布式系統(tǒng)循環(huán)泵的軸功率,kW換熱站6座,取得了很好的節(jié)電效果。通過總q一熱源循環(huán)泵的流 量, m2/h結(jié)得到以下幾點(diǎn)結(jié)論:qr第i個(gè)換熱站循環(huán)泵的流量,m.(1)對(duì)于分布式循環(huán)水泵系統(tǒng),熱用戶越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(zhǎng),節(jié)能效果越好,程阻力損失,取70%節(jié)能率越大。但是當(dāng)熱用戶數(shù)目- -定時(shí),流量η循環(huán)泵 的效率,取15m改變,節(jié)能率不變。另外需要注意的是,本系n-熱用戶總數(shù)統(tǒng)運(yùn)行時(shí)實(shí)際靜壓線較高，造成熱源補(bǔ)水泵△h,--熱源內(nèi)的壓力損失 ,取15m揚(yáng)程較大,耗電量增加,但是只占總耗電量的Oh,-換熱站內(nèi) 的壓力損失,取15m- -小部分,影響不大。.又根據(jù)表1,計(jì)算得P_≈1286.35kW(2)零壓差點(diǎn)位于熱源出口處時(shí),系統(tǒng)的節(jié)能423kW,節(jié)電率β=P-P=節(jié)能率最高,與供暖系統(tǒng)的供熱規(guī)模、熱負(fù)荷P分布系統(tǒng)形式都是無關(guān)的。但是實(shí)際工程中1709.4-1286.35 ~24.75%對(duì)于規(guī)模較大的熱網(wǎng),換熱站數(shù)量較多,為了1709.4節(jié)省初投資可以考慮零壓差點(diǎn)位移，但是節(jié)以上分析中計(jì)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(yīng)通過技為110C/70C時(shí)的取值,但是實(shí)際運(yùn)行時(shí)需要術(shù)經(jīng)濟(jì)分析確定4。進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié),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(jì)算循環(huán)水泵的實(shí)際軸功率了無效電耗,沒有多余的資用壓頭需要節(jié)流,時(shí)，計(jì)算流量還要在設(shè)計(jì)流量上乘以平均系不需要采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。各換熱站- -級(jí)網(wǎng)流.數(shù)k。量通過各換熱站內(nèi)分布式回水加壓泵的變頻裝置調(diào)節(jié),節(jié)約了投資,但是實(shí)際工程中不可k=與-(6)能完全消除無效電耗，因此在站內(nèi)可以設(shè)置tnm-t.h-采暖室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度,取18C手動(dòng)調(diào)節(jié)閥作為變頻水泵調(diào)節(jié)能力的補(bǔ)充,n采暖期室外平均溫度,取-3C有利于熱網(wǎng)的水力穩(wěn)定性。1~采暖期室外計(jì)算溫度,取1= _99參考文獻(xiàn)k=0.78,又根據(jù)式(4)和(5)及表1,得傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)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(tǒng)的應(yīng)用研究[J].區(qū)城供熱,2005,(1);31- -38.P.'=1333.3kW分布式系統(tǒng)循環(huán)泵的實(shí)際軸功率Pm'=[2]李鵬,方修睦,張鵬.多級(jí)循環(huán)泵供暖系統(tǒng)節(jié)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(jié)能330kW，節(jié)電率β'=P=泵系統(tǒng)的節(jié)能率分析[J]. 暖通空調(diào),2008,38(11):13-16.33.1030.3 ~24.75%,數(shù)值不變。中國(guó)煤化化工暫環(huán)水泵節(jié)能問題1333.3YHCNMHG-68.-32 -