分布式變頻泵供熱系統(tǒng)作為一種新型的循環(huán)泵多點布置形式，與傳統(tǒng)的供熱管網(wǎng)循環(huán)泵單點布置相比，具有節(jié)約電能、運行成本低的特點。本文以系統(tǒng)的基本原理和傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)進(jìn)行對比，并通過實際應(yīng)用的具體分析，探討分布式變頻泵系統(tǒng)的節(jié)能效果和發(fā)展前景。



隨著社會的發(fā)展和經(jīng)濟的進(jìn)步，變頻技術(shù)在供熱行業(yè)的應(yīng)用越來越成熟，因此，近幾年來出現(xiàn)了一種循環(huán)泵多點布置的分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，主要應(yīng)用于新建項目，如何設(shè)計、建設(shè)完善的節(jié)能供熱系統(tǒng)；已建供熱系統(tǒng)在不增加新熱源和在不擴大熱網(wǎng)規(guī)模的前提下，如何才能既節(jié)約能源、降低運行成本，又能滿足供熱負(fù)荷的需求。行業(yè)協(xié)會已將分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的研究列為“十三五”科技規(guī)劃。
基本原理是利用分布在用戶端的循環(huán)泵取代用戶端的調(diào)節(jié)閥，由原來在調(diào)節(jié)閥上消耗多余的用戶入口供回水壓差改為用分布式變頻泵提供必要的用戶入口供回水壓差。在分布式變頻泵供熱系統(tǒng)中，熱源循環(huán)泵只承擔(dān)熱源內(nèi)部的循環(huán)動力。


熱源循環(huán)泵揚程只克服熱源內(nèi)部的阻力，熱系統(tǒng)主線的總設(shè)計流量。各換熱站的一級循環(huán)泵揚程的計算要在整個供熱系統(tǒng)水力計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行，流量按該換熱站一級側(cè)的設(shè)計流量選取。二級循環(huán)泵的揚程、流量按用戶的阻力及設(shè)計流量選取。
                     

對傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)，熱源循環(huán)泵承擔(dān)熱源內(nèi)部阻力和整個熱網(wǎng)的阻力以及各用戶的入口供回水壓差。選擇熱源循環(huán)泵的設(shè)計條件一般是滿足熱網(wǎng)最遠(yuǎn)端用戶的入口供回水壓差，除了最遠(yuǎn)端用戶外，大多數(shù)近端用戶都采用調(diào)節(jié)閥消耗多余的用戶入口供回水壓差。

傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的循環(huán)泵根據(jù)最遠(yuǎn)、最不利用戶選擇，并設(shè)置在熱源處，克服熱源、熱網(wǎng)和用戶系統(tǒng)阻力。這種傳統(tǒng)設(shè)計，在供熱系統(tǒng)的近端用戶形成過多的供回水壓差。為降低近端用戶流量，必須設(shè)置調(diào)節(jié)閥，將多余的供回水壓差消耗掉。因此，傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中的無效電耗相當(dāng)可觀。

傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)還易形成冷熱不均現(xiàn)象。由于近端用戶出現(xiàn)過多的供回水壓差，在缺乏有效調(diào)節(jié)手段的情況下，近端用戶很難避免流量超標(biāo)，這必然造成遠(yuǎn)端用戶流量不足，形成供熱系統(tǒng)冷熱不均現(xiàn)象。同時，供熱系統(tǒng)的遠(yuǎn)端易出現(xiàn)供回水壓差過小，即用戶供回水壓差不足現(xiàn)象。在這種情況下，為改善供熱效果，須提高遠(yuǎn)端用戶的用戶入口供回水壓差，往往采用加大循環(huán)泵和(或)在末端增設(shè)加壓泵的做法，但這易使供熱系統(tǒng)流量超標(biāo)，進(jìn)而形成大流量小溫差的運行方式。

另外傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中大多數(shù)近端用戶采用調(diào)節(jié)閥消耗了多余的用戶入口供回水壓差，熱源循環(huán)泵提供的部分動力實際上被無功消耗。分布式變頻泵供熱系統(tǒng)采用分段接力循環(huán)的方式共同實現(xiàn)供熱介質(zhì)的輸送。雖然兩種供熱系統(tǒng)的一二級管網(wǎng)阻力相等，但這二種方式循環(huán)泵所需的功率卻不同。傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)由于循環(huán)泵設(shè)置在熱源處，提供的動力按熱網(wǎng)******流量設(shè)計。分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的熱源循環(huán)泵只須克服熱源內(nèi)部阻力，克服外網(wǎng)阻力依靠沿途分布的循環(huán)泵實現(xiàn)。雖然分布式變頻泵供熱系統(tǒng)采用較多的循環(huán)泵，但各個循環(huán)泵的功率卻減少了。

