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　　1 前言
　　近幾年來(lái)，變頻調速技術(shù)以其顯著(zhù)的節能效果和可靠的控制方式在空調系統中水泵和風(fēng)機應用較多，并且其技術(shù)也比較成熟，但在地下水源熱泵空調系統中深井泵供水應用，目前還很少見(jiàn)，但是卻相當有必要。對沈陽(yáng)地區的地下水源熱泵應用試點(diǎn)調查發(fā)現，在地下水源熱泵空調系統中，當熱泵容量不大一臺深井泵的供水量能滿(mǎn)足兩臺或更多熱泵機組所需的水量。在實(shí)際運行中發(fā)現，熱泵機組大部分時(shí)間部分負荷運行，而深井泵一直在滿(mǎn)負荷狀態(tài)運行，結果造成了電費及水費的大量增加。因此深井泵變頻調速供水技術(shù)在地下水源熱泵系統中的應用具有很大的節能潛力。

　　2 工程概況
　　本文的分析以實(shí)際工程冬季運行為研究對象，工程概況如下：
　　某高校新校區辦公樓層數五層，建筑面積11030m2，夏季空調設計冷負荷為894kw，冬季空調設計熱負荷為1012kw。辦公樓冷熱源采用兩臺地下水源熱泵機組，制熱工況：制熱量515kw，輸入功率136.02kw，冷水流量65m3/h，熱水量88.6m3/h，一臺抽水泵抽水量160m3/h，功率37kw。冬季運行時(shí)間：11月份~3月份，每天24小時(shí)運行。

　　3 深井泵變頻調速供水控制方法
　　深井泵采用溫差控制法。由于熱泵機組在制熱工況下，必須保證蒸發(fā)器出水溫度不能過(guò)低，所以在深井泵回水管道上設溫度傳感器，設定溫度為tjh。井水源側回水溫度大于tjh值時(shí)，深井泵控制器向變頻器發(fā)出降低電流頻率信號，變頻器將輸入電源的頻率降低，深井泵的轉數相應降低，水泵供水量、軸功率和電動(dòng)機輸入功率也隨之降低，從而達到了節能的目的。當水源側回水溫度低于tjh值時(shí)，增頻調節。

　　4 水泵變速調節原理
　　改變水泵的轉速，可以改變水泵的性能，從而達到調節工況點(diǎn)的目的。根據相似定律，對于同一臺水泵以不同轉速運行時(shí)，水泵的流量、揚程、軸功率與轉速的關(guān)系，可用下式表示：
　　Q/Qe=n/ne(1)
　　H/He=(n/ne)2(2)
　　P/Pe=(n/ne)3(3)
　　式中：ne——水泵額定轉速，r/min；n——實(shí)際運行工況下的轉速，r/min；
　　Qe——水泵額定轉速時(shí)的流量，m3/h；Q——實(shí)際運行工況下的流量，m3/h；
　　He——水泵額定轉速時(shí)的揚程，m；H——實(shí)際運行工況下的揚程，m；
　　Pe——水泵額定轉速時(shí)的功率，kw；P——實(shí)際運行工況下的功率，kw。
　　由（1）式和（2）式，可得
　　H1/Q12=H2/Q22=k(4)
　　即H=kQ2(5)
　　(5)式是以坐標原點(diǎn)為頂點(diǎn)的二次拋物線(xiàn)，線(xiàn)上各點(diǎn)具有相似工況，由相似定律知，當水泵前后的轉速變化的時(shí)候，水泵效率不變，故相似工況拋物線(xiàn)也稱(chēng)等效率曲線(xiàn)。因此從節能角度考慮，通常采用改變水泵轉速的方法來(lái)改變水泵的工況點(diǎn)，盡量使其在高效率范圍內工作�！�
　　5 水泵變頻范圍的確定
　　當熱泵機組負荷變化時(shí)，深井泵的供水量也隨之變化。深井泵的供水量在（Qmin～Qe）之間，即深井泵的變頻范圍（nmin～ne。
　　熱泵機組所需的最小流量為40m3/h（設備要求），即為深井泵的最小供水量，則深井泵的最小轉速：得：
　　nmin=Qmin/Qe×ne=40/160×2900=725轉/分
　　冬季制熱工況深井泵的變頻范圍：725轉/分～2900轉/分。
　　 6 不同頻率下深井泵供水量和耗電量
　　深井泵變頻供水設備采用HT微機控制變頻調速給水設備，其中變頻器型號為（VFD-F，45KW/60HP，460HP，3phase）。深井泵變頻后，在不同頻率下，深井泵供水量和耗電量實(shí)測結果：　　　　　
　　當電源輸入的頻率下降時(shí)，深井泵的供水量和耗電量也隨著(zhù)逐漸降低。當頻率45hz下降到30hz時(shí)，深井泵供水量由122m3/h下降到54m3/h，與額定轉速時(shí)的供水量相比分別下降了23.75%、66.25%。而輸入功率由26.2kw下降到8.9kw，與額定轉速時(shí)的輸入功率相比分別下降了29.1%、75.9%。由此可見(jiàn)，節能效果相當明顯。但是當頻率下降到20hz時(shí)，雖然深井泵仍在運行，由于揚程不夠，供水量接近等于零�！　�

