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打造低碳节能小区,同方大温差供热技术来助力

TIME:2023-02-17 05:40:58   click: 769 次

随着人们生活水平的提高,加上国家“双碳”政策的号召,也为了减少烧煤引起的环境污染,焦作山阳区冯河怡景苑小区选用同方螺杆式水源热泵机组来进行制冷供暖,目前该机组已安装调试完毕,使用效果十分显著。

冯河怡景苑小区位于焦作市山阳区山阳路与林邓大道交汇处,项目占地80亩,总建筑面积约9万平方米,由18栋多层住宅楼和两栋小高层住宅楼,共分为三期开发。根据项目实际情况,其中一期最终选择安装使用同方螺杆式水源热泵。

同方螺杆式水源热泵机组大温差供热技术

选择合适的供热运行方式,对于集中供热来说是至关重要的,城市集中供暖一次管网运行采用小流量大温差的运行方式,既节能,也能解决受一次管径制约引起不热的问题。采用小流量大温差的运行方式有利于供热企业的良好经济运行,又能更好地服务热用户还能减少初投资。

根据物理热学知识,水的温度越高,蕴含的热能越多。对于供热循环水输送来讲,循环水温度越高、温差越大,输送的热能越多。

热量的计算公式: G=3.6*Q/C(Tg-T)

G:流量,单m'/h。

Q:热负荷(热量),单位 kw。

C:水的比热容,单位 kj/(kg’C)。

Te、Th:热网供回水温度,单位’C。

管道中水流量与阻力公式:

△P=S*G

△P:管道两点之间的压差,单位 Pa。

S: 管道的特性阻力系数,Pa/(m/h)2

G:管道中水流量,单位 m3/h。

水泵轴功率的计算公式:

N-G*H/367/η

N:水泵轴功率,单位:kw;

G:水泵流量,单位:m3/h;

H: 水泵扬程,单位:m;

367: 折算常数。

η:水泵的效率,一般 0.8-0.85 之间。

从理论公式看出:

“大温差,小流量”不但可以减少管道设备投资,还可以降低循环水泵能耗,但国内供暖并没有采用这种节能的方式。

常规小温差供热水循环系统

经过研究和调查发现,供热之所以输送小温差的循环水,目的在于克服“水力失调”造成的住户的冷热不均现象,我国集中供热早期很多地区曾经采取过小流量大温差的运行方式方式,但是却存在有的住户冬天热的穿背心,冷的住户在屋里穿棉衣,供热效果很差,还浪费热量的现象。而造成这一现状的根本原因在于热力系统的“水平失调”和“垂直失调”。

产生 “水平失调的”原因是:由于热用户与热源、热力交换站的距离不同,末端热用户与近端热用户相比,供回水管道长度比较长,水的流动阻力大、流速低末端热用户得到的循环水量少于近端热用户,造成热量低于近端热用户。

产生“垂直失调” 主要原因是由于小流量、大温差运行时由于温差大的水密度差比较大,在不同楼层用户的散热器处产生了不同“温差动力”。

温差动力公式:

△P=g*h*(P1-P2)

△P:管道两点之间的压差,单位 Pa。

g:重力加速度,9.8m/s’。

h:管道中两点之间的高度,单位m

P1、P2:两点处水的密度单位kg/m3

由公式看出,供回水温差越大(温差越大),楼层越高,形成的温差动力越大,水流速度越快,流量越大,带来的热量也越多,所以,高层的住户室内温度就会大大高于低层的住户。所以才形成了现在的大流量小温差的供热状况,一定程度上可以有效减缓流量失调导致的热量不均匀现象。

同方“大温差、小流量”供热技术

经过计算,不同的设计温度下,流量对热量的不同的影响

末端出口水温tr

通过整理可得

当流量变化时,回水温度的变化为

由此进一步可得

供水60°C,室温20°C时,流量减少到三分之一时,热量减少到54%,流量增加到3倍时,热量增加23%。

供水45°C,室温20°C时,流量减少到三分之一时,热量减少20%,流量增加到三倍时,热量增加8%。

同方专门研制了采暖专用型水源热泵供热机组,重新匹配设计了各主要部件,并优化了换热器的结构,增加了管程的数量和流动通道,采暖供回水温差最大可达到15℃,同时加强管网调节,使用流量调节阀、压力调节阀等,保证水力平衡,使热源系统与室内采暖末端相匹配,确保采暖系统的可靠、节能运行。