分布式混水機組在供熱系統(tǒng)的應(yīng)用介紹：供熱外管網(wǎng)與熱用戶的連接方式一般分為兩種：間接連接和直接連接。其中間接連接比較常見的是在換熱站或熱用戶入口處采用板式換熱器換熱機組進(jìn)行熱交換，這種方式需要建造專門的換熱站機房，設(shè)備和土建方面投資比較大。直接連接又分為三種：

1無混合裝置連接，即外網(wǎng)的熱水直接進(jìn)入到供熱系統(tǒng)再輸送到用戶家里，這種適用于小的供熱系統(tǒng)，應(yīng)用條件受限制；

2裝水噴射器的直接連接，這種方式構(gòu)造簡單，但要求供回水之間有一定的壓差；

3裝混合水泵的直接連接，這種形式需要增加混合水泵，會消耗一定的電能。隨著變頻水泵的普及應(yīng)用，這種方式的優(yōu)勢正在顯現(xiàn)，目前國內(nèi)已經(jīng)有很多供熱系統(tǒng)采用這種連接方式?；旌纤玫闹苯舆B接也叫做混水系統(tǒng)。

混水系統(tǒng)的原理：混水系統(tǒng)一般設(shè)置在各建筑單元熱力入口的地下室里，其原理是把從用戶端出來的回水通過混水旁通管與從供熱外網(wǎng)來的二次供水進(jìn)行混合。分布式混水機組系統(tǒng)的混水裝置主要設(shè)備有用戶泵、格蘭富沿程泵、熱量計、過濾器、壓力表、西門子壓力傳感器、截止閥、止回閥、控制柜（規(guī)格數(shù)量詳見圖紙），詳細(xì)數(shù)據(jù)見設(shè)計院提供的數(shù)據(jù)。

分布式混水機組系統(tǒng)主要形式：
1二次網(wǎng)水泵安裝在供水管，用戶端水泵安裝在回水管上。

2 二次網(wǎng)水泵安裝在供水管，用戶端水泵安裝在供水管上。

3二次網(wǎng)水泵安裝在回水管，用戶端水泵安裝在回水管上。

4 二次網(wǎng)水泵安裝在回水管，用戶端水泵安裝在供水管上。

混合后的水經(jīng)循環(huán)泵輸送再進(jìn)入用戶進(jìn)行供熱，如此循環(huán)，將大溫差小流量的熱水，轉(zhuǎn)換為適合二次網(wǎng)的小溫差大流量的熱水。

分布式混水機組連接方式的另一優(yōu)勢，是能靈活適應(yīng)熱用戶的各種不同采暖方式的需求。近年來，除散熱器采暖方式外，空調(diào)熱風(fēng)采暖，地板輻射采暖等形式大量涌現(xiàn)。散熱器采暖需要較高的二次網(wǎng)設(shè)計供水溫度（一般應(yīng)在85℃以上， 供、回水設(shè)計溫差為20~25℃）；空調(diào)熱風(fēng)采暖，二次網(wǎng)供、回水設(shè)計溫度為60/50℃；地板輻射采暖，二次網(wǎng)供、回水溫度以45~50/35~40℃為宜。供熱信息網(wǎng)了解到對于分布式混水泵系統(tǒng)，只要改變不同的混合比（二次網(wǎng)混水量與一次網(wǎng)供水量之比），就能很方便地實現(xiàn)上述各種不同采暖形式的參數(shù)要求。

分布式混水泵系統(tǒng)的上述優(yōu)點， 對于分布式循環(huán)水泵的間接連接系統(tǒng)（通過板換實現(xiàn)）也同樣能夠?qū)崿F(xiàn)，但后者的初投資比前者大，這是分布式混水泵系統(tǒng)的又一重要優(yōu)勢。

混水連接系統(tǒng)有如下特性存在：

（1）當(dāng)旁通混水泵運行時，混水系統(tǒng)的混合比為變量，混水泵轉(zhuǎn)速愈高，混合比u 值愈大。這是因為當(dāng)混水泵起混水作用時，二次網(wǎng)（含混水旁通管）回路S總增加，導(dǎo)致一次網(wǎng)循環(huán)流量G1g減少；混水泵轉(zhuǎn)速愈高，S總增加愈多，G1g減少愈多，Gh增加愈多，亦即混合比u增加愈多。

