苗剛

摘要：集中供冷供熱輸配系統(tǒng)的循環(huán)水泵通常設(shè)在冷熱源側(cè)，提供從輸配管網(wǎng)到末端用戶的水循環(huán)動(dòng)力。目前集中空調(diào)系統(tǒng)和集中供熱系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目運(yùn)行大都采用這一方式。為了提高輸配管網(wǎng)的輸送效率，減少輸配系統(tǒng)的無功電耗，滿足用戶的舒適性，大力推廣分布式供冷供熱輸配系統(tǒng)勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：分布式輸配;零壓差點(diǎn);以泵代閥;水壓圖;動(dòng)態(tài)運(yùn)行

引言

我國的供冷供熱事業(yè)在20世紀(jì)80年代初期改革開放以后，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，得到快速興起并發(fā)展，對(duì)改善人民群眾的生活質(zhì)量作出了巨大的貢獻(xiàn)。但就其技術(shù)、設(shè)備、管理和服務(wù)質(zhì)量來說，與國外的先進(jìn)水平相比，還存在較大的差距。在這種情況下，眾多專家學(xué)者對(duì)集中供冷供熱系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行進(jìn)行了系統(tǒng)研究。經(jīng)過長期的努力，我國學(xué)者從國情出發(fā)，在冷熱能輸配理論和技術(shù)方面進(jìn)行了深入研究，提出并發(fā)展了分布式變頻輸配技術(shù)，并且運(yùn)用到工程實(shí)踐當(dāng)中，取得了極好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為推動(dòng)我國集中供熱事業(yè)的發(fā)展作出了卓越貢獻(xiàn)。

1分布式供冷供熱輸配系統(tǒng)

1.1分布式供冷供熱輸配系統(tǒng)概念

在供冷供熱系統(tǒng)中，冷熱源處設(shè)置冷熱源泵，用戶處分別設(shè)置與冷熱源串聯(lián)連接的用戶泵和用戶泵組，冷熱源泵提供冷熱源內(nèi)的循環(huán)和零壓差點(diǎn)前的管網(wǎng)循環(huán)動(dòng)力，用戶泵或用戶泵組提供零壓差點(diǎn)后的管網(wǎng)和用戶內(nèi)循環(huán)動(dòng)力，這樣的系統(tǒng)稱為分布式供冷供熱輸配系統(tǒng)。冷熱源泵、沿程泵、用戶泵組均采用變頻控制。

分布式輸配系統(tǒng)適用于區(qū)域內(nèi)單體建筑物比較密集、供冷供熱輸配作用半徑合理、冷熱負(fù)荷密度大、年負(fù)載率或運(yùn)行時(shí)間長、用戶有多種工況需求的供冷供熱輸配工程，具體適用的工程類別有：城市供冷供熱一次網(wǎng)，城市綜合體、CBD、校園、工廠、住宅等小區(qū)二次網(wǎng)，單體建筑內(nèi)輸配系統(tǒng)等。分布式輸配系統(tǒng)是以泵代閥的輸配系統(tǒng)，系統(tǒng)中沒有任何兩通閥、三通閥、靜態(tài)平衡閥、動(dòng)態(tài)平衡閥、壓差動(dòng)態(tài)平衡閥等調(diào)節(jié)阻力的閥門。

1.2分布式供冷供熱輸配系統(tǒng)的分類

分布式供冷供熱輸配系統(tǒng)分為直連式系統(tǒng)和混連式系統(tǒng)。

1.2.1分布式輸配直連式系統(tǒng)

分布式供冷供熱輸配系統(tǒng)中，用戶的供回水溫度與管網(wǎng)的供回水溫度相等，冷熱源泵提供零壓差點(diǎn)前管網(wǎng)和設(shè)備的循環(huán)動(dòng)力，用戶泵提供零壓差點(diǎn)后管網(wǎng)的管路循環(huán)和用戶內(nèi)循環(huán)動(dòng)力的輸配系統(tǒng)稱為分布式輸配直連式系統(tǒng)。

