集中供熱系統(tǒng)管網(wǎng)節(jié)能技術(shù)

集中供熱系統(tǒng)管網(wǎng)節(jié)能技術(shù)第一頁，共56頁?，F(xiàn)狀管網(wǎng)失調(diào)嚴(yán)重，冷熱不均，為保證最不利用戶達(dá)到要求的室溫，各地紛紛采取下述方法：1。加大鍋爐容量2。增大系統(tǒng)流量，加大循環(huán)水泵3。加大管徑后果1。設(shè)備容量過大，投資增加2。電耗增加3。煤耗增加第二頁，共56頁。水泵節(jié)電問題暖通空調(diào)行業(yè)水泵運行存在的問題（1）系統(tǒng)設(shè)計不合理設(shè)計部門寧大勿小設(shè)計習(xí)慣,設(shè)備選用余量過大，大馬拉小車現(xiàn)象普遍存在，遠(yuǎn)離額定工況運行，效率大大降低管網(wǎng)設(shè)計不合理，系統(tǒng)失調(diào)問題嚴(yán)重（2）不合理技改措施造成的電能浪費憑感覺，盲目增大用電設(shè)備，以小換大，多臺設(shè)備并聯(lián)（3）運行不合理造成的電能浪費采用節(jié)流方法調(diào)節(jié)流量，功耗太大用增大流量的方法解決系統(tǒng)失調(diào)運行管理制度不健全第三頁，共56頁。

建筑能耗迅速增加,建筑節(jié)能開始成為中國節(jié)能的重點—中國城鄉(xiāng)既有建筑面積共約420億m2，每年人均竣工新建房屋面積約1.5m2。盡管中國GDP只有全世界GDP的4%，但房屋建設(shè)規(guī)模卻超出世界各發(fā)達(dá)國家每年竣工新建房屋面積之總和—中國建筑單位面積采暖能耗達(dá)到氣候條件相近的發(fā)達(dá)國家的2~3倍，甚至更高（而中國主要工業(yè)產(chǎn)品能耗與發(fā)達(dá)國家的差距大部分只有10-30個百分點）.也就是說,我們正在以史無前例的規(guī)模建造高耗能建筑第四頁，共56頁。通過全面推進(jìn)建筑節(jié)能工作,要求到2010年全國新建建筑全部嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)能50%的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，其中各特大城市和部分大城市率先實施節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn);開展城市既有居住和公共建筑的節(jié)能改造,大城市完成改造面積25%,中等城市完成15%,小城市完成10%在此基礎(chǔ)上到2020年實現(xiàn)大部分既有建筑的節(jié)能改造,新建建筑東部地區(qū)要實現(xiàn)節(jié)能75%,中部和西部也要爭取實現(xiàn)節(jié)能65%.建筑節(jié)能效果總體上接近發(fā)達(dá)國家21世紀(jì)初一般水平第五頁，共56頁。抓緊推進(jìn)城鎮(zhèn)供熱體制改革建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制執(zhí)行長期缺乏經(jīng)濟(jì)動力,可能難以為繼,解決采暖能耗高問題也得不到經(jīng)濟(jì)動力各試點城市系統(tǒng)總結(jié)經(jīng)驗,在此基礎(chǔ)上制訂政策框架,發(fā)布新的文件召開全國性會議,制訂計劃,加速推進(jìn)規(guī)定各大中城市完成供熱體制改革期限比較不同計量控制系統(tǒng),優(yōu)選經(jīng)濟(jì)合理技術(shù)方案與既有建筑節(jié)能改造相結(jié)合,以減少能耗供熱體制改革與建筑節(jié)能措施相結(jié)合,使能耗減少,有利于弱勢群體第六頁，共56頁。開展既有建筑節(jié)能改造既有建筑占絕大多數(shù),能耗更高只有既有建筑節(jié)能改造取得成效,建筑能耗才能大幅度降低要求2010年前大城市改造25%,中等城市改造15%,小城市改造10%政府機(jī)關(guān)率先垂范,政府辦公樓先行對冬天過冷結(jié)露、夏天過熱的建筑先行改造對能耗過高的大型公共建筑限期完成改造試點示范,專家診斷,研究出經(jīng)濟(jì)合理方案政府、業(yè)主等多方集資,可借鑒ESCO方式第七頁，共56頁。節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于供熱系統(tǒng)節(jié)能的規(guī)定管網(wǎng)鍋爐1。不節(jié)能85%55%2。節(jié)能30%90%60%3。節(jié)能50%90%68%4。節(jié)能65%92%72%第八頁，共56頁。熱水管網(wǎng)熱媒輸送到各熱用戶的過程中存在各種損失。（1）管網(wǎng)由于向外散熱造成散熱損失；（2）管網(wǎng)上附件及設(shè)備由于漏水和用戶放水而導(dǎo)致的補(bǔ)水耗熱損失；（3）通過管網(wǎng)送到各熱用戶的熱量，由于網(wǎng)路失調(diào)而導(dǎo)致的各處室溫不等造成的多余熱損失。第九頁，共56頁。散熱補(bǔ)水失調(diào)鍋爐用戶熱源損失補(bǔ)水損失建筑物損失散熱損失失調(diào)損失qmq0qHq2q1第十頁，共56頁。同一城市，不同熱價的保溫材料厚度不同，熱價越高，需要的保溫層厚度越厚。聚氨酯保溫層厚度小于玻璃棉保溫層厚度。不同氣候區(qū)代表城市，相同熱價時，不同氣候區(qū)的保溫材料厚度不同。嚴(yán)寒地區(qū)保溫材料厚度有較大的差別，寒冷地區(qū)保溫材料厚度差別不大。第十一頁，共56頁。第十二頁，共56頁。解決管網(wǎng)平衡的方法