（2）當(dāng)混水泵單獨設(shè)置在二次網(wǎng)上（含二次網(wǎng)供水管或回水管）時，混合比u 值始終保持恒定，與混水泵的轉(zhuǎn)速快慢無關(guān)。這是因為不論混水泵轉(zhuǎn)速如何變化，此時一次網(wǎng)或混水旁通管的阻力系數(shù)始終不變（假定管段上的調(diào)節(jié)閥未加調(diào)節(jié)），進(jìn)而導(dǎo)致一次網(wǎng)循環(huán)流量G1g與混水旁通管流量Gh始終成一致等比失調(diào)。這一結(jié)論，對于噴射泵系統(tǒng)亦完全適用。

在分布式混水系統(tǒng)中，一次網(wǎng)循環(huán)泵，二次網(wǎng)循環(huán)混水泵，都應(yīng)隨室外氣溫的變化，進(jìn)行變頻變流量調(diào)節(jié)。在整個運行期間， 循環(huán)流量（含一、二次網(wǎng)） 應(yīng)在設(shè)計循環(huán)流量的50~100%之間調(diào)節(jié)，與定流量運行相比，可節(jié)電50%左右。從二次網(wǎng)混水泵的調(diào)節(jié)特性可知：混水泵進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)，只能改變二次網(wǎng)的循環(huán)流量大小，但不能改變系統(tǒng)的混合比數(shù)值。當(dāng)系統(tǒng)的供熱規(guī)模發(fā)生變化，引起一次網(wǎng)設(shè)計供水溫度的變化，或熱用戶采暖方式的改變，都可能要求混合比做適當(dāng)調(diào)整，此時二次網(wǎng)上的變頻混水泵將無能為力。實現(xiàn)混合比的變化，必須調(diào)整管網(wǎng)的阻力系數(shù)，為此，有二種處理方法：一是設(shè)置一定的電動調(diào)節(jié)閥；二是依靠一次網(wǎng)上的循環(huán)泵進(jìn)行變頻調(diào)速。

分布式變頻泵供熱系統(tǒng)作為一種新型的循環(huán)泵多點布置形式，與傳統(tǒng)的供熱管網(wǎng)循環(huán)泵單點布置相比，具有節(jié)約電能、運行成本低的特點。隨著社會的發(fā)展和經(jīng)濟的進(jìn)步，變頻技術(shù)在供熱行業(yè)的應(yīng)用越來越成熟，因此，近幾年來出現(xiàn)了一種循環(huán)泵多點布置的分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，主要應(yīng)用于新建項目，如何設(shè)計、建設(shè)完善的節(jié)能供熱系統(tǒng);已建供熱系統(tǒng)在不增加新熱源和在不擴大熱網(wǎng)規(guī)模的前提下，如何才能既節(jié)約能源、降低運行成本，又能滿足供熱負(fù)荷的需求。

分布式變頻泵供熱系統(tǒng)基本原理 

基本原理是利用分布在用戶端的循環(huán)泵取代用戶端的調(diào)節(jié)閥，由原來在調(diào)節(jié)閥上消耗多余的用戶入口供回水壓差改為用分布式變頻泵提供必要的用戶入口供回水壓差。在分布式變頻泵供熱系統(tǒng)中，熱源循環(huán)泵只承擔(dān)熱源內(nèi)部的循環(huán)動力。熱源循環(huán)泵揚程只克服熱源內(nèi)部的阻力，熱系統(tǒng)主線的總設(shè)計流量。各換熱站的一級循環(huán)泵揚程的計算要在整個供熱系統(tǒng)水力計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行，流量按該換熱站一級側(cè)的設(shè)計流量選取。二級循環(huán)泵的揚程、流量按用戶的阻力及設(shè)計流量選取。

分布式變頻泵供熱系統(tǒng)和傳統(tǒng)供熱系統(tǒng) 

對傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)，熱源循環(huán)泵承擔(dān)熱源內(nèi)部阻力和整個熱網(wǎng)的阻力以及各用戶的入口供回水壓差。選擇熱源循環(huán)泵的設(shè)計條件一般是滿足熱網(wǎng)遠(yuǎn)端用戶的入口供回水壓差，除了遠(yuǎn)端用戶外，大多數(shù)近端用戶都采用調(diào)節(jié)閥消耗多余的用戶入口供回水壓差。傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的水壓見圖2。圖中△h1、△h2、△h3分別為用戶1~3采用調(diào)節(jié)閥消耗的多余用戶入口供回水壓差。分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的水壓見圖3。

