分布式供冷供熱輸配系統(tǒng)

苗剛

摘要：集中供冷供熱輸配系統(tǒng)的循環(huán)水泵通常設在冷熱源側(cè)，提供從輸配管網(wǎng)到末端用戶的水循環(huán)動力。目前集中空調(diào)系統(tǒng)和集中供熱系統(tǒng)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(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)勢在必行。

關鍵詞：分布式輸配;零壓差點;以泵代閥;水壓圖;動態(tài)運行

引言

我國的供冷供熱事業(yè)在20世紀80年代初期改革開放以后，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，得到快速興起并發(fā)展，對改善人民群眾的生活質(zhì)量作出了巨大的貢獻。但就其技術、設備、管理和服務質(zhì)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(tǒng)的優(yōu)化運行進行了系統(tǒng)研究。經(jīng)過長期的努力，我國學者從國情出發(fā)，在冷熱能輸配理論和技術方面進行了深入研究，提出并發(fā)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(jīng)濟效益和社會效益，為推動我國集中供熱事業(yè)的發(fā)展作出了卓越貢獻。

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，冷熱源處設置冷熱源泵，用戶處分別設置與冷熱源串聯(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)和零壓差點前的管網(wǎng)循環(huán)動力，用戶泵或用戶泵組提供零壓差點后的管網(wǎng)和用戶內(nèi)循環(huán)動力，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(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、動態(tài)平衡閥、壓差動態(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前管網(wǎng)和設備的循環(huán)動力，用戶泵提供零壓差點后管網(wǎng)的管路循環(huán)和用戶內(nèi)循環(huán)動力的輸配系統(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前管網(wǎng)和設備的循環(huán)動力，沿程泵提供用戶零壓差點后管網(wǎng)的管路循環(huán)動力，用戶混水泵提供用戶內(nèi)的循環(huán)動力的輸配系統(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(tǒng)，循環(huán)泵設置在熱源處，其揚程按最遠端環(huán)路的阻力損失確定，在運行中必然會出現(xiàn)管網(wǎng)近端用戶資用壓力過大、遠端用戶資用壓力過小，管網(wǎng)系統(tǒng)水力失調(diào)，導致系統(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)設計

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置沿程泵和用戶泵，沿程泵承擔零壓差點以后的管網(wǎng)循環(huán);水泵變頻運行，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、小流量運行，大量減少管網(wǎng)投資，節(jié)省了輸送費用，真正達到了節(jié)能、高效的目的。

2.3管網(wǎng)零壓差點的選擇

零壓差點的位置不同，系統(tǒng)的設備初投資和管網(wǎng)的運行費用也不同，應該經(jīng)過初投資和管網(wǎng)運行費用的技術經(jīng)濟分析確定零壓差點的位置。一次網(wǎng)要根據(jù)系統(tǒng)功耗最小來計算確定零壓差點位置;二次網(wǎng)可以根據(jù)系統(tǒng)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(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;水泵揚程為克服零壓差點之后管網(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;沿程泵揚程為克服零壓差點之后管網(wǎng)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(nèi)的管段阻力之和。

2.5自動控制系統(tǒng)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(gòu)成分散控制集中管理（DCS）系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的最大節(jié)能運行控制。

根據(jù)室外氣象參數(shù)，通過配合管網(wǎng)供水溫度設定點調(diào)節(jié)用戶側(cè)溫度設定點，改變冷水泵的轉(zhuǎn)速，達到改變管網(wǎng)水流量的目的;通過支管供回水溫差設定點調(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，最終實現(xiàn)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(tǒng)運行調(diào)控方法

3.1分布式供熱系統(tǒng)應實行“變頻變流量”運行

目前大多數(shù)供熱系統(tǒng)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(diào)節(jié)問題。實際上變頻系統(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，在實際運行過程中基本保持定頻定流量運行。即使采用動態(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的節(jié)能優(yōu)勢。

其實供熱系統(tǒng)采用分布式變頻輸配技術最有效的調(diào)控方法應該是根據(jù)系統(tǒng)供熱負荷同步比例調(diào)節(jié)各分級水泵電動機的頻率，或采用“等溫差調(diào)節(jié)法”調(diào)節(jié)各級水泵的流量，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)熱源的供水溫度進行調(diào)節(jié)，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(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)水泵變頻控制應以供熱負荷為依據(jù)，“逐日、同步、等比例”調(diào)節(jié)頻率，從而實現(xiàn)逐日動態(tài)調(diào)節(jié)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(huán)水泵的設計方法時，應該貫徹全面、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)長輸管線技術的推廣，分布式變頻輸配系統(tǒng)在實現(xiàn)管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況動態(tài)調(diào)節(jié)及智能化供熱方面，具有不可替代的優(yōu)勢。可以預見，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(tǒng)真正實現(xiàn)智慧供熱、高效運行。

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(diào)技術不斷發(fā)展進步，室內(nèi)系統(tǒng)形式更加趨于多樣化，分布式輸配系統(tǒng)實現(xiàn)用戶同管網(wǎng)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。

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