分布式循环水泵供暖系统的设计

区域供热2010.4 期分布式循环水泵供暖系统的设计哈尔滨医科大学基建处白振宇哈尔滨热力规划设计研究院有限公司段立丰秦安市泰山城区热力有限公司王磊哈尔滨工程大学孙刚[摘 要]结合工程实例,介绍了分布式循环水泵供暖系统的设计方法,主要包括循环水泵的设计,补水系统的设计及系统水压困的绘制,最后进行了节能分析。经过实际运行,该系统在节能方面取得了很好的效果。[关键词]分布式循环泵供热系统设计 节能0引言预发展节能建筑热指标为45W/m',综合热指在传统的供暖系统设计中，通常仅在热标为51.3W/m?,采用分布式循环水泵供暖系源处设置循环水泵，其扬程根据最不利环路统,共建设31座换热站,供、回水设计温度为的阻力确定，各用户通过调节阀门消耗多余110C/70C,设计压力1.6MPa。热源建设与热的资用压头来进行流量分配，这样会在运行负荷相对应，最终规模为3台70MW热水锅时存在过多的无效电耗。为解决这一问题,我炉。们采用了分布式循环水泵的设计，取消了独2系统设计立的热网循环泵，热源处设置的循环泵的功本文只说明分布式循环水泵供暖系统中能是承担热源内部的水循环，而换热站内的对热源循环泵、换热站内一级网侧循环泵循环泵既有承担热网循环泵的热媒输送功及补水系统的设计,不涉及对其他部分的设能，又有在热用户建立必要的资用压头的功计。能,并能通过变频装置实现变流量调节。此设2.1热源循环泵 设计计基本.上消除了无效电耗，不用安装电动调热源循环泵的选择，重点是确定设计扬节阀,减少了初投资。在实际运行中该系统不程,即热源内部水循环系统的总压力损失,一但降低了能耗,而且利于热网水力平衡,取得般取12~15m。而设计流量的确定与传统设计了很好的效果。方法相同,即为供暧系统的总设计流量,其值1工程概况取决于供暖系统总热负荷和供、回水的设计该工程为泰安市东部区域集中供热工温度中国煤化工怀需要增加余程,规划总供暖面积389.8万m2,其中现有非量系YHCNMHG节能建筑热指标为63W/m2,现有节能建筑和2.2换热站一级网循环泵设计-29-区域供热2010.4 期换热站内的-级网变频循环泵设置在回入口处,换热站内不设补水泵;若换热站存在水管上,这样可以不需要采用高温水泵,减少高区供热，则需要在换热站内设高区补水泵初投资。选择2台循环泵同时使用不设备和补给水箱,若二级网高区失水,则先将二级用,均为变频,单台泵的流量按设计流量的网低区回水引入补给水箱，最后经由补给水60%. ,扬程按设计扬程100%选型,设计扬程泵加压给二级网高区补水，避免一级网高温为从热源至该换热站的供、回水沿程阻力损回水直接进人水箱,损坏水箱。需要强调的是失与站内损失之和,应根据水力计算确定。运“一补二”方式需要在热源处设置补水泵,本行初期和末期只启动一台泵，最冷月时同时工程中热源内两台补水泵均采用变频，为双启动2台并保证同频运行，若此时一台泵发变频自动补水控制系统，补水泵的选型依照生事故,根据水泵特性曲线,另一台泵的流远期规划并考虑同时使用系数，以节约初投量和扬程仍可满足事故状态下的供热量保资。补水流量按- -级网流量的3%考虑,扬程证率。根据实际运行静压线计算。现以最不利用户22号换热站为例,采暖3系统水压图的绘制面积0000m2,地热采暧且均为节能建筑,采本工程共建设31个换热站,绘制其系统暖负荷为:水压图首先确定系统的静压线，静压线的确定需保证系统不汽化、不倒空、不超压。本工Q=. 2000x04 -=900kW(1)1000程采用分布式回水加压设计，静压线分为控设置两台循环水泵,均为变频,单台泵流制静压线和实际静压线。量为设计流量的60%，扬程为设计扬程的控制静压线的确定:以热源首站标高为100%。基准标高+0.0m，考虑到热源供热参数为单台一级网循环泵设计流量为:1109C/70C运行,110C水汽化压力4.6m, 最高G=100270.86x900- x60%=11.61t/h (2)处热力站比循环水泵出口高26.4m,换热站充水高度4m,另外考虑3~5m富裕值,可以确定-级网循环泵扬程为:本工程控制静压线为40m。H=H.+H,(3)实际静压线的确定:控制静压线与最不H一级网循环泵的扬程,m;利环路供水管压力损失及换热站内的压力损H,---网路主干线供、 回水管的压力损失之和,为实际静压线高度。表1给出了由水失,根据水力计算得H.=49.76m力计算得到的各站沿程阻力损失及流量,其H,一-换热站站内阻力损失， 取15m,中最不利环路供水管压力损失为24.88m,换则:热站内的压力损失15m,可以确定本工程实H=49.76+15=64.76m际静压线为79.88m。单台一级网循环泵选型参数取整为,流取热源内部水循环系统的总压力损失为量:12th,扬程:65m15m,结合传统水压图绘制方法即可画出该系2.3关于系统补水统主干线水压图,见图1。本工程为间接连接系统，补水主要采用4系统的节能分析“-补二”方式。系统的特点是回水压力比供本文对该系统的节能分析主要与传统的水高,若换热站只有低区供热,则可以通过在设中国煤化工分别计算传统供一级网回水与二级网回水之间设置连通管来MHC N M H G和分布式系统的实现补水定压，定压点为二级网循环水泵吸循环泵轴功率Pm。