從圖2、3可知，傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的循環(huán)泵根據(jù)遠(yuǎn)、不利用戶選擇，并設(shè)置在熱源處，克服熱源、熱網(wǎng)和用戶系統(tǒng)阻力。這種傳統(tǒng)設(shè)計，在供熱系統(tǒng)的近端用戶形成過多的供回水壓差。為降低近端用戶流量，必須設(shè)置調(diào)節(jié)閥，將多余的供回水壓差消耗掉。因此，傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中的無效電耗相當(dāng)可觀。 

傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)還易形成冷熱不均現(xiàn)象。由于近端用戶出現(xiàn)過多的供回水壓差，在缺乏有效調(diào)節(jié)手段的情況下，近端用戶很難避免流量超標(biāo)，這必然造成遠(yuǎn)端用戶流量不足，形成供熱系統(tǒng)冷熱不均現(xiàn)象。同時，供熱系統(tǒng)的遠(yuǎn)端易出現(xiàn)供回水壓差過小，即用戶供回水壓差不足現(xiàn)象。在這種情況下，為改善供熱效果，須提高遠(yuǎn)端用戶的用戶入口供回水壓差，往往采用加大循環(huán)泵和(或)在末端增設(shè)加壓泵的做法，但這易使供熱系統(tǒng)流量超標(biāo)，進(jìn)而形成大流量小溫差的運行方式。 

另外傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中大多數(shù)近端用戶采用調(diào)節(jié)閥消耗了多余的用戶入口供回水壓差，熱源循環(huán)泵提供的部分動力實際上被無功消耗。分布式變頻泵供熱系統(tǒng)采用分段接力循環(huán)的方式共同實現(xiàn)供熱介質(zhì)的輸送。雖然兩種供熱系統(tǒng)的一二級管網(wǎng)阻力相等，但這二種方式循環(huán)泵所需的功率卻不同。傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)由于循環(huán)泵設(shè)置在熱源處，提供的動力按熱網(wǎng)大流量設(shè)計。分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的熱源循環(huán)泵只須克服熱源內(nèi)部阻力，克服外網(wǎng)阻力依靠沿途分布的循環(huán)泵實現(xiàn)。雖然分布式變頻泵供熱系統(tǒng)采用較多的循環(huán)泵，但各個循環(huán)泵的功率卻減少了。 

采用分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，熱源循環(huán)泵、一級循環(huán)泵、二級循環(huán)泵提供的能量，均在各自的行程內(nèi)有效地被消耗掉，因此沒有無效的電耗。由于各用戶負(fù)荷變化的不一致性，可調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速以滿足熱網(wǎng)運行需求，在滿足負(fù)荷運行時，可以靠溫控閥來調(diào)節(jié)，系統(tǒng)無功消耗減小，運行費用降低。

工程應(yīng)用與設(shè)計實例 

山東省濟寧市汶上縣供熱區(qū)域?qū)嵤┓植际阶冾l泵供熱系統(tǒng)的技術(shù)改造，運行效果良好，實際耗電量大幅下降。熱源鍋爐及熱網(wǎng)單位供熱面積電耗從4.11度/平方米下降2.48度/平方米。 

由北京圣法瑞特?zé)峁た萍加邢薰驹阢肷峡h城區(qū)設(shè)計的集中供熱工程，總供熱面積約300萬平方米。在原有供熱熱源和熱網(wǎng)的基礎(chǔ)上，拆除18臺混水機組，新建設(shè)29臺水-水板式換熱機組。熱網(wǎng)分為東、西、南3條主線，全長約9.7千米。 

該工程供熱負(fù)荷較大，供熱半徑較大，采用傳統(tǒng)供熱的熱源循環(huán)泵耗電量很大，超過了當(dāng)?shù)毓╇娯?fù)荷，而且新建專用供電線路由于建設(shè)資金和時間限定不可能當(dāng)年建成。經(jīng)過設(shè)計方案比選，后決定采用分布式變頻泵供熱系統(tǒng)。 

整套工程分為鍋爐房內(nèi)改造以及各換熱站的改造。 

(1)鍋爐房改造:原有鍋爐房內(nèi)有40t/h鍋爐兩臺，原有循環(huán)泵泵三臺功率為300kW，水泵參數(shù)為流量1170t/h，揚程為65m，使用方式為二用一備。原有循環(huán)泵運行時，在末端或者壓降阻力大的區(qū)域，仍出現(xiàn)水力失調(diào)的情況。經(jīng)過現(xiàn)場勘查及計算，更改為流量為1300t/h。揚程為25米的循環(huán)水泵，功率降至110kW，此循環(huán)泵只負(fù)責(zé)克服管網(wǎng)阻力，故運行能耗大大降低。 

