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技術文章

分布式混水機組供熱和傳統供熱系統比較分析

時間:2020-2-25 9:19:54   作者:智慧供熱iheating   來源:注冊   評論:0
內容摘要:分布式混水泵連接方式的另一優勢,是能靈活適應熱用戶的各種不同采暖方式的需求。近年來,除散熱器采暖方式外,空調熱風采暖,地板輻射采暖等形式大量涌現。散熱器采暖需要較高的二次網設計供水溫度...

分布式混水機組供熱方式和傳統供熱系統比較分析


分布式混水機組在供熱系統的應用:

供熱外管網與熱用戶的連接方式一般分為兩種:間接連接和直接連接。其中間接連接比較常見的是在換熱站或熱用戶入口處采用板式換熱器換熱機組進行熱交換,這種方式需要建造專門的換熱站機房,設備和土建方面投資比較大。直接連接又分為三種:

1無混合裝置連接,即外網的熱水直接進入到供熱系統再輸送到用戶家里,這種適用于小的供熱系統,應用條件受限制;

2裝水噴射器的直接連接,這種方式構造簡單,但要求供回水之間有一定的壓差;

3裝混合水泵的直接連接,這種形式需要增加混合水泵,會消耗一定的電能。隨著變頻水泵的普及應用,這種方式的優勢正在顯現,目前國內已經有很多供熱系統采用這種連接方式。混合水泵的直接連接也叫做混水系統。

混水系統的原理:混水系統一般設置在各建筑單元熱力入口的地下室里,其原理是把從用戶端出來的回水通過混水旁通管與從供熱外網來的二次供水進行混合。

混水系統主要形式: 
1二次網水泵安裝在供水管,用戶端水泵安裝在回水管上。

2 二次網水泵安裝在供水管,用戶端水泵安裝在供水管上。

3二次網水泵安裝在回水管,用戶端水泵安裝在回水管上。

4 二次網水泵安裝在回水管,用戶端水泵安裝在供水管上。

混合后的水經循環泵輸送再進入用戶進行供熱,如此循環,將大溫差小流量的熱水,轉換為適合二次網的小溫差大流量的熱水。

分布式混水機組-分布式混水供熱系統主要形式


分布式混水泵連接方式的另一優勢,是能靈活適應熱用戶的各種不同采暖方式的需求。近年來,除散熱器采暖方式外,空調熱風采暖,地板輻射采暖等形式大量涌現。散熱器采暖需要較高的二次網設計供水溫度(一般應在85℃以上, 供、回水設計溫差為20~25℃);空調熱風采暖,二次網供、回水設計溫度為60/50℃;地板輻射采暖,二次網供、回水溫度以45~50/35~40℃為宜。供熱信息網了解到對于分布式混水泵系統,只要改變不同的混合比(二次網混水量與一次網供水量之比),就能很方便地實現上述各種不同采暖形式的參數要求。

分布式混水泵系統的上述優點, 對于分布式循環水泵的間接連接系統(通過板換實現)也同樣能夠實現,但后者的初投資比前者大,這是分布式混水泵系統的又一重要優勢。

混水連接系統有如下特性存在:

(1)當旁通混水泵運行時,混水系統的混合比為變量,混水泵轉速愈高,混合比u 值愈大。這是因為當混水泵起混水作用時,二次網(含混水旁通管)回路S總增加,導致一次網循環流量G1g減少;混水泵轉速愈高,S總增加愈多,G1g減少愈多,Gh增加愈多,亦即混合比u增加愈多。

(2)當混水泵單獨設置在二次網上(含二次網供水管或回水管)時,混合比u 值始終保持恒定,與混水泵的轉速快慢無關。這是因為不論混水泵轉速如何變化,此時一次網或混水旁通管的阻力系數始終不變(假定管段上的調節閥未加調節),進而導致一次網循環流量G1g與混水旁通管流量Gh始終成一致等比失調。這一結論,對于噴射泵系統亦完全適用。

在混水系統中,一次網循環泵,二次網循環混水泵,都應隨室外氣溫的變化,進行變頻變流量調節。在整個運行期間, 循環流量(含一、二次網) 應在設計循環流量的50~100%之間調節,與定流量運行相比,可節電50%左右。從二次網混水泵的調節特性可知:混水泵進行變頻調節,只能改變二次網的循環流量大小,但不能改變系統的混合比數值。當系統的供熱規模發生變化,引起一次網設計供水溫度的變化,或熱用戶采暖方式的改變,都可能要求混合比做適當調整,此時二次網上的變頻混水泵將無能為力。實現混合比的變化,必須調整管網的阻力系數,為此,有二種處理方法:一是設置一定的電動調節閥;二是依靠一次網上的循環泵進行變頻調速。

分布式混水機組供熱和傳統供熱系統比較分析


分布式變頻泵供熱系統的應用:

傳統的集中供熱系統很容易形成冷熱不均現象。由于近端用戶出現過多的供回水壓差,在缺乏有效調節手段的情況下,近端用戶很難避免流量超標,這必然造成遠端用戶流量不足,形成供熱系統冷熱不均現象。同時,供熱系統的遠端易出現供回水壓差過小,即用戶供回水壓差不足現象。在這種情況下,為改善供熱效果,須提高遠端用戶的用戶入口供回水壓差,往往采用加大循環泵和(或)在末端增設加壓泵的做法,但這易使供熱系統流量超標,進而形成大流量小溫差的運行方式。

