换热站用变频是否节能的探讨

          前言
        在当今世界能源与资源短缺的情况下,节能成为世界各国共同关注的焦点。据统计我国能耗约为发达国家的2～3倍。为此国家花大力气淘汰改造大量耗能设备, 加速新能源的开发, 降低能源消耗。各行各业也在响应号召, 减少能源损失。 如：在房屋建筑上,采用了诸多的节能措施，墙体采用外墙+苯板+主体墙； 窗户加大采光面, 并采用塑钢+中空玻璃等等, 使节能效果提高50%以上。
         城市热能供应是城市重要基础设施之一, 也是耗能大户, 尤其是在人们对供热质量的不断提高和能源紧张的今天，提高供热质量同时节约能源势在必行。 从现行的供暖设施和供暖系统中挖掘能源潜力，实施节能技术改造，在确保供暖质量，让百姓满意、政府放心，又能把能耗降下来，是一个大问题。走节能改造之路, 利国利民，对企业来说则是纯利润呀。也是供暖行业的利益所在。转变观念,提高认识, 敢想敢干, 利用知识, 在满足用户温度标准情况下, 挖掘潜力,合理调配,实现能源利用最大化,达到节能增效的目的。
供暖行业的节能降耗主要做好如方面
     一. 设计合理, 选配得当。
     二. 提高运行设备效率、传热效率,减少传输热损耗。
     三. 减少管阻,防止水力失衡。
     四. 防止供热不均匀,避免温度过低或过高。
     五. 加强管理,防止跑,冒,滴,漏。
       从供暖流程来看,就是将锅炉的热源尽可能的吸收过来,再把这些热源尽量传递给用户,满足用户温度要求。 
                  关于换热站循环泵变频
        变频器出现使电机直接变速成为可能, 是机电行业发展一次革命,是值得称道的电器部件,在生产制造方面应用非常广泛。如自动生产线,机械无级调速等带来了许多便利,但其并非节能设备。如果应用得当可间接起到节能效果。
       近年来,在供暖行业应用非常广泛。有些供暖企业为了达到节能降耗的目的,将换热站水泵部分或全部改为变频, 认为“变频=节能”, 是了解变频器的原理和换热站热交换原理。道听途说，盲目追求“时尚”造成的错误理念, 或听某某“专家”的误导、商家的推崇、或企业上档次所导致。供暖节能需综合考虑实施，认真的分析研究，找出问题的主要原因，抓住主要矛盾，而不是凭经验、凭感觉采取了更换用电设备或盲目增加用电设备的方法。虽然使问题有了一定程度的改善（有时反而加大了问题的严重性），却进一步浪费了大量的能源。
        其实变频节能是有条件的,如锅炉鼓、引风机,炉排调速,和一次网循环水等需要调速，应用变频，可起到明显节能效果。但把变频器应用于换热站并非能节能。
     1.变频的原理是将交流电(50Hz正弦波)→直流电→交流电(可变0-400Hz),是将50Hz的正弦变为带载频(5KHz-20KHz) 可调节频率(“0-400Hz”)不规整开关合成的“正弦波”, 产生N次高次谐波。因此辐射大量的电磁波(无用功)+转换耗能,其转换效率一般为85%（虽然在工艺和器件方面有所改进，但效率提高也是有限的）。又如所有交流水泵是按50Hz频率设计的，如果低于50Hz额定频率,水泵的效率也会大为降低。
     2.变频器的寿命一般按5年计算,商家一般保修期为一年.而其它电器配件为30年以上的寿命. 再者变频器的维修,维护技术要求较高,一般电工很难胜任.如果损坏只能依赖供应商，修理费用高。年头长了配件又得不到保证,维修后的可靠性大大降低。
     3.循环水是上送下回,水压平衡,最为节能.没有任何一种液体传递能与它的效率可比。如55KW水泵能使其循环水转动.5.5KW的水泵或更小功率的水泵照样能转起来。只是流速有所差别。在换热系统中, 如果流速慢(压差小),传热效率就低,就会造成温差大,供热不均匀。比如上下杠形式,可能楼上25℃,楼下15℃,串联平层可能产生”头热尾冷”,冷热不均,为了满足最低供热标准,只能提高供水温度，而更为严重的是造成一次网和二次网换热效率低或不够充分，一次网回水过高。为满足二次网供温要求，还得提高一次网的供水温度或开大一次网供水阀门。 容易造成一次网水力失衡,供回水温度都高. 加大传送系统损耗大,热能丢失严重, 容易造成锅炉汽化和热转换效率低,当然并非说循环泵流速越大越好.而要依据系统来考虑,拿一个比较通俗的例子来说吧：某种汽车在80公里/小时的效能最高,而另一类汽车在100公里/小时的效能最高.主要原因是当速度快时,风阻加大,克服风阻所需功率就大,而速度慢时, 克服车体自重显得重要,虽然功率小(耗油也少),但里程也小,比较起来得不偿失, 因此要注重效能比。其实循环水如同汽车运行一样,当循环水速度快时, 水阻(管阻)也大,因此要依照系统的不同将压差计设在0.4-0.6公斤左右较为合适和经济。
      4.变频器应用如此广泛,可能是基于上述说明的循环水的特点,来加以运用的,即转速大小都使循环水运转特性, 但他们都忽略了效能比。假如某换热站选配设计非常合理,如果上了变频, 假如是为了节能把频率调至40Hz,可算得减少40%以上的用电量.但其造成的损失远远大于节省下来的电费。首先是换热效率低, 其次温差变大, 造成供热不匀。再说换热站至用户管网普遍采用支干管网结构.调网时是在一定流量下完成整个网的水力平衡.如果盲目变换循环水的流速就将破坏水力平衡(根除水力失调是供热系统节能的关键), 造成大面积冷热不均,热损不用说,其带来的后果可想而知.由此可以看出,循环泵有了变频是节电不节能,丢了西瓜拣芝麻。
      5.当然供热的成本是由多方面构成的.单从换热站说,如果设计合理,循环水工频运转按一般标准为2度/m2,有了变频后就算节约50%的电能,即每平米节电1度,不会产生很大的效益。去年居民采暖费28元/m2,而节约一度电的费用为0.8元,28元比0.8元微不足道，由此可看出省电并非很重要，产生的问题确很多，很多。
      6.上变频不但增加了成本和维护维修费用,还将一主一被的方式给破坏了,在循环泵上变频的情况下,大都采用一拖二,如果出现故障就变成真正的”一拖二”了, 这样好吗？
      7.对于换热站的设计来说,老楼、新楼;暖气、地热等不同选配设计应有所不同.但上下差20%都是允许和正常运行的.也不会出现能源浪费大的问题。但某些设计人员生搬硬套,不加分析、研究,始终按习惯做法搞设计.设备选择”宁大勿小”怕担责任.造成某些换热站不能经济高效的运行,用电浪费严重.有些换热站甚至出现压差过大,而造成用户爆管的现象.或不得已关小阀门, 来降低流速,白白浪费了宝贵的电能,实为可惜.如果出现这种现象,可以用不花钱的方法,即大泵换小泵,换下来的泵可以留作他用。比上变频要好许多。
      8.对初寒期,末寒期来说,气温不是很低,耗热量相对减少.一般可降低循环水流速,但是二次管网一般都为支干网,这样会造成水力失衡,不可取。因此只有管网为左右环(同程),才可采用降低功率的方法运行,但也不必采用变频而设计为大小泵,比例为1:0.5,并建议有条件的地区设计为左右环(同程),无需水力平衡调整,供热效率最佳