韩体
宁夏工业设计院有限责任公司 宁夏 银川 750001
【摘要】常规集中供暖能耗高、水力稳定性差、调节效果差、水力失衡大。为克服这些不足，需要采用分布式输配供热系统。分布式输配供热系统相对于传统的集中供热系统而言，是指除了热源处的热源泵以外，将多级或多级混合泵与热源循环泵串联使用。热源循环泵、多级泵和多级混合泵的变频控制系统的设计 。分布式输配供热系统的节能研究对于供热系统的优化设计和运行调节具有重要意义。本文对分布式输配供热系统的节能优化进行了分析。
关键词：分布式；输配供热；节能优化
0.引言
伴随着我国的城市化进程，单位建筑能耗也大大增加，人均能耗 也在逐步增加。供热网络的能耗占建筑总能耗的1/2以上。目前，我国集中供热发展时间不长，设计和管理水平还远远落后于发达国家，能源消耗过多的问题十分突出。近年来。我国南方地区供热面积也在不断增加，预计南方地区将有集中供热设备出 现，后期可能会出现供需矛盾强烈。集中供热系统的核心部分——输配供热网络，其能耗惊人。此外，不同的用户对热量和流量的需求也不一样，这些都需要通过传输和分配系统来调节。因此，出现了分布式变频泵输送分配式加热系统。其原理是以变 频循环泵取代二次网用户侧的调节阀。循环泵提供用户需要的循环动力，并避免过多地使用调节阀。通过这种方式，使整个管网输送热量的能耗更低，从而提高管网的输送效率。
1.分布式输配供热系统控制策略
在供热时，整个系统处于受热负荷状态，这将导致热传输和分配 过程中产生一定的能量损失。所以供水温度和流量的是节约能源的关键。在分布式输配供热系统中，用户侧采用二次热源泵 进行温度调节，利用分布式泵进行流量的调节。供热过程中，室外温度会持续变化，室内温度会固定在很小的范围内，使人感到热舒适。所以调节供水温度是很重要的。通过控制热源泵在不同室外温度条件下改变给水温度及流量，研究不同给水温度下的室内加热效果和二次网络能耗，从而获得更多的信息。
另外供热系统的热量是通过输送管网里的介质来传输的，所以对供热输配系统的调节主要根据系统内介质水的分布来调节。运行系统的质量取决于设计和运行质量。为满足用户的实际需要，在供热系统中，传统的方法是选用符合要求的循环泵，并在循环泵入口处设置定压补水泵。循环泵的流量和扬程必须大于所有用户的流量和扬程之和，且必须满足留给最远用户的基本压力扬程或压力扬程大于用户实际需要。通过这种方式，除最远距离外，其他用户的压头一般要比预期的大。为此，有必要在用户供水管道上安装调节阀，以消耗过大的供水压力，实现流量调节。这一调整方法的本质就是增加分支的阻力，而增加阻力只能使循环泵消耗更多的动力。这样的调整方法是以消耗更多的能量为代价的。基于统计数据，这种调整方法所消耗的水泵能量可能超过整个系统的能量消耗。与此同时，为提高运行管理水平，许多大中型供热网络也逐步开始采用自动监控系统。所以电动控制阀的使用是必然的。另外，高质量的电动调节阀价格较高，造成总投资较大。所以，选择更好的调节方式，使设备的初始投资不会超过电动调节阀的投资，而且调节过程的能量输出也比电动调节阀高，可以满足操作调节的需要，这个最佳的调节方式之一就是采用调节阀的的分布式变频控制调节系统。
2.分布式输配供热系统的节能优化分析
采用变频泵可以有效地对分布式输配供热系统进行节能优化，以下为变频泵在分布式输配供热系统中的应用。
2.1分布式变频泵系统的原理
传统的供热管网系统中，通常在热源或换热器上安装一套循环泵。
