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分流平衡技术
 

节能改造的实质是提高能源利用率,即提高系统效率。在暖通管网中,普遍存在着水力工况失调和负荷调节问题,影响了供暖/供冷质量,造成系统低效和能耗过高,其根本原因是管网布置方式问题。
参考发达国家的成功经验,结合国内实际情况,除了对于热源(锅炉)的燃烧效率和采暖末端的负荷调解,如热源的烟气回收技术,采暖用户的负荷调解技术等。我公司更针对水系统进行系统的综合调节。水系统改造是一直被忽视的综合节能措施,不合理的水系统造成的能源浪费成为最主要的原因。
我公司研究发明的“ 分流平衡装置”,能够有效地解决上述问题。利用 分流平衡装置,能够隔离并消除管网中水流量、水压的相互影响,形成冷/热源、输送管网和用户之间的一级/二级循环。这种布置方式,能够提供稳定的水力工况、有效的负荷调节和灵活的变流量控制,在保证供暖/供冷质量的同时,降低能耗, 提高系统能源利用率,节能效果非常显著。
 
一、供暖管网主要问题分折   在传统的暖通水系统设计中,习惯于在冷/热源处设置一级循环水泵,承担冷/热源、输送管网和用户的循环功能。这种单级循环定流量的布置方式,造成管网的以下问题:
1、水力工况失调问题
单级循环定流量的布置方式使得管网存在着先天性的水力工况失调,即流量分配不均问题。为了使末端用户得到设计流量,只能增加水泵功率,同时, 在冷/热源近端用户处加设流量调节阀,消除过多的资用压头,进行水力平衡。
这种大循环水泵的设计方案,是人为地加大系统的冷/热媒输送电量,又人为的用各种调节手段把多余的电能损耗掉了,这是传统暖通设计方式的主要弊端。
2、负荷调节问题
供暖/供冷系统是按全负荷设计的,而在大部分时间里,系统是在部分负荷状态下运行的。由于受室外温度变化的影响,负荷在不断地变化。理想的管网应随负荷的变化采用变流量运行方式,以便降低水泵能耗,提高电能的利用率。而现有的管网布置,无法实现随负荷调节的变流量运行方式。
二、 分流平衡技术的系统效率
 “集中供热(冷)系统应采用两级(或三级)循环变流量的管网设计方案,实现单台热(冷)源为定流量,输配管网为变流量的运行方式,从而提高能源效率”(2000年美国暖通设计手册.集中供热(冷)设计指引- Distriet Heating and Cooling Design Guidelines.2000 ASHRAE Systems and Equipment Handbook)。
利用 分流平衡装置将管网分为相对独立的循环系统,即冷/热源﹑输配管网和热用户的一级/二级循环方式,从而简化水力平衡,负荷调节,实现输配管网的变流量运行。
  1.冷/热源的效率
1) 冷/热源与输配管网之间为相互独立的循环系统,避免了输配管网流量、水压波动时的影响,保证其额定流量和换热效率;
2) 冷/热源为多台制冷机(锅炉)布置时,每台安装循环水泵,根据管网负荷变化,调节运行台数和参数;
3)对于不运行的制冷机(锅炉),将没有水流通过,避免冷/热量损失。
2. 输配管网的效率
  输配管网的功能是将冷/热源产生的能量传送并分配到用户, 采用 分流平衡技术,能够保证较大的供回水温差,实现变流量运行,降低循环水泵的耗电量,提高了输配效率。
   同时,管网循环水泵仅提供输配管网的水力循环,不承担提供冷/热源、用户系统的资用压头,将进一步降低水泵功率,改善管网的压力梯度分布,解决水力工况失调问题。
3.用户的负荷调节
 分流平衡装置提供用户需要的资用压头,降低管网循环水泵的功率,避免输配管网近端用户调节阀节流所造成的电能浪费
采用多变量气候补偿器,根据室外温度的变化和用户需要,进行水泵变频控制,实现用户系统的变流量运行。
三、 分流平衡装置
1. 技术原理
 “当两个循环管路直接连接时,任一管路中流量的变化将会引起另一管路流量的改变,其影响程度取决于两个循环管路连接管(共用管)的压降”(美国暖通设计月刊, 水系统的分折与评价-Hydronic Systems:Analysis and Evaluation,ASHRAE Journal,OCT,1968)。
根据共用管原理研制的P/S动态平衡装置,能够隔离并消除热网中流量、水压的相互影响,形成热源、输送管网和热用户之间的一级/二级循环系统。
2.功能
一级/二级循环:保持本装置所连接环路的独立循环,各环路流量的改变,不影响其它环路流量的变化;
水力调节:在不同型号所规定的最大调节流量范围内,可以根据需要(例如负荷),调节流量,实现变流量运行;
热力调节: 根椐系统中不同用户的运行要求(例如供水温度),调节各用户的循环流量,实现动态运行调节;
自动控制:根据用户要求,在各测点安装不同测量探头,进行运行参数的显示、控制和数据传输;
3.系统节能率
 采用 分流平衡装置,能够降低暖通管网(热源、输配管网和热用户)水泵设置电功率30%以上,同时,根据负荷变化, 系统实现变流量运行,可进一步节省电耗,总节电率可达40-50%。
 同时,可以降低冷/热源能耗,节能率可达20%,其中水力平衡节能率5-15%,负荷调节节能率:7-15%。
4.改造费用及投资回收期
 由于热网规模、现状以及用户要求不同,改造费用会有所不同,投资回收期一般为2-3年。
 

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