分布式变频混水循环泵的供热节能优势和现场应用问题分析

近年来，以热电厂为热源的集中供热系统节能技术日益丰富和成熟。就热能输送而言，传统方式是在热源处加循环泵提供系统所需全部动力，循环泵的流量为系统各用户流量值之和，扬程为系统最不利环路的沿程阻力损失、局部阻力损失、末端预留资用压差和锅炉房内压力损失之和。这种供热方式因为要满足最不利用户的供热需求，容易导致近端用户资用压差过大，造成系统水泵电耗增加。采用分布式变频循环泵，将循环泵安装在能充分发挥其效能之处，可以有效节约电耗；而采用分布变频混水循环泵，提高一级网的供水温度，不但可以节电，还能降低管道的初投资或管网改造的费用。下面以实际工程为例进行分析。

一、工程概况

初村新区安装1台20t/h的热水锅炉，为周边民用建筑供暖使用。负荷分布比较零散，规划总面积为30万平方米（见图1），采暖设计热负荷为1280kW，各区内分别设调压站房。为满足末端用户的需要，调压站内供、涡街流量计回水主管道留有0.1MPa的资用压差，供热范围内最高建筑物地面海拔标高为33米，楼高20米，位于2’青年公寓调压站范围内；最低点建筑物地面海拔标高为5米，楼高24米，位于1’医药学校调压站范围内；医药学校采暖使用散热器，其他用户均为地面辐射采暖（以下简称地暖）系统。

二、传统供热方案

整个系统只在锅炉房内设热网循环泵，锅炉的供热参数为95℃/70℃，因为存在地暖系统，需要降低温度运行，管网的设计供回水温度为65℃/50℃。

水力计算［2］结果见表1。

由水力计算表可以看出：系统的设计总流量为734t/h，管道阻力损失为24.6mH2O。末端调压站4（冢子庄）预留有10mH2O资用压差，锅炉房内阻力损失为20mH2O，所以热源循环泵的设计流量为734/h，扬程为55mH2O，电机功率计算为153kW。采用传统的供热方案，近端用户均存在富裕压头，造成能源浪费；实际运行中，由于调节不到位会出现近端用户的资用压头超过设计值，而末端用户则达不到设计要求，造成近远端用户冷热不均的现象，存在严重的水力失调，从而导致管网在大流量小温差的状态下运行。

三、分布式变频循环泵供热方案

采用分布式变频泵方式供热，如图2布置。热源泵只承担锅炉房内的压力损失，在各调压站内分别安装变频循环泵（具体参数见表2）承担各自站房内的压力损失，从而减少不必要的电能浪费。

水力计算见表3。

四、分布式变频混水循环泵供热方案

采用分布式混水循环泵供热，如图3布置，各泵具体参数见表4。提高一级网的供、回水温度，在调压站内混入二级网部分回水，减小了一级网的流量，这样不但可以减少循环泵功率还能降低管道规格。一级网供水温度提到95℃，回水温度为40℃，医药学校采暖为散热器系统，供回水温度仍为65℃/50℃，混合比为2，其余用户为地暖系统，供回水温度可为60℃/40℃，混合比为1.75，水力计算见表5。

五、结论

对以上三种供热方案进行比较，结果见表6。根据表中数据，经分析可得出如下结论：

1.采用分布式变频混水循环泵的方案是最经济的。建立混水站后，一级网的供水温度提高，锅炉热效率增加，管径减小，初投资节省了51%，循环泵总功率节省了53.6%。

2.分布式变频混水循环泵能够满足多种采暖方式并用。建设分布变频混水泵站，各调压站可以有不同的供暖参数，很好地解决了旧建筑与新的节能建筑、散热器供暖系统与地暖供暖系统在同一管网系统中共存的问题。

3.分布式变频循环泵可灵活布置。对于热电联产来说，厂用电相对便宜，可将热源泵与分布式变频循环泵综合考虑，通过计算找到最佳布置方式。由于有了热源泵提供部分动力，变频混水泵的安装位置可根据实际灵活布置，在供水压力满足要求的情况下也可安装在站内供回水连通管上。

4.可提高现有热源供热能力。随着城市建设的发展，城中村改造、棚户区改造、旧城改造步伐加快，很多旧管网未到使用年限但已无法承担新增热负荷的需求，按照传统设计需要加大主管道的规格。如果采用分布式变频混水循环泵的供热方式，只需建设混水站，适当提高一级网的供水温度，并根据采暖方式合理确定二级网的供回水温度，即可接纳更多的入网面积而不用增大管径，节省了主管网的改造费用。

涡街流量计