摘要：随着集中供热系统的不断发展，供热管网规模的逐年增加，城市规划的不断调整，供给用户或热力站的负荷也发生了变化，造成了管网的局部水力失调，局部用户或热力站的资用压头不足。同时传统的调节方式耗电多，不能满足用户的各种运行工况，特别是在大的供热系统中，其弊端尤为突出。而分布式变频系统可以解决管网的水力失调，降低管网的输配能耗，实现管网的变流量调节。分布式变频系统所体现的这些优点使得其在越来越多的工程中得以应用。本文研究的供热输配系统设计方法是用于指导系统设计和运行的有效手段，应用到工程实践中将会取得巨大的经济效益和社会效益。
关键词：分布式变频；供热输配系统；应用研究
集中供热系统的不断发展，具有一定的优势，也存在着一定的问题，这就需要相关行业人员在开发利用集中供暖时能够及时发现问题，结合实际做出科学的分析，并有效的解决问题。同时，随着时代的发展，科学技术水平的逐步提高，更加需要创新精神，而且往往一项新的先进技术推广的过程，不可能十分顺利。分布式循环泵供热系统，作为一种新的供热方式，以其独特的优越性得到了人们的认可，广泛的应用于相关的生产生活中。
1 分布式变频泵系统的原理
经过对以往供热系统相关资料的调查分析可以看出，传统的供热系统，特别是枝状管网系统，通常会在热源处安装一组循环泵，或者会在换热站内部安装一组循环泵，并且要对管网系统内部的各个元素综合分析，统计出管网系统中的流量以及最不利于环路的阻力，分析后选择出最佳的循环泵的流量，决定循环泵的扬程以及安装循环泵的台数。另外，供热管网系统的各个用户末端还应安装手动调节阀门，或者要安装负责控制自力式流量阀门等相关的调节设备，用来消耗这一用户使用后的剩余压头，以保证整个供热系统内部的各个用户间水力达到最佳的平衡状态。同时，有个别的供热管网由于特殊原因导致用户的热负荷量发生变化，使资用压头不足，因此对整个系统泵的设置做出了调整，增加了供水或者回水的加压泵。但是却出现了调节困难的现象，会对个别用户产生非常不利的影响。随着科技的发展，出现了新型的调节设备和新式的调节手段，进一步实现了对整体水泵的数字化控制。新型设备和新式手段用可调速的水泵取代了供热管网中的传统调节设备，在供热管网中选取适当的结点设置可调速水泵，来满足后期的水力工况的需求。压差控制点，即供热管网中控制压差的节点，在选择主循环泵的过程中，要充分考虑流量以及热源到达压差控制点的阻力，科学选择，以降低整体循环泵的扬程，降低主循环泵的电机功率。每个用户要安装相应的分布变频泵，形成分布式的变频泵系统，保证原有阀门节流到的能量能够充分利用。由于新式设计后的水泵可以通过变频器来调速，能帮助主循环泵降低对电能的消耗，在理论上可以实现省略调节设备，此外，可以保证供热系统在压力水平较低的环境下工作，使整体供热系统更加安全。
2分布式供热与传统供热的比较
由于传统供热系统中循环水泵的设计方法，从根本上造成供热系统近户端形成过大的资用压头，极易形成水力失调，并为大流量小温差运行方式提供了平台。分布式供热则是在热源处设置扬程较小的循环泵，然后在外网沿途设置多个加压循环泵，采用“接力棒”的办法，共同实现热媒的输送工作。热源处设置的循环泵只承担热源内部的水循环，换热站内的循环泵则承担热媒输送和保证热用户必要的资用压头的功能，并通过变频装置实现变流量调节。这种方式基本上消除了无效电耗，减少了初投资。
3分布式供热与传统供热系统的节能原理