1.2.2分布式輸配混連式系統(tǒng)

分布式供冷供熱輸配系統(tǒng)中，用戶供水溫度和管網(wǎng)供水溫度不同，用戶回水溫度和管網(wǎng)回水溫度相同，冷熱源泵提供零壓差點(diǎn)前管網(wǎng)和設(shè)備的循環(huán)動(dòng)力，沿程泵提供用戶零壓差點(diǎn)后管網(wǎng)的管路循環(huán)動(dòng)力，用戶混水泵提供用戶內(nèi)的循環(huán)動(dòng)力的輸配系統(tǒng)稱為分布式輸配混連式系統(tǒng)。

2輸配系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1冷源設(shè)計(jì)

冷源機(jī)房位于某地下室，靠近負(fù)荷中心，集中供冷半徑約為370m，供冷半徑較大;原設(shè)計(jì)采用集中式輸配系統(tǒng)，循環(huán)泵設(shè)置在熱源處，其揚(yáng)程按最遠(yuǎn)端環(huán)路的阻力損失確定，在運(yùn)行中必然會(huì)出現(xiàn)管網(wǎng)近端用戶資用壓力過大、遠(yuǎn)端用戶資用壓力過小，管網(wǎng)系統(tǒng)水力失調(diào)，導(dǎo)致系統(tǒng)前端用戶過度供冷、系統(tǒng)后端用戶欠供冷的情況。而采用各種調(diào)節(jié)閥節(jié)流的方式來消除近端用戶的多余資用壓力，會(huì)產(chǎn)生無功電耗，不僅使管網(wǎng)輸送效率降低，而且用戶的舒適性無法得到滿足，直接影響供冷效果。

2.2輸配管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該工程輸配管網(wǎng)采用合理大溫差，在各建筑單體的用戶泵房處分別設(shè)置沿程泵和用戶泵，沿程泵承擔(dān)零壓差點(diǎn)以后的管網(wǎng)循環(huán);水泵變頻運(yùn)行，減少系統(tǒng)的無功電耗，獲得更高的輸送效率;系統(tǒng)大溫差、小流量運(yùn)行，大量減少管網(wǎng)投資，節(jié)省了輸送費(fèi)用，真正達(dá)到了節(jié)能、高效的目的。

2.3管網(wǎng)零壓差點(diǎn)的選擇

零壓差點(diǎn)的位置不同，系統(tǒng)的設(shè)備初投資和管網(wǎng)的運(yùn)行費(fèi)用也不同，應(yīng)該經(jīng)過初投資和管網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析確定零壓差點(diǎn)的位置。一次網(wǎng)要根據(jù)系統(tǒng)功耗最小來計(jì)算確定零壓差點(diǎn)位置;二次網(wǎng)可以根據(jù)系統(tǒng)功耗最小來計(jì)算確定零壓差點(diǎn)位置，也可以將零壓差點(diǎn)設(shè)于主機(jī)房內(nèi)。

2.4用戶泵的選擇

分布式輸配直連式系統(tǒng)：水泵流量為該用戶的流量;水泵揚(yáng)程為克服零壓差點(diǎn)之后管網(wǎng)供回水管到用戶前和用戶內(nèi)的管段阻力之和。

分布式輸配混連式系統(tǒng)：水泵流量為該用戶的流量;沿程泵揚(yáng)程為克服零壓差點(diǎn)之后管網(wǎng)供回水管到用戶前的管段阻力之和;用戶泵揚(yáng)程為克服用戶內(nèi)的管段阻力之和。

2.5自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由冷源機(jī)房群控部分和若干個(gè)用戶泵房分控站部分構(gòu)成分散控制集中管理（DCS）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最大節(jié)能運(yùn)行控制。