另外傳統供熱系統中大多數近端用戶采用調節閥消耗了多余的用戶入口供回水壓差,熱源循環泵提供的部分動力實際上被無功消耗。分布式變頻泵供熱系統采用分段接力循的方式共同實現供熱介質的輸送。雖然兩種供熱系統的一二級管網阻力相等,但這二種方式循環泵所需的功率卻不同。

傳統供熱系統由于循環泵設置在熱源處,提供的動力按熱網最大流量設計。分布式變頻泵供熱系統的熱源循環泵只須克服熱源內部阻力,克服外網阻力依靠沿途分布的循環泵實現。供熱信息網了解到雖然分布式變頻泵供熱系統采用較多的循環泵,但各個循環泵的功率卻減少了。

采用分布式變頻泵供熱系統,熱源循環泵、一級循環泵、二級循環泵提供的能量,均在各自的行程內有效地被消耗掉,因此沒有無效的電耗。由于各用戶負荷變化的不一致性,可調節循環泵的轉速以滿足熱網運行需求,在滿足負荷運行時,可以靠溫控閥來調節,系統無功消耗減小,運行費用降低。

1對于已經建成并運行大型熱網,當供熱負荷超過原有負荷時,宜在熱網遠端選擇一些用戶設置分布式變頻泵,以改善供熱質量,而不必提高熱源循環泵的揚程,對于已建成的熱源、熱網實際運行工況比較復雜,若控制水平不到位,很難達到理想的節能運行效果。因此不建議將已建大型供熱系統全面改造為分布式變頻泵供熱系統。可以分期分批逐步完成熱網技能改造。

2對于分布式變頻泵供熱系統無論從設計還是運行上,各臺循環泵的流量、揚程都必須精確計算和控制。

3為達到最佳供熱運行效果,分布式變頻泵供熱系統必須結合熱網監控系統實時數據上線。

4分布式變頻泵供熱系統在熱源循環泵選擇、系統壓力設定、流量計算等,在實際工程應用時要進行綜合技術比較,結合實際情況才能做到最優化。

熱力工況調節主要有質調節(即定流量調節)、質量并調(變流量調節)等方法。質調節只調節一、二次網的供、回水溫度。質量并調則既調節一、二次網的供回水溫度,又調節一、二次網的循環流量。質調節簡單易操作,但不節電。質量并調不但節電,而且從室內系統消除垂直失調而言,是最佳的調節方法。

分布式供熱與傳統供熱系統對比:

  傳統的循環水泵設計方法是根據最遠、最不利用戶選擇循環水泵,并設置在熱源處,用于克服熱源、熱網和熱用戶系統阻力。這種傳統設計在供熱系統的近端(靠近熱源處)熱用戶,形成了過多的資用壓頭。為了滿足近端熱用戶循環流量,必須設置流量調節閥,將多余的資用壓頭消耗掉。這種無謂的節流損失是傳統循環水泵設計方法本身造成的。而采用分布式變頻循環泵系統,無論是熱源主循環泵、一級循環泵、二級循環泵所提供的電功率,全部在各自的行程內有效地被消耗掉,而沒有無效的電耗。 

  傳統循環系統中大多數用戶采用調節閥消耗了多余資用壓頭,熱源主循環泵的總功率實際上被無功消耗。其總功率N消耗肯定大于分布循環方式的總功率N,。分布循環方式是在熱源處設置揚程較小的循環水泵外,還在外網用戶端設置一級循環泵。多個沿途一級循環泵,采用“分段接力循環”的方式共同實現了熱媒的輸送工作。雖然各外網管段的壓降與傳統方案對應管段的壓降相等,但這二個方式所需的功率N卻是不同的。 

  傳統方式因循環水泵設置在熱源處,所提供的動力是按總的最大循環流量下設計的,而分布變頻設計方式,熱源處的循環泵在總流量下,只須克服熱源內部阻力,克服外網部分的阻力依靠沿途分布循環泵的分流量下實現的。供熱信息網了解到因此,分布循環泵設計方式的循環水泵的總輸送功率小于傳統設計方式循環水泵的輸送功率是顯而易見的。據有關資料測算如果采用分布式變頻循環泵可以節電30-40%。

   采用分布式變頻泵的方案,系統無用功消耗小,運行費用低。各用戶一次循環泵的運行,只需滿足本站運行的資用壓頭即可。在設計工況下,各用戶一次循環泵需要提供的最小功率,在部分負荷時,由于各用戶負荷變化的不一致性,仍可調節泵的轉速以滿足管網運行需求,基本無閥門的節流損失。其次,分布式變頻泵的方案,泵的功率小、揚程低,適應熱負荷變化的能力也強。在城市熱負荷的發展初期,遠端用戶未能達到設計負荷時,可在遠端幾個資用壓頭不足的用戶采用揚程較小的一次循環泵;而在熱網負荷充分發展后,熱負荷的分布與設計時的預想往往會產生偏差時,可將揚程小的一次循環泵移動到離熱源較近的用戶,而在遠端用戶增加揚程較高的一次循環泵。如在匹配水泵時充分考慮系統的運行工況變化,保持各水泵在調節過程中能在高效率點工作,其節能效益是不言而喻的。 
分布式混水機組供熱和傳統供熱系統比較分析
中國著名供熱專家石兆玉的《供熱系統分布式變頻循環水泵的設計》和《供熱系統分布式混水連接方式的優選》二篇文章中,對分布式變頻水泵的設計原則、系統結構、設備選型、運行調節等諸多問題,都進行了詳細介紹,一般在工程設計、運行中遇到的問題都有所涉及。

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