传统的循环水泵设计方法是根据最远、最不利用户选择循环水泵，并设置在热源处，用于克服热源、热网和热用户系统阻力。这种传统设计在供热系统的近端（靠近热源处）热用户，形成了过多的资用压头。为了满足近端热用户循环流量，必须设置流量调节阀，将多余的资用压头消耗掉。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种无谓的节流损失是传统循环水泵设计方法本身造成的。而采用分布式变频循环泵系统，无论是热源主循环泵、一级循环泵、二级循环泵所提供的电功率，全部在各自的行程内有效地被消耗掉，而没有无效的电耗。传统循环系统中大多数用户采用调节阀消耗了多余资用压头，热源主循环泵的总功率实际上被无功消耗。其总功率N消耗肯定大于分布循环方式的总功率N。分布循环方式是在热源处设置扬程较小的循环水泵外，还在外网用户端设置一级循环泵。多个沿途一级循环泵，采用“分段接力循环”的方式共同实现了热媒的输送工作。虽然各外网管段的压降与传统方案对应管段的压降相等，但这二个方式所需的功率N却是不同的。传统方式因循环水泵设置在热源处，所提供的动力是按总的最大循环流量下设计的，而分布变频设计方式，热源处的循环泵在总流量下，只须克服热源内部阻力，克服外网部分的阻力依靠沿途分布循环泵的分流量下实现的。因此，分布循环泵设计方式的循环水泵的总输送功率小于传统设计方式循环水泵的输送功率是显而易见的。据有关资料测算如果采用分布式变频循环泵可以节电30-40%。
采用分布式变频泵的方案，系统无用功消耗小，运行费用低。各用户一次循环泵的运行，只需满足本站运行的资用压头即可。在设计工况下，各用户一次循环泵需要提供的最小功率，在部分负荷时，由于各用户负荷变化的不一致性，仍可调节泵的转速以满足管网运行需求，基本无阀门的节流损失。其次，分布式变频泵的方案，泵的功率小、扬程低，适应热负荷变化的能力也强。在城市热负荷的发展初期，远端用户未能达到设计负荷时，可在远端几个资用压头不足的用户采用扬程较小的一次循环泵；而在热网负荷充分发展后，热负荷的分布与设计时的预想往往会产生偏差时，可将扬程小的一次循环泵移动到离热源较近的用户，而在远端用户增加扬程较高的一次循环泵。如在匹配水泵时充分考虑系统的运行工况变化，保持各水泵在调节过程中能在高效率点工作，其节能效益是不言而喻的。
4实践工程中的推广
4.1根据先易后难的原则逐渐推广
过去传统的循环水泵设计思想是在热源处设置一个大循环泵，肩负热源、热网和热用户三种循环泵的功能。现在，先进的设计思想，是将循环水泵这三种功能进行分离，变为热源循环泵，热网循环泵和热用户循环泵。第一步可先采用双泵系统，即把热源循环泵单独分离出来，而让热网循环泵兼管热用户循环泵的功能。第二步，再将热网循环泵与热用户循环泵分离，其原则是尽量少设置沿途热循环泵，多在热力站设置热网循环泵和热用户循环泵，具体的工程设计，要经过技术经济比较来确定。
4.2提倡创新精神
一个先进技术的推广，往往会遇到许多阻力：设计部门习惯“不熟悉的技术不用”；运行管理部门即甲方，又坚持“没有业绩的标书不选”。如果社会上都遵循这样的理念，那么任何一个先进技术只能“胎死腹中”。创新精神和先进技术是一对孪生兄弟，只有敢干创新的人，才能拥有先进技术。当然，这种创新，不是蛮干，要经过理性思考和判断；而只有掌握科学知识的人，才能进行理性思考和判断。
5结论
在我国暖通空调的能耗占全国总能耗的 40%，所以暖通空调节能减排意义重大。而我国又是能源紧缺的国家，虽然分布式输配系统在初投资上比传统的集中式动力系统要高出一部分，但从整个工程项目的全生命周期上来看，节能效果明显。为了实现国家节能减排的目标，供热行业应尝试使用新技术，鼓励研究出一些输配能耗低，热舒适性好的集中供热新技术。
参考文献：
[1]颜爱斌.分布式变频集中供热系统的理论与实验研究[D].天津：天津大学，2014.
[2]江亿.我国建筑能耗趋势与节能重点[J].建设科技，2006（17）：49-50.
论文作者:刘哲先
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/5
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