小区热力站供热系统节能调整与分析

荣嘉宇 康照辉 秦玉龙 苗永慧 徐 峰

(1.河北建筑工程学院能源与环境工程学院，河北 张家口市 075024;

小区热力站供热系统节能调整与分析

荣嘉宇1康照辉1秦玉龙2苗永慧1徐 峰1

(1.河北建筑工程学院能源与环境工程学院，河北 张家口市 075024;

2.建投能源定州热力有限责任公司，河北 定州市 073000)

御南热力站存在严重的水力失调、各用户用热不均现象，同时热力站热耗、电耗大，运行不经济等问题.采用流量法对供热管网进行调整，降低不平衡率；采用改变变频泵频率的方法对循环泵进行实验，探讨该小区合适的流量调频范围.实验结果表明，通过流量法调节系统管网，整个管网不平衡率由调整前的52%降低为调整后的8%，该热力站循环泵、加压泵选型较大，不利于系统的节能运行，建议对热力站循环泵、加压泵进行重新选型，以达到节能运行的目的.

热力站；水力失调；变频运行；节能运行

0 引 言

集中供热是我国北方地区冬季采暖的主要方式，而在很多集中供热管网中，由于设计理念、选型及施工安装通常会出现水力失调的情况，为了应对水力失调导致末端用户不热的情况，很多热力公司往往采用大流量、大扬程的循环泵来掩盖严重的水力失调，这样做虽然可以保证末端用户的供暖需求，但并没有解决水力失调的问题，出现近段用户流量过大，屋内过热，甚至有些用户需要开窗散热的情况，造成了热能的极大浪费.因此，供热系统节能调节的主要目的就是减小不平衡率和控制系统流量.项目组对御南热力站及其供热管网进行了流量调整及变频实验.

1 基本情况

御南热力站辐射小区有御南小区和都市佳苑小区.其中，御南小区建于2009年，总建筑面积117465.16平方米，共10栋住宅楼、2栋商业楼.小区建筑最高层数为30层.各建筑采暖方式均为地板辐射.3#、5#、6#、16#楼供热系统分为高、低两区，其余建筑均为低区.庭院管网运行设计温度55 ℃/45 ℃.都市佳苑小区，紧邻御南小区，建于2008年，总建筑面积为19970 m2，共5栋楼.小区建筑最高层数为7层.各建筑采暖方式均为地板辐射.庭院管网运行设计温度55 ℃/45 ℃.

图1 都市佳苑供热系统原理图

御南小区采用热力站为小区供热.市政管网将高温水通过管道输送到小区热力站，在热力站中高温水通过换热器将热量传递给小区庭院管网，然后庭院管网将热量传递给用户.

都市佳苑热源为御南小区热力站.由于御南低区为12层，为保证都市佳苑小区不超压，小区采用直连供系统，即供水由御景名门低区接引出，经减压阀减压供至都市佳苑管网，都市佳苑管网回水经加压泵加压回至御景名门低区回水系统，系统原理图见图1.

2 调整方案

本次实验分为两部分，第一部分为调整管网，解决水力失调问题.第二部分为调节循环泵，降低整体能耗.

第一部分实验：调整管网，根据小区管网特点，该实验分为高、低区两个阶段分别调整，调整过程采用流量法.

1)测试关键点流量，然后进行水力平衡计算；

2)根据水力平衡计算结果对关键点进行流量调整；

3)调整完成后，对所调管网的用户进行室内温度测试，分析温度分布情况；

4)根据温度分布情况，对管网进行第二次微调整；

5)测试典型用户的室内温度.处理分析顽固性不热用户的情况.

第二部分实验，通过改变变频泵频率的方法，对循环泵的运行规律进行研究.

3 结果与分析

调整结束后，整个管网不平衡率由调整前的52%降低为调整后的8%，个别用户不热或过热现象得到改善，达到调整目标.

(1)该热力站共三台机组，御南高区一台地暖机组，御南低区与都市佳苑一台地暖机组，另外一台外贸家属楼一台暖气片机组，本次调整针对地暖机组.

地暖机组三支路的测量流量见表1.从表中可以看出，御南低区总流量低于设计流量；御南高区与都市佳苑总流量高于设计流量，尤其是都市佳苑远大于设计流量.

表1 热力站各支路流量统计表

(2)站内低区机组设计为三台泵并联运行，目前为两台循环泵并联运行.对庭院管网供回水温度进行测量，表2为典型用户供回水温度分布表.从表中可以看出，御景名门南区低区供回水温差较大，普遍为11 ℃-14 ℃，个别最高的可达15 ℃，结合上面的流量测试，可以看出低区流量较小.

表2 末端用户供回水温度统计表

(3)经过对低区机组循环泵的测量，目前两台泵并联运行效率较低.循环泵额定流量为346 m3/h，两台泵并联运行后总流量为483 m3/h，仅仅为单台泵的1.4倍，效率低，浪费电能.

