分布式变频泵供热系统

分布式变频泵供热系统
随着集中供热系统的不断发展，供热管网规模的逐年增加，城市规划的不断调整，供给用户或热力站的负荷也发生了变化，造成了管网的局部水力失调，局部用户或热力站的资用压头不足。

同时传统的调节方式耗电多，不能满足用户的各种运行工况，特别是在大的供热系统中，其弊端尤为突出。

而分布式变频系统可以解决管网的水力失调，降低管网的输配能耗，实现管网的变流量调节。

分布式变频系统所体现的这些优点使得其在越来越多的工程中得以应用。

一、分布式变频泵系统的原理
在传统供热系统中，一般在热源处或首站内设有一组循环泵，根据管网系统的流量和最不利环路的阻力选择循环泵的流量、扬程及台数；管网系统各用户末端设手动调节阀或自力式流量控制阀等调节设备，以消耗掉该用户的剩余压头，达到系统内各用户之间的水力平衡; 通过阀门节流，总循环水泵所提供的能量很多被浪费掉。

随着新型调节设备和控制手段的出现，使得对水泵的数字控制成为可能，这样理论上可以取消管网中的调节设备，代之以可调速的水泵，在管网的适当节点设置，并在该位置后部各个热用户的回水管上增设二级水泵（增压泵，即分布式变频泵）用于系统用户的供热需求，这样主循环泵的选择，只要能够满足流量和热源到该节点的阻力即可，这样可大大降低循环泵的扬程，使得主循环泵电机功率下降多。

节点之后的每个用户设置相应的分布变频泵，成为分布式变频泵系统。

由于水泵可用变频器调速，主循环泵可大大降低电能消耗，理论上可省去调节设备，同时供热系统可工作在较低的压力水平，系统更加安全。

二、分布式变频调节系统分析
分布式变频供热与传统供热管网水压系统，如图2所示。

由图1可以看岀，传统供热管网所需水压原全由循环水泵提供, 循环水泵扬程要满足最不利用户水压要求，故使水泵扬程高，功率大, 而在资用压力太过富余的各用户处还需设置减压用的调节阀，使得能源没有很好利用而
口口损耗。

同时这种方式难以克服管网水平失调现象，易出现近端热、远端冷的现象。

当前供热企业的运行调节基本为质调节方式，通过气候补偿器采集室外气温，根据室外温度改变锅炉供水温度同时保证循环流量恒定。

这种调节方式使系统运行相对稳定, 操作简单。

然而此系统中循环水泵流量与扬程无法根据实际情况进行调节。

当室外气温升高时，锅炉通过温度传感器采集信息后，降低供水温度，管网内水量和水压不变，循环水泵仍满负荷运转，出现了所谓•大马拉小车”的现象。

此现象造成耗电量过大，尤其在低负荷期耗电量更大。

同时此方式由于循环水泵扬程和定水压线都较高，提高了管道公称压力，增加了管网投资费用。

变频供热方式从根木上解决了上述现象的不足，此方式是将热源与热用户水压分离，热源循环泵仅克服锅炉及管道附件阻力损失，并在用户处增设加压泵，满足自身资用压力要求，即从解耦管至用户处及用户回水管至解耦管间管道及附件阻力损失和，水泵流量按用户设计流量选取。

这种方式大大减小了水泵功率，节能的效果显箸。

另外分布式供热系统定水压线很低，这是由于一次网高温水管网要通过换热站置换为低温水供热用户使用，而换热站大多设于一层或地下室，故静水压低，因此降低了系统定压水头。

这样就使得管网整体的管道承压降低，大幅度减少管网管道投资。

根据《公共建筑节能设计标准》有关集中热水采暖系统热水循环泵耗电输热比（EHR）计算公式为EHR二N/Qr］其中，N为水泵在设计工况点的轴功率，kW； Q为供热负荷，kW； r］为水泵效率。

