变频技术在热水供暖系统中的研究和应用

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1、.变频技术在热水供暖系统中的研究和应用一、常规采暖系统循环水泵的选择与电耗　　常规循环水泵的选择主要有两种方式，一种是推荐使用的按质量－流量优化调节的分阶段改变流量调节的方式配备泵组，对大型采暖系统，可按三个阶段设置泵组，其流量分别为100％、80％和60％，扬程为100％、64％和36%，这时对应的轴功率分别为100％、51％和22％；对小型采暖系统，可按两个阶段设置泵组，其流量分别按100％和75％，扬程为100％和51％，对应的轴功率分别为100％和42％，单以上过程分析中就可看出，分阶段改变流量的质调节，可减少采暖系统运行的电能消耗。　　采暖系统循环水泵的另一种选

2、择方式是按单独质调节的运行方式选择循环水泵，一般采用一用一备的配置方式，也有选用三台以上同种型号水泵并联组成泵组的做法。选泵的原则是泵的流量不能小于外网的所需流量，一般按照外网的理论流量的1.1～1.2倍，扬程按管路及用户总阻力的1.05～1.10倍进行选择。这时对应的轴功率已大于100％。可见按定流量的运行方式，水泵运行电耗是很大的，但带来的调节效果却不十分理想。现在，这样的系统还有很多。由于我国北方地区冬季采暖期较长，因此总的电力消耗是十分可观的。二、采暖系统常用的定压方式与电耗　　对于中、小采暖系统，一般会选择高位水箱定压，这时的补给水泵只起补水作用，或选用补给水泵

3、间歇运行定压方式，这时水泵一般只是间歇运行，电量消耗不大。但如果采用补给水泵连续运行定压时，循环水泵常年连续运行，其能量消耗就大很多。三、变频技术的应用　　《民用建筑节能设计标准》规定，供热系统中循环水泵的电功耗一般应控制在单位建筑面积0.35～0.45W/m2的范围内，实际上约为0.5～0.6W/m2，甚至高达0.6～0.9W/m2。利用变频技术，结合质量—流量优化调节方式，可使电能消耗降低到合理的范围。　　首先我们对循环水泵进行性能分析：水泵的轴功率是与水泵流量和扬程的乘积成正比。因此，水泵的流量、扬程和轴功率均与水泵的叶轮转速之间存在着一定的比例关系。亦即....由

4、图1也可以看出三者之间的关系。图1　水泵的流量、扬程，轴功率之间的关系　　由此可以看出，水泵的扬程与流量的平方成正比：水泵的轴功率与流量的立方成正比。当水泵的流量降低20％的时候，电机的转速就降低20％，水泵的电耗将降低50％：当水泵的流量降低50％的时候，电机的转速就降低50％，水泵的电耗降低87.5％。因此，在保证系统规定流量的前提下，有效地降低水泵的流量，节约电能效果显著。　　然后，我们依据水泵厂提供的ISB200／150400-50A型水泵在标准转速1450rpm下的特性曲线图，根据水泵流量、扬程、轴功率和转速之间的关系，分别绘制了ISB200／150-400-5

5、0A型水泵在转速为1450rpm、850rpm和550rpm下的流量-扬程曲线和流量-功率曲线，见图2、图3。图2反映了一台ISB200／150-400-50A型水泵在4种不同转速下的流量、扬程曲线图：图3反映单台ISB200／150-400-50A型水泵在相应转速下的流量-功率曲线图。....图2　ISB200／150-400-50A型水泵　　图3单台ISB200／150-400-50A型水泵　　在4种不同转速下的流量在相应转速下的流量-功率曲线图。　　从上面的图形分析可以看出，转速的变化对流量、扬程、轴功率的影响是比较大的，而变频技术，正是将水泵转速纳入了调节范围，通

6、过对水泵转速的调节，使流量、扬程同时变化，从而达到质量—流量优化运行的目的。对于原设计为单纯质调节的采暖系统，尤为适用。　　就目前而言，热水供暖系统的变流量调节措施主要采用电动执行器带动阀门，通过调节阀门开度来改变系统循环水量的阀门调节法和对系统的循环水泵加装变频器。通过频率的变化近而改变水泵转速来改变系统循环水量的变频调速法。四、应用实例的研究　　例1：以北京某小区热水供暖系统一次网为例，对该系统一次网进行质调节、阀门调节法的变流量调节和变频调速法的变流量调节三种调节方法的能耗分析研究。　　该小区的一期供暖面积为29.8×104㎡，二期增加供暖面积为6×104㎡。采用大

7、型间供式锅炉房供热，一次水温度120℃/70℃，二次水温度95℃/70℃....，一次水系统采用氮气定压，二次水系统采用补给水泵连续运行定压。该热源安装了热源监测系统。供暖系统一次网采用了三台ISB200／150-400-50A型水泵，其中一台作为备用。根据系统一次网的设计流量，采用一台水泵即可满足系统的正常使用要求。热水供暖系统一次网为了实现在室外温度变化的情况下，循环水泵保持最佳流量工况下运行的目标，系统一次网的循环流量应随着系统热负荷的变化而变化。根据98～99、99～00采暖季室外天气变化的实际情况，对该小区热水供暖系