- 30-区域供热2010.4 期表1热力系统水力计算表120110104.76换热站供暖面积与热源 总沿程阻力 流量100|。94.88编号m距离m损失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北支于线000m2000m300m[⑥至624000193539.2257180m 795m中340m 360m]85m 755m 300m 485m720000153017.6421.4850000104511.4853.6悬西支干线三!四至01 j至 ⑨②30000047.3364图1热力系统主干线水压图65000112521.5870.75057.84假设系统供回水管道完全对称,共有j个124300031.6647.1用户,第j个热用户为最不利热用户,各热13240000164029.34用户的资用压头相等，根据特兰根定律，1423000035.54246则传统供暖系统热源循环泵轴功率P,的1:42.1计算式为:2.73qh10000202023.88(4)°10001700000247528.86107其中,H=Qh,+Qh,+Hs18200000290030.281449P.-传统供暧系统热源循环泵的轴功41.32率,kW20314046.727:q一热源循环泵的流量,m/hH一热源 循环泵的扬程,m40.54321-热源循环泵的效率,取70%22354549.76Oh,-热源内 的压力损失,取15m2:41010.96Qh._--换热站内 的压力损失,取15m148019.78214H一最不利环路 总沿程阻力损失,m141018.26由表1可知,q=5495.2m/h,H=79.76m,代26149518.84人式(4) ,计算得P.≈1709.4kW10000020.54当采用分布式系统设计时，除分支点外各管段中间无变径，零压差点位于热源出口28221029.16处。此时热源循环泵提供的扬程只用于克服2940000245031.8442.9热酒中国煤化工环泵总的轴功率3(260033.9为肃YHCNMHG循环泵的轴功率3113000037.7139P.的总和。-31-区域供热2010.4期pP_=- 2.73q(Oh+H) .(5)5结论“ 1000m该工程于2009年11月末已经投入运行P一分布式系统循环泵的轴功率,kW换热站6座,取得了很好的节电效果。通过总q一热源循环泵的流 量, m2/h结得到以下几点结论:qr第i个换热站循环泵的流量,m.(1)对于分布式循环水泵系统,热用户越H一第i个换热站 与热源之间的总沿多、流量越大、供热距离越长,节能效果越好,程阻力损失,取70%节能率越大。但是当热用户数目- -定时,流量η循环泵 的效率,取15m改变,节能率不变。另外需要注意的是,本系n-热用户总数统运行时实际静压线较高，造成热源补水泵△h,--热源内的压力损失 ,取15m扬程较大,耗电量增加,但是只占总耗电量的Oh,-换热站内 的压力损失,取15m- -小部分,影响不大。.又根据表1,计算得P_≈1286.35kW(2)零压差点位于热源出口处时,系统的节能423kW,节电率β=P-P=节能率最高,与供暖系统的供热规模、热负荷P分布系统形式都是无关的。但是实际工程中1709.4-1286.35 ~24.75%对于规模较大的热网,换热站数量较多,为了1709.4节省初投资可以考虑零压差点位移，但是节以上分析中计算流量是按供、回水温度能率会降低，零压差点的具体位置应通过技为110C/70C时的取值,但是实际运行时需要术经济分析确定4。进行运行调节,各站的流量会发生变化。因此(3)分布式循环水泵的方案基本上消除整个采暖期中计算循环水泵的实际轴功率了无效电耗,没有多余的资用压头需要节流,时，计算流量还要在设计流量上乘以平均系不需要采用电动调节阀。各换热站- -级网流.数k。量通过各换热站内分布式回水加压泵的变频装置调节,节约了投资,但是实际工程中不可k=与-(6)能完全消除无效电耗，因此在站内可以设置tnm-t.h-采暖室内设计温度,取18C手动调节阀作为变频水泵调节能力的补充,n采暖期室外平均温度,取-3C有利于热网的水力稳定性。1~采暖期室外计算温度,取1= _99参考文献k=0.78,又根据式(4)和(5)及表1,得传统供暖系统热源循环泵的实际轴功率[1]王红霞石兆玉,李德英分布式变频供热输配系统的应用研究[J].区城供热,2005,(1);31- -38.P.'=1333.3kW分布式系统循环泵的实际轴功率Pm'=[2]李鹏,方修睦,张鹏.多级循环泵供暖系统节能分析[J].煤气与热力,2008,28(10):A15-A18.1003.35kW[3]王艾,邹平华,方修睦.单热源枝状热网分布式水节能330kW，节电率β'=P=泵系统的节能率分析[J]. 暖通空调,2008,38(11):13-16.33.1030.3 ~24.75%,数值不变。中国煤化化工暂环水泵节能问题1333.3YHCNMHG-68.-32 -