采用分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，熱源循環(huán)泵、一級循環(huán)泵、二級循環(huán)泵提供的能量，均在各自的行程內(nèi)有效地被消耗掉，因此沒有無效的電耗。由于各用戶負(fù)荷變化的不一致性，可調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速以滿足熱網(wǎng)運行需求，在滿足負(fù)荷運行時，可以靠溫控閥來調(diào)節(jié)，系統(tǒng)無功消耗減小，運行費用降低。
分布式變頻泵供熱系統(tǒng)和傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)
2014年，山東省濟寧市汶上縣供熱區(qū)域?qū)嵤┓植际阶冾l泵供熱系統(tǒng)的技術(shù)改造，運行效果良好，實際耗電量大幅下降。熱源鍋爐及熱網(wǎng)單位供熱面積電耗從4.11度/平方米下降2.48度/平方米。
由北京圣法瑞特?zé)峁た萍加邢薰驹阢肷峡h城區(qū)設(shè)計的集中供熱工程，總供熱面積約300萬平方米。在原有供熱熱源和熱網(wǎng)的基礎(chǔ)上，拆除18臺混水機組，新建設(shè)29臺水-水板式換熱機組。熱網(wǎng)分為東、西、南3條主線，全長約9.7千米。

該工程供熱負(fù)荷較大，供熱半徑較大，采用傳統(tǒng)供熱的熱源循環(huán)泵耗電量很大，超過了當(dāng)?shù)毓╇娯?fù)荷，而且新建專用供電線路由于建設(shè)資金和時間限定不可能當(dāng)年建成。經(jīng)過設(shè)計方案比選，最后決定采用分布式變頻泵供熱系統(tǒng)。

整套工程分為鍋爐房內(nèi)改造以及各換熱站的改造。

（1）鍋爐房改造：原有鍋爐房內(nèi)有40t/h鍋爐兩臺，原有循環(huán)泵泵三臺功率為300kW，水泵參數(shù)為流量1170t/h，揚程為65m，使用方式為二用一備。原有循環(huán)泵運行時，在末端或者壓降阻力大的區(qū)域，仍出現(xiàn)水力失調(diào)的情況。經(jīng)過現(xiàn)場勘查及計算，更改為流量為1300t/h。揚程為25米的循環(huán)水泵，功率降至110kW，此循環(huán)泵只負(fù)責(zé)克服管網(wǎng)阻力，故運行能耗大大降低。

  （2）換熱站改造：各換熱站在改造時要求配套廠家提供設(shè)備時，均要設(shè)置一次循環(huán)泵，水泵選型原則為流量按照不同供熱面積進(jìn)行選取，揚程只需克服站內(nèi)阻力即可。

  上述改造于2014年采暖季前全部完成，經(jīng)過一個采暖季的運行，取得不錯的節(jié)能效益，并大大改善了系統(tǒng)水利失調(diào)的問題。

經(jīng)分析計算，采用分布式變頻泵供熱系統(tǒng)可節(jié)電情況。

工程應(yīng)用與設(shè)計實例
（1）對于已經(jīng)建成并運行的大型熱網(wǎng)，當(dāng)供熱負(fù)荷超過原有負(fù)荷時，宜在熱網(wǎng)遠(yuǎn)端選擇一些用戶設(shè)置分布式變頻泵，以改善供熱質(zhì)量，而不必提高熱源循環(huán)泵的揚程，對于已建成的熱源、熱網(wǎng)實際運行工況比較復(fù)雜，若控制水平不到位，很難達(dá)到理想的節(jié)能運行效果。因此，不建議將已建大型供熱系統(tǒng)全面改造為分布式變頻泵供熱系統(tǒng)。可以分期分批，依托現(xiàn)代自動化控制技術(shù)逐步完成熱網(wǎng)技能改造。

（2）對于適用于分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的熱源、熱網(wǎng)，如果沒有供熱首站，一定要精確保證熱源點運行的最低流量，以保證熱源點安全運行。

（3）對于分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，無論從設(shè)計還是運行上，各臺循環(huán)泵的流量、揚程都必須精確計算和控制，否則難以使供熱系統(tǒng)在理想工況下運行。

（4）為達(dá)到******的運行效果，使供暖效果達(dá)到用戶滿意，分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，必須結(jié)合熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，實時數(shù)據(jù)上線，隨時對溫度、壓力等數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行分析，可進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能效果。

（5）分布式變頻泵供熱系統(tǒng)在熱源循環(huán)泵選擇、系統(tǒng)壓力設(shè)定、流量計算、供熱系統(tǒng)整體控制等一系列環(huán)節(jié)上還有很多值得進(jìn)一步探討的問題，在實際工程應(yīng)用時要進(jìn)行綜合經(jīng)濟技術(shù)比較，結(jié)合實際情況才能使這項技術(shù)得到最優(yōu)化的推廣。