恒压变频技术在太阳能集中供热系统中的应用

摘要 本文介绍了恒压变频技术在太阳能集中供热系统中的应用，着重分析了系统原理、两者的结合以及采用变频技术的优点等。  　　0 前言  　　 虽然恒压变频技术已较广泛地运用于楼宇的生活用水中，但与太阳能集中供热系统的结合却较少采用。目前太阳能集中供热系统一般采用增压泵技术，不能满足恒温恒压供热的需求。恒温恒压供热适用于供热要求高的场所，如高层建筑、四星级以上酒店、宾馆，工业生产供热系统、农产品加工、农业种植、养殖供热系统等。  　　1 太阳能集中供热系统现状分析  　　现有的太阳能集中供热系统由于采用了简单的增压泵装置，存在着以下问题。  　　1）.压力不稳定  　　用简单的增压泵增压时，供水压力随着用水量的增加而减小，不能保证压力的恒定。用变频增压技术则可达到恒压的目的：即用水量增加时，频率提高，水泵转速加快；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢。这样就保证了整个用户管网随时都有充足的水压（与用户设定的压力一致）和水量（随用户的用水情况变化而变化）。  　　2）.运行能耗大  　　使用简单的增压泵技术，不能实时控制检测、控制压力，供水时增压泵长时间开启，造成很大的能量浪费。  　　2 变频恒压供水的原理  　　交流电机的转速与电的频率相关，离心泵的输出压力与输出量与泵的转速相关，只要通过改变离心泵的转速即能达到改变泵的输出流量与压力，因此用变频的方法能达到泵的节能效果。变频恒压是指给管道中的介质（水）是由变频泵输送的水，变频泵能根据水的压力（用水量的多少）而通过泵的转速用变频（交流电频率的改变）方法进行改变，从而调节泵（多数为离心泵）的输出流量与压力，达到保持恒定压力与节能的目的。  　　3 变频技术运用于供热系统的原理  　　现在对较高供热质量要求的场所，已采用了PC/PLC可编程控制技术、压力及温度传感检测技术以及水箱水位监控等技术，基本上可以满足如酒店、宾馆等较高供热要求：24h连续供热、即开即用、温度基本恒定，但不能满足压力相对稳定的要求，有时可能水量很小，使用起来很不舒服。在此基础上增加变频控制技术，即在供热系统的用户干管上安装变频泵，在用户回路上设置压力传感器（如图1所示）。当用水量发生变化时，管路中的压力会发生相应的变化，压力变化的信号传递至控制器，控制器再将此信号作用于变频器，变频器发出指示使泵的转速发生相应的改变，从而控制供热管路中的流量与压力。  　　4 太阳能集热系统与变频供热系统的结合  　　太阳能集中供热系统由太阳能集热系统与热水供应系统组成。集热系统由集热器、储热水箱、泵、阀门及管路、控制系统组成，是将太阳能转化成热能的装置；热水供热系统由供热水箱、泵、控制系统及管路组成，是将热水输送到用户的系统。两者组合在一起就是一个完整的太阳能集中供热系统（如图2所示）。  　　系统采用压力传感器、PLC和变频器作为中心控制装置，实现所需功能。 安装在管网干线上的压力传感器，用于检测管网的水压，将压力转化为4mA～20 mA的电流或者是0V～10V的电压信号，提供给变频器。变频器是水泵电机的控制设备，能按照水压恒定需要将0Hz～50Hz的频率信号供给水泵电机，调整其转速。  　　5 采用变频恒压技术的太阳能集中供热系统的优点  　　1.节电：根据需要开关水泵或投入运转的水泵数量，使水泵实现最大限度地节能运行。  　　 2.节水：根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了跑水、漏水现象。  　　3.运行可靠：由变频器实现泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击，避免管网压力超限，管道破裂。  　　4.高度自动化：系统能实现全自动控制，具有手动/自动切换、主副泵定时轮换、压力调整、恒压、高低电压保护、欠相保护、漏电保护、过载保护、过热保护、缺水保护、漏水检测补偿、不用水停机、瞬间跳闸保护等功能。另可根据用户需求配置人机界面，可视化远程调整、监测和维护。  　　参考文献  　　1郑瑞澄主编，民用建筑太阳能热水系统工程技术手册.化学工业出版社，2005  　　2中华人民共和国国家标准（GB 50364-2005）2005-12-05发布，民用建筑太阳能热水系统应用技术规范  　　3 中华人民共和国国家标准（GB/T 18712-2002） 太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范