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分析变流量工况下水泵系统运行能耗和费用

供热参数优化控制的目标函数为系统运行费用最低。水泵运行费用是系统能耗与其对应能源价格的函数。供热参数的优化控制包括各热源设备出水温度以及水泵水流量的控制。


供热参数预测模型表明,相同室外温度下,供水温度随着供回水温差的增加而升高,回水温度随着供回水温差的增加而下降;相同流量下,供回水温度随着室外温度的降低而增加。供水温度的升高将会导致热泵机组COP下降,热泵机组瞬时输入功率增加;供回水温差增加意味着系统水流量减小,循环泵的输出功率下降。为得到供热系统最佳的运行参数,ca88手机版厂需要分析变流量工况下供热系统运行能耗和水泵运行费用。


供热系统设计循环流量为700m3/h。基于水泵的约束条件,水泵转速比应该在100%-60%之间变频运行,水泵转速比为60%时所对应的系统水流量为420m3/h;热泵机组水流量的下限为200m3/h;综上所述,系统变水流量的下限为420m3/h。


为提高供热系统的稳定性、简化系统的控制方法,决定对变频器采用五裆转速频率控制,变频器在不同频率下对应的数值分别为50Hz、45Hz、40Hz、35Hz、30Hz,不同频率下所对应的系统流量分别为700m3/h、630m3/h、560m3/h、490m3/h、420m3/h,本文选择上述五种变流量工况作为本文分析的典型工况。变流量工况下供热系统供回水温度随室外温度的变化见图1。

图1:变流量工况下供回水温度随室外温度的变化

变流量工况下供回水温度随室外温度的变化

基于图1的供参数热、系统中各设备的计算模型以及系统控制模型,即可分析求解供热系统在不同室外温度工况下ca88会员登录的最佳运行模式,进而得到该工况所对应的水泵运行能耗。


热泵机组瞬时输入功率随着流量的减小而增加。当室外温度为1°C、系统流量在700m3/h—490m3/h之间时,热泵机组瞬时输入功率随着流量的减小而增加;流量为420m3/h时热泵机组瞬时输入功率下降,但需开启燃气锅炉。当室外温度为0°C、系统流量在700m3/h—630m3/h之间时,热泵机组瞬时输入功率随着流量的减小而增加;系统流量在560m3/h—420m3/h之间时,热泵机组瞬时输入功率随着流量的减小而减小,燃气锅炉燃气消耗量随着流量的减小而增加。


实际运行中不需要开启高温热泵机组,供热系统中耗能的输配设备只包括污水泵、循环泵和燃气锅炉循环泵。污水泵的瞬时输入功率受热泵机组制热量及其COP的影响,ca88会员登录受系统水流量的影响,燃气锅炉循环泵主要受燃气锅炉开启台数的影响。

表1:不同运行工况下系统供暖季节运行费用

流量m3/h)

供暖季节运行费用(万元

单位面积费用(元/(m2.))

设计工况®

337.1

14.05

700

328.8

13.70

630

321.7

13.41

560

319.2

13.30

490

317.0

13.21

420

317.5

13.23

变流量最优工况

312.3

13.01

水泵运行费用随着系统水流量的变化而变化,系统变流量最优工况明显优于其他运行工况。相对于设计工况所对应的年度运行费用,采用变流量运行模式可以节省运行费用24.8万元,即年度运行费用节约7.4%。


二氧化碳排放量随着室外温度的降低而降低,其主要原因是热泵机组供热量逐渐下降,燃气锅炉供热量则逐渐增加,天然气的碳排放指标远小于电的碳排放指标,天然气消耗量增加和用电量下降综合导致二氧化碳排放量的下降。


(1)通过对建筑负荷模拟,得到了建筑热负荷随室外温度变化的关系,为负荷预测和系统能耗分析奠定了基础;

(2)确定了系统中燃气锅炉、热泵机组和输配水泵的能耗计算模型;

(3)ca88手机版厂分析计算供热系统不同流量下、不同室外温度下的运行费用,得到系统最优的运行控制策略;

(4)对比分析了复合能源供热系统和燃煤锅炉供热系统的优劣。


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点击次数:  更新时间:2018-03-16 16:19:30  【打印此页】  【关闭