國內(nèi)的經(jīng)驗表明，管網(wǎng)由于不平衡，將導(dǎo)致供熱企業(yè)浪費20%的熱量。第十三頁，共56頁。

第十四頁，共56頁。

第十五頁，共56頁。平衡問題1。失調(diào)的原因剩余壓頭沒有消除—

設(shè)計---熱網(wǎng)、用戶施工后的調(diào)節(jié)問題系統(tǒng)的壓力分布第十六頁，共56頁。

第十七頁，共56頁。平衡問題假設(shè)有三個熱用戶，離熱源的距離不等，其室內(nèi)系統(tǒng)的主力損失=P4-P5均為3mH2O。離熱源近的熱用戶1的供水壓力P1=40mH2O,回水壓力P2=32mH2O,管網(wǎng)提供給熱用戶1的資用壓頭=P1-P2=40-32=8mH2O，熱用戶1處網(wǎng)路的剩余壓頭=8-3=5mH2O。中間的熱用戶2的資用壓頭=4mH2O，熱用戶2處網(wǎng)路的剩余壓頭=4-3=1mH2O。離熱源遠(yuǎn)的熱用戶3的==3mH2O，熱用戶3處網(wǎng)路的剩余壓頭=3-3=0mH2O。如果剩余壓頭不消除，將導(dǎo)致用戶1嚴(yán)重過熱，用戶2過熱，用戶3過冷。第十八頁，共56頁。平衡問題2。解決的方法

1）手動調(diào)節(jié)閥

2）平衡閥

第十九頁，共56頁。平衡問題

第二十頁，共56頁。平衡問題

第二十一頁，共56頁。平衡問題一般裝在入口分級調(diào)節(jié)---枝狀網(wǎng)多環(huán)路系統(tǒng)調(diào)節(jié)第二十二頁，共56頁。調(diào)節(jié)方法：1。比例法利用平衡閥（或者超聲波流量計）測出各熱用戶流量，計算其失調(diào)度（失調(diào)度=熱用戶的實際流量/熱用戶的設(shè)計流量），然后從失調(diào)度最大的區(qū)段調(diào)節(jié)起。在調(diào)節(jié)區(qū)段里，先從最末端用戶開始，將其流量調(diào)至該區(qū)段失調(diào)度最小值，以其為參考環(huán)路，逐一調(diào)節(jié)其它熱用戶，使各個用戶環(huán)路中的流量失調(diào)度分別為參考環(huán)路的失調(diào)度（每調(diào)以個用戶，其值皆不相同）,此時，調(diào)節(jié)區(qū)段總閥門使總流量等于理想流量，則該區(qū)段已調(diào)各用戶流量皆達(dá)到理想流量。第二十三頁，共56頁。調(diào)節(jié)方法：2。補(bǔ)償法首先確定最末端熱用戶的實際阻力系數(shù)，進(jìn)而確定其閥門在理想流量下的阻力系數(shù)和閥門開度，將閥門調(diào)到要求開度；調(diào)整被調(diào)區(qū)段總閥門，使最末端用戶的流量為理想流量，由遠(yuǎn)而近，調(diào)整第二個末端用戶閥門，使其流量為理想流量。在調(diào)整過程中，隨時調(diào)節(jié)該區(qū)段總閥門，使最末端用戶（即參考用戶）始終保持理想流量，依次類推，逐一調(diào)節(jié)完各用戶閥門，則供熱系統(tǒng)各用戶流量皆可調(diào)節(jié)至理想流量或接近理想流量。第二十四頁，共56頁。調(diào)節(jié)方法：3?？焖俸喴渍{(diào)節(jié)法首先由近至遠(yuǎn)依次調(diào)節(jié)各熱用戶，使近熱源端的用戶實際流量為理想流量的

