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1、高層建筑直連供暖加壓與節(jié)能 摘要:本文分析了現(xiàn)有的節(jié)流減壓方式存在的種種問題,提出新的連接方式,通過壓力能回收罐和組合控制閥的流程控制,對回水壓力勢能加以利用,通過提高水泵的入口壓力,降低水泵的揚程,來降低水泵的功耗,使系統(tǒng)更加合理。 關(guān)鍵詞:一次網(wǎng);二次網(wǎng);壓力能回收罐;組合控制閥中圖分類號:TE44 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 1 引言 直連加壓主要針對高層建筑供暖,同時適用于供水溫度低、無換熱條件、需要二次加壓的場合,現(xiàn)在的直連加壓技術(shù)一般為利用水泵的揚程對一次網(wǎng)供水二次加壓,然后再對二次網(wǎng)系統(tǒng)的回水進(jìn)行減壓的方式,減壓后回到一次回水管網(wǎng),完成加壓供暖循環(huán)。減壓的目的主要為了控制熱網(wǎng)回水壓力,防止壓2、力過高造成一次網(wǎng)系統(tǒng)超壓。 2 存在的問題 2.1 不節(jié)能:回水的高壓水頭需要靠閥門或減壓裝置來消耗,白白浪費了大量電能。 2.2 對一次網(wǎng)影響大:水泵直接與外網(wǎng)連接,水泵的吸水量基本不變,當(dāng)一次網(wǎng)流量調(diào)節(jié)時,對一次網(wǎng)的壓力影響 加大,影響了一次網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 2.3 可靠性方面,加壓的系統(tǒng)性能主要依靠節(jié)流降壓來保證,一旦節(jié)流降壓裝置工作失常,將使一次網(wǎng)超壓或者二次網(wǎng)系統(tǒng)倒空,使系統(tǒng)安全性降低,甚至造成設(shè)備事故。 3 技術(shù)原理說明 本技術(shù)是采用一種新的直連加壓方式,不同與現(xiàn)有直連方式,克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,主要的優(yōu)點在于更加節(jié)能、性能穩(wěn)定。 3.1 工作流程:(見流程圖) 一次網(wǎng)的供水先3、經(jīng)一級止回閥A1進(jìn)入壓力能回收罐,再經(jīng)一級止回閥C1進(jìn)入二次加壓泵加壓,供水加壓后進(jìn)入二次網(wǎng)用戶系統(tǒng),二次網(wǎng)系統(tǒng)的回水經(jīng)組合電動閥O2進(jìn)入壓力能回收罐,壓力能釋放后經(jīng)組合電動閥O1排出至一次網(wǎng)回水管網(wǎng)。完成二次網(wǎng)直連加壓的循環(huán)。 壓力能回收灌1與壓力能回收灌2并聯(lián)使用,罐1為主動罐,罐2為從動罐,通過罐1的浮動隔熱活塞的高位與低位信號來控制組合電動閥O1、O2,罐2的電動閥O3、O4 隨罐1的電動閥O1、O2動作。故罐2為從動罐。 3.2 節(jié)能原理:本技術(shù)主要解決了回水壓力勢能的利用問題,二次網(wǎng)回水壓力不再是通過節(jié)流消耗而是加以利用。壓力能回收罐是回水壓力能回收的主要裝置。它利用了回水壓力能提4、高二次網(wǎng)循環(huán)泵的進(jìn)水壓力,降低了水泵的揚程及 功率,從而降低了循環(huán)泵的功耗。 工作時,一次網(wǎng)供水(壓力假定為0.55MPA)經(jīng)止回閥A1進(jìn)入罐1,此時電動閥門的狀態(tài)為O2關(guān)閉O1開啟,浮動隔熱活塞下行,罐內(nèi)低壓的回水(壓力假定在0.45MPA)在供水的壓力下壓入一次網(wǎng)回水管,浮動活塞下行至低點位置時發(fā)出控制信號,控制閥動作,關(guān)閉01(從動關(guān)閉O4)后開啟O2(從動開啟O3),二次網(wǎng)回水(壓力假定為1.0MPA)進(jìn)入罐1,罐內(nèi)壓力因回水的進(jìn)入而提高,壓力提高使A1止回閥關(guān)閉C1打開,活塞上行將罐內(nèi)高溫水壓入二次網(wǎng)循環(huán)泵(泵揚程假設(shè)0.5MPA)進(jìn)水,使循環(huán)泵的出口壓力提高(約為1.05MPA)后5、進(jìn)入二次網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)。浮動活塞至高位時發(fā)出信號,控制組合電動閥門動作,關(guān)閉O2(從動關(guān)閉O3)后打開O1(從動打開O4),因罐1內(nèi)壓力降低,A1打開C1關(guān)閉,隔熱活塞下行罐1開始進(jìn)熱水排出冷水。罐1完成一個工作循環(huán)。