根據(jù)室外氣象參數(shù)，通過配合管網(wǎng)供水溫度設(shè)定點(diǎn)調(diào)節(jié)用戶側(cè)溫度設(shè)定點(diǎn)，改變冷水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到改變管網(wǎng)水流量的目的;通過支管供回水溫差設(shè)定點(diǎn)調(diào)節(jié)，并配合沿程泵的轉(zhuǎn)速控制，合理配置用戶側(cè)冷量輸送，最終實(shí)現(xiàn)按需取能，達(dá)到降低能源消耗的控制目的。

3分布式變頻輸配系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)控方法

3.1分布式供熱系統(tǒng)應(yīng)實(shí)行“變頻變流量”運(yùn)行

目前大多數(shù)供熱系統(tǒng)采用分布式變頻輸配技術(shù)，主要承擔(dān)了最大流量分配的初調(diào)節(jié)問題。實(shí)際上變頻系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)性主要解決了循環(huán)水泵與系統(tǒng)的匹配和流量分配問題，在實(shí)際運(yùn)行過程中基本保持定頻定流量運(yùn)行。即使采用動(dòng)態(tài)變頻調(diào)節(jié)，調(diào)控依據(jù)也不明確。有的系統(tǒng)甚至采用所謂的“壓差控制法”，即根據(jù)管網(wǎng)某一位置的壓差變化來改變頻率。如此調(diào)控方法基本失去了分布式變頻輸配技術(shù)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

其實(shí)供熱系統(tǒng)采用分布式變頻輸配技術(shù)最有效的調(diào)控方法應(yīng)該是根據(jù)系統(tǒng)供熱負(fù)荷同步比例調(diào)節(jié)各分級(jí)水泵電動(dòng)機(jī)的頻率，或采用“等溫差調(diào)節(jié)法”調(diào)節(jié)各級(jí)水泵的流量，可大大減少管網(wǎng)輸配能耗，且滿足熱用戶的熱量需求。

3.2系統(tǒng)供熱全過程動(dòng)態(tài)調(diào)控策略

大多數(shù)供熱系統(tǒng)的供熱量根據(jù)熱源的供水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，也就是說把供水溫度當(dāng)熱量用，并非按需要的供熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)。結(jié)果使得分布式變頻輸配系統(tǒng)的作用沒有得到充分發(fā)揮，節(jié)能效果也不明顯，甚至有的分布式變頻輸配系統(tǒng)的輸配能耗比集中輸配系統(tǒng)還高。

供熱系統(tǒng)最有效的供熱調(diào)節(jié)方法應(yīng)該是根據(jù)氣象條件采用熱量總量控制，即“熱量調(diào)節(jié)法”。所以分布式供熱輸配系統(tǒng)的循環(huán)水泵變頻控制應(yīng)以供熱負(fù)荷為依據(jù)，“逐日、同步、等比例”調(diào)節(jié)頻率，從而實(shí)現(xiàn)逐日動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)熱負(fù)荷及供熱量，以滿足熱用戶的需求。

在采用分布式變頻循環(huán)水泵的設(shè)計(jì)方法時(shí)，應(yīng)該貫徹全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的理念。在綠色、低碳、節(jié)能、高效的供熱智能化大環(huán)境下，尤其是隨著熱網(wǎng)系統(tǒng)長輸管線技術(shù)的推廣，分布式變頻輸配系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)及智能化供熱方面，具有不可替代的優(yōu)勢(shì)?？梢灶A(yù)見，在未來的供熱行業(yè)發(fā)展中，可以更好地利用分布式變頻輸配技術(shù)進(jìn)一步提升能效，實(shí)行精細(xì)化管理、按需供熱、精確控制，從而使供熱系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)智慧供熱、高效運(yùn)行。

結(jié)語

分布式輸配系統(tǒng)以泵代閥，不僅減少輸配功耗，最重要的是系統(tǒng)始終保持水力平衡、熱力平衡，實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶負(fù)荷變化，使冷熱源能夠直接快速且有效地輸送冷熱量到用戶，隨著暖通空調(diào)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，室內(nèi)系統(tǒng)形式更加趨于多樣化，分布式輸配系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用戶同管網(wǎng)不同供回水溫差的運(yùn)行方式可以滿足不同用戶工況的需求。

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