80%~85%，中端用戶的實際流量為理想流量的85%~95%，遠(yuǎn)端用戶為95%~100%。如果調(diào)節(jié)過程中，有個別用戶未達(dá)到預(yù)定的調(diào)節(jié)流量，可暫時跳過去，等待最后單獨處理。這種方法可靠易行，流量誤差在±20%，對用戶的室溫影響不大，可以用在供熱面積在20萬m2以下的熱網(wǎng)上。第二十五頁，共56頁。平衡問題3）流量控制閥第二十六頁，共56頁。平衡問題使用動態(tài)流量平衡閥后，可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的流量按需分配，不會出現(xiàn)某一用戶供熱不足而另一用戶又太多的情況，同時可使循環(huán)水泵在最佳工況點運行，利于節(jié)能。對于分戶計量系統(tǒng)更應(yīng)使用動態(tài)流量平衡閥。

第二十七頁，共56頁。第二十八頁，共56頁。平衡問題差壓控制閥第二十九頁，共56頁。2．水泵節(jié)電暖通空調(diào)中的水泵特性第三十頁，共56頁。2．調(diào)速原理

第三十一頁，共56頁。（1）大流量小溫差運行在熱網(wǎng)出現(xiàn)失調(diào)問題時，國內(nèi)的企業(yè)不是設(shè)置必要的調(diào)節(jié)設(shè)備來解決失調(diào)問題，而是采取更換大功率水泵或增加水泵臺數(shù)的方法，來提高系統(tǒng)循環(huán)水量。當(dāng)系統(tǒng)循環(huán)水量增加時，遠(yuǎn)端用戶達(dá)到或者接近設(shè)計流量，使散熱器散熱量增加；近端用戶流量雖然大大超過設(shè)計流量，但由于散熱器散熱能力已接近極限，散出的熱量增加是有限的。從而緩解了遠(yuǎn)處用戶過冷問題，抑制了近端用戶散熱器的散熱能力，在一定程度上緩解了遠(yuǎn)近用戶之間的冷熱不均問題。大流量運行方式?jīng)]有從根本上消除供熱系統(tǒng)的水平熱力失調(diào)問題，各個用戶之間流量分配不均問題依然存在。流量增加，導(dǎo)致電機(jī)功率增加。而功率隨著流量的三次方成正比，當(dāng)流量增加到原來流量的兩倍時，消耗的功率則為原來功率的8倍。利用八倍的電耗換取緩解熱網(wǎng)失調(diào)，是不可取的做法。第三十二頁，共56頁。（2）循環(huán)水泵水泵流量過大在實際運行中，常常發(fā)現(xiàn)熱網(wǎng)循環(huán)泵的流量過大，導(dǎo)致實際工作點C偏離設(shè)計工作點B。水泵工作點過份右移，如果超過了水泵特性區(qū)，水泵電機(jī)的電流將超過允許額定值，從而導(dǎo)致電機(jī)過熱，長期運行，甚至燒毀電機(jī)第三十三頁，共56頁。水泵工作點右移的原因管網(wǎng)設(shè)計時阻力計算過于保守。管壁粗糙度、比摩阻、局部阻力系數(shù)取值過于安全，導(dǎo)致計算結(jié)果與實際值偏差過大，使得管網(wǎng)的實際特性曲線比設(shè)計計算出的特性曲線低緩，在實際工程中這類情況較普遍。選擇水泵揚程時保守。在揚程的富裕系數(shù)、熱源內(nèi)部阻力、用戶阻力等數(shù)值的確定中，取高限不取低限，層層附加，安全加安全，結(jié)果使選擇的水泵揚程大大高于熱網(wǎng)系統(tǒng)的實際阻力。選擇的水泵流量大于實際所需流量。在熱網(wǎng)分期建設(shè)時，熱網(wǎng)循環(huán)水泵按最終容量選擇，但在熱網(wǎng)運行的前幾年，熱網(wǎng)未達(dá)到最終容量，熱用戶少，運行流量大于實際所需流量。第三十四頁，共56頁。（2）循環(huán)水泵水泵流量過大改變水泵運行工作點的方法有兩種，一種是改變管網(wǎng)特性曲線，另一種是改變泵本身特性曲線。改變管網(wǎng)特性曲線，常用的方法是利用泵出口閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)。改變泵本身特性曲線，可以通過采用葉輪切削或者變速調(diào)節(jié)的方法來實現(xiàn)。變速方法很多。常用的方法有：變極對數(shù)調(diào)速、變頻調(diào)速、串級調(diào)速、串電阻調(diào)速、電磁離合器調(diào)速和液力耦合器等方法。第三十五頁，共56頁。2.1 調(diào)節(jié)管路的阻力特性通過調(diào)節(jié)泵出口或者風(fēng)機(jī)入口閥門進(jìn)行調(diào)節(jié).

