分布式供冷供熱輸配系統

苗剛

摘要：集中供冷供熱輸配系統的循環水泵通常設在冷熱源側，提供從輸配管網到末端用戶的水循環動力。目前集中空調系統和集中供熱系統的工程設計、項目運行大都采用這一方式。為了提高輸配管網的輸送效率，減少輸配系統的無功電耗，滿足用戶的舒適性，大力推廣分布式供冷供熱輸配系統勢在必行。

關鍵詞：分布式輸配;零壓差點;以泵代閥;水壓圖;動態運行

引言

我國的供冷供熱事業在20世紀80年代初期改革開放以后，隨著經濟的飛速發展，得到快速興起并發展，對改善人民群眾的生活質量作出了巨大的貢獻。但就其技術、設備、管理和服務質量來說，與國外的先進水平相比，還存在較大的差距。在這種情況下，眾多專家學者對集中供冷供熱系統的優化運行進行了系統研究。經過長期的努力，我國學者從國情出發，在冷熱能輸配理論和技術方面進行了深入研究，提出并發展了分布式變頻輸配技術，并且運用到工程實踐當中，取得了極好的經濟效益和社會效益，為推動我國集中供熱事業的發展作出了卓越貢獻。

1分布式供冷供熱輸配系統

1.1分布式供冷供熱輸配系統概念

在供冷供熱系統中，冷熱源處設置冷熱源泵，用戶處分別設置與冷熱源串聯連接的用戶泵和用戶泵組，冷熱源泵提供冷熱源內的循環和零壓差點前的管網循環動力，用戶泵或用戶泵組提供零壓差點后的管網和用戶內循環動力，這樣的系統稱為分布式供冷供熱輸配系統。冷熱源泵、沿程泵、用戶泵組均采用變頻控制。

分布式輸配系統適用于區域內單體建筑物比較密集、供冷供熱輸配作用半徑合理、冷熱負荷密度大、年負載率或運行時間長、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，城市綜合體、CBD、校園、工廠、住宅等小區二次網，單體建筑內輸配系統等。分布式輸配系統是以泵代閥的輸配系統，系統中沒有任何兩通閥、三通閥、靜態平衡閥、動態平衡閥、壓差動態平衡閥等調節阻力的閥門。

1.2分布式供冷供熱輸配系統的分類

分布式供冷供熱輸配系統分為直連式系統和混連式系統。

1.2.1分布式輸配直連式系統

分布式供冷供熱輸配系統中，用戶的供回水溫度與管網的供回水溫度相等，冷熱源泵提供零壓差點前管網和設備的循環動力，用戶泵提供零壓差點后管網的管路循環和用戶內循環動力的輸配系統稱為分布式輸配直連式系統。

1.2.2分布式輸配混連式系統

分布式供冷供熱輸配系統中，用戶供水溫度和管網供水溫度不同，用戶回水溫度和管網回水溫度相同，冷熱源泵提供零壓差點前管網和設備的循環動力，沿程泵提供用戶零壓差點后管網的管路循環動力，用戶混水泵提供用戶內的循環動力的輸配系統稱為分布式輸配混連式系統。

2輸配系統設計

2.1冷源設計

冷源機房位于某地下室，靠近負荷中心，集中供冷半徑約為370m，供冷半徑較大;原設計采用集中式輸配系統，循環泵設置在熱源處，其揚程按最遠端環路的阻力損失確定，在運行中必然會出現管網近端用戶資用壓力過大、遠端用戶資用壓力過小，管網系統水力失調，導致系統前端用戶過度供冷、系統后端用戶欠供冷的情況。而采用各種調節閥節流的方式來消除近端用戶的多余資用壓力，會產生無功電耗，不僅使管網輸送效率降低，而且用戶的舒適性無法得到滿足，直接影響供冷效果。

