小區(qū)生活熱水系統(tǒng)節(jié)能改造設計與實現(xiàn)

【摘要】本文從小區(qū)生活熱水系統(tǒng)的實際現(xiàn)狀出發(fā)，針對小區(qū)生活熱水系統(tǒng)存在的循環(huán)水泵、補水泵設計選型不合理，缺乏調節(jié)節(jié)能裝置，以至造成能耗較大情況的問題，對小區(qū)生活熱水系統(tǒng)進行了改造。通過比較，小區(qū)生活熱水系統(tǒng)僅耗電量改造后就比改造前減少65%之多。

【關鍵詞】循環(huán)水泵；補水泵；變頻器

前言

隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，對生活熱水的需求量也越來越大，許多小區(qū)都設有24小時熱水供應，大量建設生活熱水系統(tǒng)給人們帶來便利，卻給運行單位帶來生活熱水系統(tǒng)能耗巨大，浪費巨大的困擾。2007年10月頒布的《中華人民共和國能源法》中已將節(jié)約能源定為我國繼計劃生育、環(huán)境保護之后的第三個基本國策。生活熱水系統(tǒng)能耗大也說明了節(jié)能潛力巨大。今通過本公司一生活熱水系統(tǒng)改造工程實例展示一下供熱系統(tǒng)節(jié)能的潛力，同時也交流一下改造情況。

一、概括介紹

我公司負責的大雄花園以住宅建筑為主，包括4個小區(qū)，分別是馨冬苑、一副畫卷、百合園和秋勝居。具體情況如下：

馨冬苑，住宅面積21839.09m2，層高23層；一副畫卷住宅面積49097.25m2，層高23層；百合園住宅面積25025.67m2，層高4層；秋盛居住宅面積41554.67m2，層高5層。

小區(qū)生活熱水為全日供應熱水系統(tǒng)，分為兩套機組，1#機組負責秋勝居、百合園以及馨冬苑、一副畫卷低區(qū)的生活熱水供應、2#機組負責馨冬苑，一副畫卷高區(qū)的生活熱水供應，每套系統(tǒng)有四臺補水泵一用三備，補水泵未配置變頻裝置。改造前具體設備型號具體如下。

（1）補水泵：秋勝居，百合園，馨冬苑，一副畫卷高區(qū)低區(qū)四臺補水泵，參數(shù)為h=60m，Q=100m3/h，使用狀況一用三備；馨冬苑，一副畫卷高區(qū)四臺補水泵，參數(shù)分別為h=129m，Q=16m3/h、h=121m，Q=16m3/h、h=121m，Q=16m3/h、h=136m，Q=4m3/h，使用狀況一用三備。

2012年本站電耗量為342000kwh。

二、問題分析

從上面介紹情況看，該小區(qū)生活熱水系統(tǒng)只有補水泵，補水量按照滿足小區(qū)最大的生活用水需求量設計，補水泵流量較大，但是由于生活熱水使用分高峰和低谷，絕大部分時間的使用量都是處于低谷狀態(tài)，1：00-5：00基本無人使用，但是由于設計原因，水泵又只能工頻運行，造成小區(qū)的生活熱水系統(tǒng)耗電量巨大。

三、改造方案及運行效果

針對該小區(qū)生活熱水系統(tǒng)存在的問題，我公司于2012年初做如下改造：

1、根據(jù)把原先生活熱水系統(tǒng)只設置補水泵的方式改為分別安裝循環(huán)泵和補水泵，并計算出生活熱水管路的基本循環(huán)量及配水管道的熱損失，選出合適的循環(huán)水泵，根據(jù)相關資料及用戶用水特性選定補水泵，補充用戶生活熱水用水的水量。

通過這種水泵控制方式，在用戶不用水的情況，只啟動循環(huán)泵，以較小的流量運行，有用戶用水的情況才啟動補水泵，達到節(jié)能的效果。根據(jù)計算選定水泵參數(shù)具體如下：

（1）循環(huán)泵：秋勝居，百合園， 馨冬苑，一副畫卷高區(qū)低區(qū)兩臺循環(huán)泵，參數(shù)h=30m，Q=7m3/h，使用狀況一用一備；馨冬苑，一副畫卷高區(qū)兩臺循環(huán)泵，參數(shù)h=95m，Q=2m3/h，使用狀況一用一備。

（2）補水泵：秋勝居，百合園， 馨冬苑，一副畫卷高區(qū)低區(qū)三臺補水泵，參數(shù)h=60m，Q=15m3/h，使用狀況兩用一備；馨冬苑，一副畫卷高區(qū)兩臺補水泵，參數(shù)h=85m，Q=25m3/h，使用狀況一用一備。

2、在補水泵上加裝變頻控制系統(tǒng)，根據(jù)供水壓力控制補水泵頻率。加入變頻器共有四個好處：

（1）變頻節(jié)能：由流體力學可知，P（功率）=Q（流量）×H（壓力），流量Q與轉速N的一次方成正比，壓力H與轉速N的平方成正比，功率P與轉速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當要求調節(jié)流量下降時，轉速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關系下降。即水泵電機的耗電功率與轉速近似成立方比的關系。例如：一臺水泵電機當轉速下降到原轉速的4/5時，省電48.8%，當轉速下降到原轉速的1/2時，省電87.5%。

（2）功率因數(shù)補償節(jié)能：無功功率不但增加線損和設備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低下，浪費嚴重，由公式P=S×COSФ，Q=S×SINФ，其中S-視在功率，P-有功功率，Q-無功功率，COSФ-功率因數(shù)，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵電機的功率因數(shù)在0.6-0.7之間，使用變頻調速裝置后，由于變頻器內部濾波電容的作用，COSФ≈1，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。

（3）軟啟動節(jié)能：由于電機為直接啟動或Y/D啟動，啟動電流等于（4-7）倍額定電流，這樣會對機電設備和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設備的維護費用。

（4）在安裝變頻器節(jié)能的同時，還可以保證供水壓力的穩(wěn)定，解決了在供水高峰期出現(xiàn)供水壓力不足的情況，確保用戶生活熱水的使用。

生活熱水系統(tǒng)水泵安裝變頻控制系統(tǒng)，控制水泵出水壓力的方式由原來的控制閥門調節(jié)壓力，改為控制水泵轉速控制壓力。通過這種控制方式，既保證生活熱水壓力的穩(wěn)定，又節(jié)約了能源。

經(jīng)過上述改造后，利用“小流量循環(huán)，大流量補水”的方式進行運行，節(jié)能效果顯著，生活熱水系統(tǒng)2012年的年度耗電量為342000kwh，2013年的年度耗電量為121320kwh，一年可節(jié)約電量為220680kwh，節(jié)電效果高達70%。

結論

通過本站生活熱水系統(tǒng)改造比對分析可以看到：

1、生活熱水系統(tǒng)節(jié)能潛力是巨大的；

2、小區(qū)生活熱水系統(tǒng)應從小區(qū)實際使用需求出發(fā)，通過變頻調控實現(xiàn)對流量的控制，利用“小流量循環(huán)，大流量補水”的方式進行運行，使供熱系統(tǒng)節(jié)能實現(xiàn)最大化。

參考文獻

[1]中華人民共和國國家標準GB50015-2003.建筑給水排水設計規(guī)范.

[2]泵與風機.王寒棟.機械工業(yè)出版社.