有能量損失,但使用方便,目前在大量應(yīng)用.第三十六頁，共56頁。2.2

調(diào)節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的性能

當(dāng)轉(zhuǎn)速降派到80％時，流量減少到80%而軸功率卻下降到額定功率的（80％）3≈51％：若流量需減少到40％，則轉(zhuǎn)速相應(yīng)減少到40％，軸功率下降到額定功率的（40%）3≈6.4％。第三十七頁，共56頁。2．水泵節(jié)電

暖通空調(diào)中的水泵，需要按生產(chǎn)和工藝要求，調(diào)節(jié)流量。目前的調(diào)節(jié)方法有2種：一種是調(diào)節(jié)管路的阻力特性另一種是調(diào)節(jié)泵的性能第三十八頁，共56頁。2.3調(diào)節(jié)泵與風(fēng)機(jī)的性能常用的調(diào)速方法切削葉輪交流電動機(jī)調(diào)速風(fēng)機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)改變風(fēng)機(jī)的特性曲線

(改變導(dǎo)流器安裝角,使進(jìn)入葉輪的氣流方向變化,從而改變風(fēng)機(jī)性能曲線)

結(jié)構(gòu)簡單\操作方便在流量變化較少的場合應(yīng)用第三十九頁，共56頁。2.4變頻調(diào)速優(yōu)點：①無附加轉(zhuǎn)差損耗，效率高，調(diào)速范圍寬；②對于低負(fù)載運行時間較多，或起停運行較頻繁的場合，可以達(dá)到節(jié)電和保護(hù)電機(jī)的目的。缺點：①技術(shù)較復(fù)雜，價格較高。第四十頁，共56頁。2.5液力耦合器調(diào)速液力耦合器是一種利用液體介質(zhì)傳遞轉(zhuǎn)速的機(jī)械設(shè)備，其主動輸入軸端與原傳動機(jī)相聯(lián)結(jié)，從動輸出軸端與負(fù)載軸端聯(lián)結(jié)，通過調(diào)節(jié)液體介質(zhì)的壓力，使輸出軸的轉(zhuǎn)速得以改變。理想狀態(tài)下，當(dāng)壓力趨于無窮大時，輸出轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速相等，相當(dāng)于鋼性聯(lián)軸器。當(dāng)壓力減小時，輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低，連續(xù)改變介質(zhì)壓力，輸出轉(zhuǎn)速可以得到低于輸入轉(zhuǎn)速的無級調(diào)節(jié)。功率控制調(diào)速原理表明，傳動速度的改變，實質(zhì)是機(jī)械功率調(diào)節(jié)的結(jié)果。因此液力耦合器輸出轉(zhuǎn)速的降低，實際是輸出功率減小。設(shè)原傳動功率為PM1，輸出功率為PM2，損耗功率則為第四十一頁，共56頁。1.背殼2.渦輪3.泵輪4.外殼5.電動執(zhí)行器6.勺管7.油泵8.壓力表