2.2輸配管網系統設計

該工程輸配管網采用合理大溫差，在各建筑單體的用戶泵房處分別設置沿程泵和用戶泵，沿程泵承擔零壓差點以后的管網循環;水泵變頻運行，減少系統的無功電耗，獲得更高的輸送效率;系統大溫差、小流量運行，大量減少管網投資，節省了輸送費用，真正達到了節能、高效的目的。

2.3管網零壓差點的選擇

零壓差點的位置不同，系統的設備初投資和管網的運行費用也不同，應該經過初投資和管網運行費用的技術經濟分析確定零壓差點的位置。一次網要根據系統功耗最小來計算確定零壓差點位置;二次網可以根據系統功耗最小來計算確定零壓差點位置，也可以將零壓差點設于主機房內。

2.4用戶泵的選擇

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

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

2.5自動控制系統設計

由冷源機房群控部分和若干個用戶泵房分控站部分構成分散控制集中管理（DCS）系統，實現系統的最大節能運行控制。

根據室外氣象參數，通過配合管網供水溫度設定點調節用戶側溫度設定點，改變冷水泵的轉速，達到改變管網水流量的目的;通過支管供回水溫差設定點調節，并配合沿程泵的轉速控制，合理配置用戶側冷量輸送，最終實現按需取能，達到降低能源消耗的控制目的。

3分布式變頻輸配系統運行調控方法

3.1分布式供熱系統應實行“變頻變流量”運行

目前大多數供熱系統采用分布式變頻輸配技術，主要承擔了最大流量分配的初調節問題。實際上變頻系統的可調節性主要解決了循環水泵與系統的匹配和流量分配問題，在實際運行過程中基本保持定頻定流量運行。即使采用動態變頻調節，調控依據也不明確。有的系統甚至采用所謂的“壓差控制法”，即根據管網某一位置的壓差變化來改變頻率。如此調控方法基本失去了分布式變頻輸配技術的節能優勢。

其實供熱系統采用分布式變頻輸配技術最有效的調控方法應該是根據系統供熱負荷同步比例調節各分級水泵電動機的頻率，或采用“等溫差調節法”調節各級水泵的流量，可大大減少管網輸配能耗，且滿足熱用戶的熱量需求。

3.2系統供熱全過程動態調控策略

大多數供熱系統的供熱量根據熱源的供水溫度進行調節，也就是說把供水溫度當熱量用，并非按需要的供熱量進行調節。結果使得分布式變頻輸配系統的作用沒有得到充分發揮，節能效果也不明顯，甚至有的分布式變頻輸配系統的輸配能耗比集中輸配系統還高。

供熱系統最有效的供熱調節方法應該是根據氣象條件采用熱量總量控制，即“熱量調節法”。所以分布式供熱輸配系統的循環水泵變頻控制應以供熱負荷為依據，“逐日、同步、等比例”調節頻率，從而實現逐日動態調節熱負荷及供熱量，以滿足熱用戶的需求。

在采用分布式變頻循環水泵的設計方法時，應該貫徹全面、協調、可持續發展的理念。在綠色、低碳、節能、高效的供熱智能化大環境下，尤其是隨著熱網系統長輸管線技術的推廣，分布式變頻輸配系統在實現管網系統水力工況動態調節及智能化供熱方面，具有不可替代的優勢。可以預見，在未來的供熱行業發展中，可以更好地利用分布式變頻輸配技術進一步提升能效，實行精細化管理、按需供熱、精確控制，從而使供熱系統真正實現智慧供熱、高效運行。

結語

分布式輸配系統以泵代閥，不僅減少輸配功耗，最重要的是系統始終保持水力平衡、熱力平衡，實時響應用戶負荷變化，使冷熱源能夠直接快速且有效地輸送冷熱量到用戶，隨著暖通空調技術不斷發展進步，室內系統形式更加趨于多樣化，分布式輸配系統實現用戶同管網不同供回水溫差的運行方式可以滿足不同用戶工況的需求。

參考文獻：

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