恒壓變頻技術(shù)在太陽能集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要 本文介紹了恒壓變頻技術(shù)在太陽能集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用，著重分析了系統(tǒng)原理、兩者的結(jié)合以及采用變頻技術(shù)的優(yōu)點等。  　　0 前言  　　 雖然恒壓變頻技術(shù)已較廣泛地運用于樓宇的生活用水中，但與太陽能集中供熱系統(tǒng)的結(jié)合卻較少采用。目前太陽能集中供熱系統(tǒng)一般采用增壓泵技術(shù)，不能滿足恒溫恒壓供熱的需求。恒溫恒壓供熱適用于供熱要求高的場所，如高層建筑、四星級以上酒店、賓館，工業(yè)生產(chǎn)供熱系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品加工、農(nóng)業(yè)種植、養(yǎng)殖供熱系統(tǒng)等。  　　1 太陽能集中供熱系統(tǒng)現(xiàn)狀分析  　　現(xiàn)有的太陽能集中供熱系統(tǒng)由于采用了簡單的增壓泵裝置，存在著以下問題。  　　1）.壓力不穩(wěn)定  　　用簡單的增壓泵增壓時，供水壓力隨著用水量的增加而減小，不能保證壓力的恒定。用變頻增壓技術(shù)則可達到恒壓的目的：即用水量增加時，頻率提高，水泵轉(zhuǎn)速加快；用水量減少時，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢。這樣就保證了整個用戶管網(wǎng)隨時都有充足的水壓（與用戶設(shè)定的壓力一致）和水量（隨用戶的用水情況變化而變化）。  　　2）.運行能耗大  　　使用簡單的增壓泵技術(shù)，不能實時控制檢測、控制壓力，供水時增壓泵長時間開啟，造成很大的能量浪費。  　　2 變頻恒壓供水的原理  　　交流電機的轉(zhuǎn)速與電的頻率相關(guān)，離心泵的輸出壓力與輸出量與泵的轉(zhuǎn)速相關(guān)，只要通過改變離心泵的轉(zhuǎn)速即能達到改變泵的輸出流量與壓力，因此用變頻的方法能達到泵的節(jié)能效果。變頻恒壓是指給管道中的介質(zhì)（水）是由變頻泵輸送的水，變頻泵能根據(jù)水的壓力（用水量的多少）而通過泵的轉(zhuǎn)速用變頻（交流電頻率的改變）方法進行改變，從而調(diào)節(jié)泵（多數(shù)為離心泵）的輸出流量與壓力，達到保持恒定壓力與節(jié)能的目的。  　　3 變頻技術(shù)運用于供熱系統(tǒng)的原理  　　現(xiàn)在對較高供熱質(zhì)量要求的場所，已采用了PC/PLC可編程控制技術(shù)、壓力及溫度傳感檢測技術(shù)以及水箱水位監(jiān)控等技術(shù)，基本上可以滿足如酒店、賓館等較高供熱要求：24h連續(xù)供熱、即開即用、溫度基本恒定，但不能滿足壓力相對穩(wěn)定的要求，有時可能水量很小，使用起來很不舒服。在此基礎(chǔ)上增加變頻控制技術(shù)，即在供熱系統(tǒng)的用戶干管上安裝變頻泵，在用戶回路上設(shè)置壓力傳感器（如圖1所示）。當(dāng)用水量發(fā)生變化時，管路中的壓力會發(fā)生相應(yīng)的變化，壓力變化的信號傳遞至控制器，控制器再將此信號作用于變頻器，變頻器發(fā)出指示使泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生相應(yīng)的改變，從而控制供熱管路中的流量與壓力。  　　4 太陽能集熱系統(tǒng)與變頻供熱系統(tǒng)的結(jié)合  　　太陽能集中供熱系統(tǒng)由太陽能集熱系統(tǒng)與熱水供應(yīng)系統(tǒng)組成。集熱系統(tǒng)由集熱器、儲熱水箱、泵、閥門及管路、控制系統(tǒng)組成，是將太陽能轉(zhuǎn)化成熱能的裝置；熱水供熱系統(tǒng)由供熱水箱、泵、控制系統(tǒng)及管路組成，是將熱水輸送到用戶的系統(tǒng)。兩者組合在一起就是一個完整的太陽能集中供熱系統(tǒng)（如圖2所示）。  　　系統(tǒng)采用壓力傳感器、PLC和變頻器作為中心控制裝置，實現(xiàn)所需功能。 安裝在管網(wǎng)干線上的壓力傳感器，用于檢測管網(wǎng)的水壓，將壓力轉(zhuǎn)化為4mA～20 mA的電流或者是0V～10V的電壓信號，提供給變頻器。變頻器是水泵電機的控制設(shè)備，能按照水壓恒定需要將0Hz～50Hz的頻率信號供給水泵電機，調(diào)整其轉(zhuǎn)速。  　　5 采用變頻恒壓技術(shù)的太陽能集中供熱系統(tǒng)的優(yōu)點  　　1.節(jié)電：根據(jù)需要開關(guān)水泵或投入運轉(zhuǎn)的水泵數(shù)量，使水泵實現(xiàn)最大限度地節(jié)能運行。  　　 2.節(jié)水：根據(jù)實際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動控制水泵出水量，減少了跑水、漏水現(xiàn)象。  　　3.運行可靠：由變頻器實現(xiàn)泵的軟起動，使水泵實現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊，避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂。  　　4.高度自動化：系統(tǒng)能實現(xiàn)全自動控制，具有手動/自動切換、主副泵定時輪換、壓力調(diào)整、恒壓、高低電壓保護、欠相保護、漏電保護、過載保護、過熱保護、缺水保護、漏水檢測補償、不用水停機、瞬間跳閘保護等功能。另可根據(jù)用戶需求配置人機界面，可視化遠程調(diào)整、監(jiān)測和維護。  　　參考文獻  　　1鄭瑞澄主編，民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)工程技術(shù)手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，2005  　　2中華人民共和國國家標準（GB 50364-2005）2005-12-05發(fā)布，民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范  　　3 中華人民共和國國家標準（GB/T 18712-2002） 太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計、安裝及工程驗收技術(shù)規(guī)范