　　7 深井泵變頻運行實(shí)測及節能效果分析
　　7.1深井泵日運行情況實(shí)測和分析
　　熱泵機組大部分的時(shí)間都是在部分負荷運行，而且運行最高負荷不超過(guò)機組最大負荷50%（即一臺熱泵機組額定負荷100%），負荷為額定負荷37.5%的運行時(shí)間占了55%。深井泵采用變頻后，此工況深井泵的流量由原來(lái)的160m3/h下降到52m3/h，減少了67.5%的供水量；耗電量由37kwh下降到8.8kwh，節省了76.2%。節能效果顯著(zhù)。

　　7.2整個(gè)供暖期深井泵運行工況實(shí)測和節能效果分析
　　通過(guò)整個(gè)冬季供暖期深井泵實(shí)際運行工況跟蹤測量，將深井泵不變頻和變頻日供水量和日耗電量變化：
　　深井泵在十一月、十二月、一月、二月、三月與不變頻相比分別節省供水量82222m3、80924m3、78942m3、77440m3、84841m3。整個(gè)冬季供暖期深井泵采用變頻技術(shù)后，總共節省供水量404369m3。同樣，深井泵采用變頻技術(shù)后，耗電量在十一月、十二月、一月、二月、三月與不變頻相比分別節省21136.8kwh、21284.5kwh、20813kwh、20155.4kwh、21858.2kwh。整個(gè)冬季供暖期深井泵采用變頻后，總共節省耗電量105247.9kwh。
　　8 深井泵變頻供水方式經(jīng)濟性分析
　　根據整個(gè)冬季供暖運行實(shí)測，深井泵采用變頻后，總共節省耗電量105247.9kwh，節省供水量為404369m3。
　　采用變頻后每年節約資金：
　　Cs=⊿W×Yw+⊿E×Ye
　　式中：⊿W——年節約供水量，m3；⊿E——年節約耗電量，kwh；
　　Ye——電價(jià),（元/kwh）；Yw——地下水水價(jià),(元/m3)；
　　Cb=105247.9×0.635+404369×0.25=16.79（萬(wàn)元）
　　該工程變頻設備及其他附屬電控設備總共約10萬(wàn)元，深井泵變頻設備增加的投資在一個(gè)冬季供暖期就完全得到了回收。

　　9 結論
　　在地下水源熱泵空調系統中，根據熱泵機組運行負荷情況，深井泵采用變頻調速供水技術(shù)，可有效地減少耗電量和供水量，明顯地節省運行費用，帶來(lái)顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。