由公式可知主循环泵功率大辐度降低，降低了管网的耗电输热比，为扩大供热半径提供了条件。

三、分布式变频泵供热系统的控制策略
1•热源的控制
传统锅炉的控制是“看天烧火”，即司炉工或者管理人员根据经验, 当室外气温升高时，降低锅炉的给煤量和鼓引风量，所供的热量就会减小；当室外气温降低时，增加锅炉的给煤量和鼓引风量，所供的热量就会增加。

这种控制方式的最终目标是控制热量，但是控制效果并不理想，且控制周期长。

该控制是凭经验，而没有对所供的热量进行量化。

而采用热量
控制就可以对热量进行量化管理，从而节约能源。

如果要做到量化管理，
则必须根据供暖系统的现状，即现有的设备、管道和建筑物的特点、用途
以及所在的地区等计算出采暖建筑的热指标以及概算热负荷。

另外在实施
热量控制前，还需要在热源、热力站、建筑物入口处安装热计量表。

其次
需要知道每天的室外氣象情况，包括未来24h的昼夜最高、最低和平均气温，以及风力、降雪等气候条件。

通过对这些数据进行分析并综合供热厂
的参数，得出当H的锅炉控制参数值。

2•主循环泵的控制
要研究主循环泵的控制，就需要先研究零压差点的控制方式。

因为主循环泵是仅克服零压差点之前的干管阻力以及热源的阻力。

在整个采暖期，热网要做到按需供热，其网路的流量就一直处在变化中。

相应的，分布式变频系统零压差点的控制方式分为定零压差点控制和变零压差点控制两种方式。

定零压差点控制，即在热网流量变化过程中，通过调整主循环泵的转速来保持零压点位置不变的方法。

同理，变零压点控制，即在热网流量变化过程中，尽量利用主循环的输送能力。

在该控制方式下，零压差点的位置会随流量的变化而变化。

通过分析，可知定零压差点控制比变零压差点控制管理方便，节能率高，且适用于多用户的加压泵系统。

所以本文采用定零压差点的控制方式，也就是说主循环泵的频率由零压差点位置处的压差进行控制。

同时以下的分析也是在定零压差点控制的基础上进行分析的。

3.分布泵的控制
分布泵的控制，直接影响到各用户的供暖效果。

本文所采用的控制方式是按照热量来控制分布泵的频率。

热力系统木身是一个大滞后、大惯性的系统，很难保证室外温度所对应的热量能与室内温度的效果一一对应，因此很难精确地对热力系统进行控制。

但是热力系统木身也是一个大的热容系统，这样当环境气象条件急剧变化时，可以被热力系统所吸收，做到以慢制快，再加上用户木身的适应能力对环境舒适度的要求留有余地，那么从这个意义上讲，对热力系统进行控制又是容易的。

根据这一特点，热力系统就可以通过热量来控制水泵的频率。

此处的热量控制是一种热量预控制方式。

此种控
制方式允许用户的室内温度在一定时间内存在一定的波动幅度。

具体地说，在确定用户下一个时间段的供热负荷之前，除了需要考虑室外温度对负荷的不同需求外，还应对上一时间段内的历史遗留偏差在尽可能短的时间内给以补偿，从而预测出下一个时间段所需要提供的负荷量。

这种控制方式是从宏观上把握供热系统的热平衡，跳出了供热系统微观的复杂变化，那么这样就可以使控制变得简单易行，同时还可以保证供热质量，从而最大限度地保证供热系统的稳定性，延长设备的使用寿命。

四、结束语
本文针对分布式变频泵供热系统，提出按照热量控制的方法。

一方而这种控制方法最大限度地保证了供热系统的稳定性，延长了设备的使用寿命，降低了电量消耗，做到了按需供热；另一方面这种控制方法的适用性很广，它可以指导各种变频供热系统中水泵的运行。

但是该方法还有些不足，如由于供热系统大的热惯性，温度变化明显滞后，该多长时间进行动作还有待研究。

另外，针对不同的工程温差值应该取多少，系统的最小流量值取多少等，还需要进一步的研究。