(4)图1给出高区机组变频实验的各参数的变化.从图1可以看出，随着主循环泵频率的变化，总流量从31 Hz的119 m3/h到40 Hz的155 m3/h，此时末端流量变化不明显；图2给出供回水压力随频率的变化规律，供水压力从31 Hz的0.99 MPa升高到40 Hz的1.1 MPa，回水压力从31 Hz的0.88 MPa升高到40 Hz的0.9 MPa.

图1 流量随循环泵频率的变化 图2 压力随循环泵频率的变化

从以上讨论可知，对于御南高区来讲，运行频率可以继续下调，由目前的38 Hz下调至32 Hz，可以满足采暖需求.

图3 支路总流量随循环泵频率的变化

(5)图3给出御南低区及都市佳苑支路总流量随变频变化规律.从图中可以看出，御南支路总流量随着频率的增加流量呈增加趋势，但是随频率变化不是很明显；都市佳苑支路在41 Hz以上时，流量随频率变化增加较快，由于都市佳苑支路和御南低区的耦合性，随着频率的增加，都市佳苑流量增加，御南低区流量反而降低，从整体来看都市佳苑加压泵流量偏大.

图4给出御南低区、都市佳苑末端流量随频率的变化规律.从图中可以看出，两个支路末端流量随着频率的增加而增加，但是当频率超过44 Hz后都市佳苑末端流量增加较快，导致御南支路末端流量开始下降.

图5给出御南及都市佳苑供回水压力随频率的变化规律.从图中可以看出，御南及都市佳苑供回水压力随频率变化不是很明显.

(6)御南低区末端10#楼水力不平问题得到很大改善.表3给出调节前后10#楼各单元流量变化.

图4 流量随循环泵频率的变化 图5 压力随循环泵频率的变化

表3 系统末端10#楼各单元调整前后流量变化规律

从表中可以看出，1、3、4、5单元流量增加较多，但是2单元流量变化较小，初步考虑过滤器可能堵塞或者入住率较低.

4 结 论

通过对御南低区系统、都市佳苑系统、高区系统管网及机组流量、压力的测量、计算得出以下结论：

(1)通过调整，目前水力失调现象已改善，系统末端10#楼供热情况大大改善.

(2)御南低区总流量低于设计流量；御南高区与都市佳苑总流量高于设计流量，尤其是都市佳苑远大于设计流量.御南低区供回水温差较大，普遍为11 ℃～14 ℃，个别最高的可达15 ℃.对于御南高区来讲，运行频率可以继续下调，由目前的38 Hz下调至32 Hz，可以满足采暖需求.低于御南低区来讲应当增大循环量，同时调整都市佳苑支路加压泵参数，从而降低供回水温差，降低供水温度.

(3)低区机组共配置三台水泵，三台同时运行满足运行需求.经过对低区机组循环泵的测量，目前两台泵并联运行效率较低.循环泵额定流量为346 m3/h，两台泵并联运行后总流量为483 m3/h，仅仅为单台泵的1.4倍，效率低，浪费电能.

(4)小区管网系统中杂质较多，过滤器堵塞情况较多，加强类似情况的处理.

(5)御南低区换热器二次侧压差较大.二次侧压差为0.13 MPa，与设计压差相比较大.

(6)都市佳苑供热系统为直联供系统，站内供水装减压阀，回水装有加压泵.在变频实验过程中，发现所选泵的功率较大，从变频实验记录表中可以看出，在与御景名门低区机组同频率运行的情况下，抽水量大，对御景名门低区总流量影响很大，都市佳苑实际运行总流量(152 m3/h)远大于设计流量(94.43 m3/h),建议对加压泵机组进行调整.

[1]贺平，孙刚.《供热工程》[M].北京：中国建筑工业出版社，2000

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[5]宫克勤,姜红芳,郭胜杰.集中供热系统的运行调节技术分析[J].低温建筑技术,2012,7

The saving energy regulation and analysis of heating power station of the district

RONGJia-yu1，KANGZhao-hui1，QINYu-long2，MIAOYong-hui1，XUFeng1

(1.Hebei University of Architecture,Hebei province,075000； 2.Dingzhou Urban Heating Company,Hebei province,073000)

there are the phenomenon of severely hydraulic imbalance and uneven cold and heat in the YUNAN heating power station.And it has the problems that the consumption of heat and power are great,and the perform is uneconomic.The flow-rate method is applied for the regulation of pipe net for the decreasing of non-balance ratio；Adopting the method of changing frequency of variable frequency pump for circulating pump to experiment,to investigate the suitable flow changing frequency range.Experiment results show that through the flow-rate method regulating system pipe net,the whole pipe net non-balance rate reduced from 52% to 8%,pump selection of the thermal circulation pump、booster pump is comparatively large,and it is adverse for energy saving operation of system,advice choosing pump selection of thermal circulation pump、booster pump again,in order to achieve the goal of energy saving operation.

heating station;hydraulic imbalance;variable frequency running;energy saving running

2015-06-20

荣嘉宇(1991-)，男，毕业于太原理工大学现代科技学院，现河北建筑工程学院研究生在读.

TU 85

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