同時從動罐2也完成一個工作循環(huán),但兩罐的循環(huán)過程相反,從而使得系統(tǒng)連續(xù)。中間切換的過程約3-5秒,在此期間加壓水泵的進(jìn)水可由穩(wěn)壓集氣罐暫時補充,同時消除水錘,以降低系統(tǒng)壓力的波動。 二次網(wǎng)系統(tǒng)一般規(guī)模不宜過大,定壓方式可采用高位水箱定壓,同時配備一套二次網(wǎng)補水系統(tǒng)用于系統(tǒng)的初次注水和緊急補水。 3.3 壓力能回收罐的結(jié)構(gòu)說明 壓力能回收罐中間設(shè)置一浮動隔熱活塞,活塞的作用主要是分隔、6、隔熱。活塞采用焊接結(jié)構(gòu),活塞的容重視外網(wǎng)的壓力參數(shù)略有不同,一般容重設(shè)計為1,內(nèi)充隔溫材料,通過中間注入耐溫的聚氨酯材料來控制容重,側(cè)面的密封為大間隙8-10mm;大間隙可適當(dāng)泄壓,在上、下位信號點動作失靈時,可有效保護(hù)活塞不受損壞。 3.4 組合電動控制閥 流程的控制依靠組合電動閥,采用O1、O2、O3、O4四只蝶閥,從各閥門的工作狀態(tài)情況可以看出,O1、O4同步O2、O3同步,將O1、O4組合O2、O3組合為同步閥,配備電動控制(角行程執(zhí)行器)系統(tǒng)。 4 節(jié)能性測算 以供暖工程為例進(jìn)行測算,某高層供熱系統(tǒng)5萬平方米,一次網(wǎng)供水壓力0.55MPA,回水壓力0.45MPA,建筑高度80米,不計7、水溫等因素。 4.1 若以常規(guī)的直連加減壓方式供暖,二次加壓循環(huán)水泵揚程選擇時不但要克服系統(tǒng)的沿程水頭損失還需要增加 一個靜壓水頭(若沿程壓頭損失假設(shè)為25米),按常規(guī)選擇水泵揚程應(yīng)大于50米(靜壓水頭25米加沿程壓頭損失),流量200噸/H,則水泵功率為45KW。 4.2 若以本設(shè)備直連加壓方式供暖,二次加壓循環(huán)水泵揚程為25米(若沿程壓頭損失為25米),流量200噸/H,(選 水泵流量225噸/H,揚程24.5米)。則水泵功率為22KW 4.3、從以上水泵設(shè)備的功率可知,若不計其它方面的因素,則水泵的功率降低50%。若按年度供暖時間計算,5萬平方米得供暖年度節(jié)電6330KWH,約計5萬元以8、上。可降低單位面積供熱成本1元以上。 5 設(shè)備使用的范圍 以往的直連加壓系統(tǒng)主要針對高區(qū)的供暖系統(tǒng),本設(shè)備(系統(tǒng))使用的范圍更廣,可滿足以下場合: 5.1 可以對壓力不足的供熱系統(tǒng)進(jìn)行加壓,不論高層建筑還是多層建筑,均能使用,同時對一次網(wǎng)的水力工況不產(chǎn)生影響。 5.2 對電廠低溫水的供暖更具優(yōu)勢,從經(jīng)濟(jì)性角度,電廠供暖水溫一般較低,無法再進(jìn)行水-水換熱,通常多采用直供,這樣的供暖系統(tǒng)十分龐大,末端不利點循環(huán)效果較差。為克服這些問題,往往采用中繼泵站多次加壓,使得管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況極不穩(wěn)定,水泵的狀態(tài)工作點不穩(wěn)定,水泵效率降低,同時使得系統(tǒng)無法進(jìn)行量調(diào)節(jié)、質(zhì)調(diào)節(jié),影響了供熱質(zhì)量。 由于本加壓技術(shù)對9、一次網(wǎng)的供水不造成影響,既不會出現(xiàn)其它直連方式產(chǎn)生的負(fù)壓狀況,也不會造成一次網(wǎng)的回水超壓。因直連無需換熱,使得一次網(wǎng)回水實現(xiàn)低溫回歸,可減少網(wǎng)損,提高了系統(tǒng)的效率,穩(wěn)定一次網(wǎng)水力工況。 6 結(jié)束語 由于存在約3-5秒的水切換過程,對二次網(wǎng)水力狀況穩(wěn)定性略有影響,若雙機組并聯(lián)可以抵消。 本技術(shù)充分利用回水的高壓勢能,從而節(jié)能,該設(shè)備的使用范圍廣,不論是高層建筑供暖還是電廠低溫水供暖,都具有節(jié)能優(yōu)勢。從設(shè)備設(shè)備安裝空間考慮,比較適合供熱規(guī)模在5萬平方米以下的系統(tǒng),對較大的供暖系統(tǒng)宜多點布置分別加壓,不宜大規(guī)模的集中布設(shè)。 參考文獻(xiàn) 1陸耀慶.暖通空調(diào)設(shè)計手冊M.中國建筑工業(yè)出版社出版. 2賀平,孫剛.供熱工程M.中國建筑工業(yè)出版社出版. 3“城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范”CJJ34-2002中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).