关于流量与温差的匹配问题,主要考虑的因素包括如下几方面:
(1)正常设计温差及其对应的流量,即没有温度的偏高和偏低问题,也没有污水或地表水的流量不足问题。
(2)水源流量受到限制,即污水量不充足,需要做保守设计。
(3)水源温度受到限制,例如裸露的污水干渠中的污水、湖水等水温较低。
(4)冬夏制热制冷的流量匹配,通过调整温差,以尽可能让冬夏流量接近。
在湖水源热泵系统中,水源流量受到限制,一般有两种情况:一是正常设计情况下,湖水流量不足,需要适当增大取热温差;二是为了发挥湖水的最大取热潜力,采取大温降方式。当水温受到限制时,例如湖水温度最低4℃时,可取2～3℃,夏季污水温度较高时,污水的温升应以机组的效率不低于冷却塔＋冷水机组的效率为宜。
冬夏制热制冷的流量匹配,主要考虑两个季节的冷热负荷不同后,如水泵与流量设计匹配的不合理将造成系统的输送能耗过高。一般情况下,应尽可能让两个季节的流量在不明显影响机组运行效率的情况下尽可能接近,以利于水泵和机组的匹配,利于调节和节能。
例如某项目,选用了五台制热量为1450kW,制冷量为1700kW的机组,其水温、流量水泵台数匹配如表2-7所示。
表2-7 某项目流量、温差匹配表
该项目中,对流量和温差、水泵数量等进行了匹配,使得冬夏运行流量在易于调节情况下,水泵能耗不增加,系统性能系数最大化。本项目考虑的要点为:
(1)将冬季污水温降取4．5℃,夏季取7℃,使冬夏流量接近。
(2)水源侧二次水与污水冬夏两季的传热温差分别为2．5℃和4℃,考虑了中间换热器的冬夏传热量。
(3)水泵台数按4台泵,冬运行3台,夏运行4台,是按台数进行调控。
(4)夏季取7℃温差,一方面是匹配冬季流量要求,另一方面是受污水流量限制。
(5)为降低部分负荷情况下的水泵能耗,选择2台水泵进行变频。
上述匹配中,水泵是按大并联系统设计和匹配的,因此每台热泵机组的两侧水路均需设置电磁阀,机组不开启时是关闭的。这种大并联系统的好处如前所述,水泵数量较少,管路简单,但其缺点是需要在每台机组两侧加设控制阀(电磁阀),且需要采取自动控制措施,控制方面较复杂。上述项目也可以采取一机一泵形式,两者的比较如表2-8所示。
表2-8 大并联与一机一泵的水泵参数比较
负荷变频是指在较小负荷情况下,对水泵进行的变频调节。季节变频是指在不同季节运行时对水泵的流量控制进行的变频,是一次性变频。
由于本项目机组数量较多,采用一机一泵形式后,可以无需根据负荷变化对水泵进行变频调节,因为完全可以开启机组和对应水泵的数量来进行调节。
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