选择循环泵的流量、扬程和数量，这取决于管网系统的流量和最不利循环阻力；网络系统的每个用户都配置了手动控制阀或自动流量控制阀，以及其他调节装置，以消耗剩余用户的压力，并实现系统中每个用户的液压平衡。由于热负荷的影响，现有的一些用户缺乏资金，设置了额外的压头和增加了供水或回水循环泵，但由于水力难以平衡，通常会对上游或下游造成不利影响。系统末端为变流量系统，供暖系统根据每个用户的需要进行调整时，调节动作较慢，不能准确的去根据末端系统能源需求来适当、实时的去调整。供热单位既不能降低能耗，又不能降低成本。为解决上述问题，实现与用户同步节能，可以对系统进行分布式变频的节能改造。随著水泵数字控制技术的发展，从原来的消耗式调速装置上的超压头，到采用分布式变频泵提供所需水泵，管网中的调节设备已经被调频的水泵取代。在分布式变频泵系统中，热源循环泵只承担热源内部的循环功率，从而使循环泵的扬程大大减小，主循环泵的电机功率大大减小，降低电力消耗。与此同时，它也不再使用阀门来消耗部分多余的能量。主循环泵可采用变频器进行调速，无需调压设备，大大降低了主循环泵的功耗。同时，该加热系统能在较低的压力下工作，保证了系统的安全性。
2.2分布式变频泵系统控制原理
根据热用户的用热需求，控制各单元供水量。在各单元进行供水调节时，供水与二级管网供回水之间的压差会发生变化，而二级泵根据变化的压差执行频率变换。当循环泵频率改变后，二级网络的供水流量会发生变化，并根据供水温度的变化对二级网络的加热进行调节。实现了在二级网和一级网中分别节约热能和电能，实现了节能目标。
二级网络压差在用户热量调节过程中会发生相应变化。压差式传感器检测压差式的变化，并将变化的压差式送至控制器。控制器根据压差的变化，计算得到泵变频所需的数据，并将指令发送给变频器。转换器根据指令实现泵的频率变化，从而改变次级网络的流量。
二次网络的供水温度随二次网络的流量变化而变化。举例来说，当二次网络流量变化时，热用户末端设备随着流量的变化，传热量相应变化，室内的温度也随之变化。二级网络给水温度传感器能对二级网络给水温度进行检测，并将给水温度的变化传给控制器。控制人员可根据二级网络给水温度的变化，调整次级网络电动阀的开度，从而调节给水流量。
2.3分布式供热系统与传统供热系统相比节能有所提升
传统供热系统中，热源循环泵要承受热源的内阻和整个供热网络的阻力，同时还要承受供能压力。选用的热源式循环泵，其设计条件一般要满足用户最远资用压头。除了最远的用户外，大多数近端用户会用到调压器，以消耗剩余的资用压头。常规加热系统也容易造成冷热不平衡。近端网段由于用户资用压头过大，缺乏有效的调节手段，使得近端网段用户无法避免热量超支，这必然会造成下流用户热量不足，远端网络流量不平衡。为了提高加热效果，必须增加远距离用户的供应和使用。循环泵通常被用在热源供应处，这很容易导致加热系统的流量超过极限，从而导致大流量和小温差的工作方式。
采用分布式变频泵供热系统，热源循环泵分为一级、二级循环泵，循环泵能量在各自行程中被有效消耗，因此不会产生无效功率消耗，实现热介质在分布式变频泵级系统中的传输。一级循环泵位于热源位置，按照加热系统的最大加热流量进行流量设计的。系统的阻力只考虑克服热源的内部阻力。二级泵流量根据热用户来选择，克服外网及热用户处的阻力。分布式变频泵加热系统虽然采用了较多的循环泵，但每个循环泵的功率都有所下降；减少了系统的无功消耗，降低了运行费用。由于部分负荷时各用户负荷变化不一致，循环泵的转速可根据供热网络的运行需要进行调节，基本不会造成节流损失。
3.结束语
分布式输配供热系统是一种比较新型的供暖系统，目前已经广泛应用于社会。伴随着供热管网的不断扩大，居民用户对集中供热系统的要求也在不断变化，传统的加热调节方法能源消耗大、资源消耗多，不能满足居民的需要，采用传统的调节方法对大型集中供热系统进行调节，存在着较大的弊端。分布式变频供热系统由于其具有平衡供热管网水力、降低能耗、有效调节管网流量变化等优点，被广泛地应用于城市生活。
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