9.溫度表10.鉑熱電阻11.壓力變送器12.油冷卻器

13.綜合參數(shù)測試儀（現(xiàn)場用）

14.綜合參數(shù)測試儀（控制室用）

15.轉(zhuǎn)速傳感器16.轉(zhuǎn)速儀

17.伺服放大器18.電動操作器

19.液位傳感器20.液位報警器

21.電加熱器22.電加熱自動控制器

第四十二頁，共56頁。3.0多級循環(huán)泵供熱系統(tǒng)第四十三頁，共56頁。3.1多級循環(huán)泵供熱系統(tǒng)熱源循環(huán)泵只承擔(dān)熱源內(nèi)水循環(huán)熱用戶循環(huán)泵既承擔(dān)熱網(wǎng)循環(huán)泵的輸送功能，又承擔(dān)在熱用戶建立必要的資用壓頭的功能。在熱用戶設(shè)置熱用戶熱用戶循環(huán)水泵，不但節(jié)電，而且也比較經(jīng)濟(jì)，其初投資不高，工程上容易解決變推為抽節(jié)電33.8%第四十四頁，共56頁。3.2設(shè)有均壓罐的循環(huán)泵供熱系統(tǒng)設(shè)置均壓罐的連接方式熱用戶與熱網(wǎng)之間不是絕對分離，熱網(wǎng)水與熱用戶系統(tǒng)的水在均壓罐處出現(xiàn)了摻混，但是熱用戶與熱網(wǎng)之間的水力工況互不影響用于熱網(wǎng)水溫滿足用戶要求，或者高于用戶系統(tǒng)水溫在設(shè)置均壓罐的連接方式中，熱網(wǎng)與熱用戶系統(tǒng)中需要分別設(shè)置循環(huán)水泵第四十五頁，共56頁。設(shè)置均壓罐的熱用戶與熱網(wǎng)連接方式應(yīng)用現(xiàn)狀在歐洲廣泛應(yīng)用北京某危改小區(qū)，5萬平方米采用此方式北京某醫(yī)院采用此方式3.2設(shè)有均壓罐的循環(huán)泵供熱系統(tǒng)第四十六頁，共56頁。3.2設(shè)有均壓罐的循環(huán)泵供熱系統(tǒng)設(shè)置均壓罐的熱用戶

1）G1＞G2T1=t1(用戶水溫)T2＞t２2）G1＜G2T1＞t1(用戶水溫)T2＝t２第四十七頁，共56頁。3.2設(shè)有均壓罐的循環(huán)泵供熱系統(tǒng)設(shè)置均壓罐的熱用戶

１）如果位于均壓罐的位置是一個旁通管，旁通管直徑與熱網(wǎng)供水管的直徑Ｄ１相同２）均壓罐可能的最大流量＝Ｇ１，設(shè)：均壓罐直徑Ｄ３，當(dāng)Ｄ３＝３Ｄ１時，

這表明，均壓罐的比摩阻僅僅是旁通管比摩阻的0.3%。水流過均壓罐的總阻力損失比旁通管的總阻力損失要小得多。如果均壓罐內(nèi)的流量小于最大流量，則其阻力損失會更小。因此水流過均壓罐產(chǎn)生的阻力損失可以忽略不計，均壓罐內(nèi)各點的壓力值不受熱用戶流量變化的影響，基本上是恒定的。

第四十八頁，共56頁。3.3分布式變頻循環(huán)泵供熱系統(tǒng)設(shè)置均壓罐的熱用戶

１）均壓罐內(nèi)各點的壓力值不受熱用戶流量變化的影響，基本上是恒定的。2）

均壓罐的作用有兩個：一個是混水功能另一個是均壓作用3）采用均壓罐連接時，同過熱用戶的流量改變時，流經(jīng)均壓罐的流量也相應(yīng)地變化，使得熱網(wǎng)的流量保持不變，而與均壓罐相連的熱網(wǎng)回水溫度T2要變化。均壓罐內(nèi)的壓力分布沒有變化，熱網(wǎng)的壓力分布也沒有變化。

第四十九頁，共56頁。3.2設(shè)有均壓罐的循環(huán)泵供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)的循環(huán)流量及水溫表明：熱網(wǎng)的循環(huán)流量與熱用戶的循環(huán)流量之比等于熱用戶供回水溫差與熱網(wǎng)供回水溫差之比，第五十頁，共56頁。3.2設(shè)有均壓罐的循環(huán)泵供熱系統(tǒng)均壓罐連接的特點熱網(wǎng)設(shè)置主循環(huán)泵，用戶設(shè)置分循環(huán)泵。熱網(wǎng)與用戶之間設(shè)置一個均壓罐。系統(tǒng)可以不設(shè)分集水器第五十一頁，共56頁。3.2設(shè)有均壓罐的循環(huán)泵供熱系統(tǒng)例：某供熱系統(tǒng)負(fù)擔(dān)5個用戶的采暖。已知：熱源與第1個用戶之間的間距為400m，每個熱用戶之間的間距為400m，供回水管道總長為4000m，比摩阻為60pa/m。每個熱用戶的流量均為30t/h，熱用戶內(nèi)部阻力為50kpa，供熱管道的局部阻力為沿程阻力的30%。第五十二頁，共56頁。3.2設(shè)有均壓罐的循環(huán)泵供熱系統(tǒng)方案一：常規(guī)系統(tǒng)形式熱用戶與系統(tǒng)直連。每戶設(shè)置調(diào)節(jié)閥，消除剩余壓頭。計算結(jié)果表明：循環(huán)水泵G=150T/HH=362kpa，循環(huán)水泵的效率取80%，循環(huán)水泵的電耗為18.85KW。熱用戶1熱用戶2熱用戶3熱用戶4熱用戶5熱網(wǎng)壓頭kpa