(2)換熱站改造:各換熱站在改造時要求配套廠家提供設(shè)備時，均要設(shè)置一次循環(huán)泵，水泵選型原則為流量按照不同供熱面積進(jìn)行選取，揚程只需克服站內(nèi)阻力即可。

結(jié)論與建議 

(1)對于已經(jīng)建成并運行的大型熱網(wǎng)，當(dāng)供熱負(fù)荷超過原有負(fù)荷時，宜在熱網(wǎng)遠(yuǎn)端選擇一些用戶設(shè)置分布式變頻泵，以改善供熱質(zhì)量，而不必提高熱源循環(huán)泵的揚程，對于已建成的熱源、熱網(wǎng)實際運行工況比較復(fù)雜，若控制水平不到位，很難達(dá)到理想的節(jié)能運行效果。因此，不建議將已建大型供熱系統(tǒng)全面改造為分布式變頻泵供熱系統(tǒng)?？梢苑制诜峙?，依托現(xiàn)代自動化控制技術(shù)逐步完成熱網(wǎng)技能改造。 

(2)對于適用于分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的熱源、熱網(wǎng)，如果沒有供熱首站，一定要精確保證熱源點運行的低流量，以保證熱源點安全運行。 

(3)對于分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，無論從設(shè)計還是運行上，各臺循環(huán)泵的流量、揚程都必須精確計算和控制，否則難以使供熱系統(tǒng)在理想工況下運行。 

(4)為達(dá)到佳的運行效果，使供暖效果達(dá)到用戶滿意，分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，必須結(jié)合熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，實時數(shù)據(jù)上線，隨時對溫度、壓力等數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行分析，可進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能效果。

分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的應(yīng)用：

傳統(tǒng)的集中供熱系統(tǒng)很容易形成冷熱不均現(xiàn)象。由于近端用戶出現(xiàn)過多的供回水壓差，在缺乏有效調(diào)節(jié)手段的情況下，近端用戶很難避免流量超標(biāo)，這必然造成遠(yuǎn)端用戶流量不足，形成供熱系統(tǒng)冷熱不均現(xiàn)象。同時，供熱系統(tǒng)的遠(yuǎn)端易出現(xiàn)供回水壓差過小，即用戶供回水壓差不足現(xiàn)象。在這種情況下，為改善供熱效果，須提高遠(yuǎn)端用戶的用戶入口供回水壓差，往往采用加大循環(huán)泵和(或)在末端增設(shè)加壓泵的做法，但這易使供熱系統(tǒng)流量超標(biāo)，進(jìn)而形成大流量小溫差的運行方式。

另外傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中大多數(shù)近端用戶采用調(diào)節(jié)閥消耗了多余的用戶入口供回水壓差，熱源循環(huán)泵提供的部分動力實際上被無功消耗。分布式變頻泵供熱系統(tǒng)采用分段接力循的方式共同實現(xiàn)供熱介質(zhì)的輸送。雖然兩種供熱系統(tǒng)的一二級管網(wǎng)阻力相等，但這二種方式循環(huán)泵所需的功率卻不同。

傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)由于循環(huán)泵設(shè)置在熱源處，提供的動力按熱網(wǎng)大流量設(shè)計。分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的熱源循環(huán)泵只須克服熱源內(nèi)部阻力，克服外網(wǎng)阻力依靠沿途分布的循環(huán)泵實現(xiàn)。供熱信息網(wǎng)了解到雖然分布式變頻泵供熱系統(tǒng)采用較多的循環(huán)泵，但各個循環(huán)泵的功率卻減少了。

采用分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，熱源循環(huán)泵、一級循環(huán)泵、二級循環(huán)泵提供的能量，均在各自的行程內(nèi)有效地被消耗掉，因此沒有無效的電耗。由于各用戶負(fù)荷變化的不一致性，可調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速以滿足熱網(wǎng)運行需求，在滿足負(fù)荷運行時，可以靠溫控閥來調(diào)節(jié)，系統(tǒng)無功消耗減小，運行費用降低。

1對于已經(jīng)建成并運行大型熱網(wǎng)，當(dāng)供熱負(fù)荷超過原有負(fù)荷時，宜在熱網(wǎng)遠(yuǎn)端選擇一些用戶設(shè)置分布式變頻泵，以改善供熱質(zhì)量，而不必提高熱源循環(huán)泵的揚程，對于已建成的熱源、熱網(wǎng)實際運行工況比較復(fù)雜，若控制水平不到位，很難達(dá)到理想的節(jié)能運行效果。因此不建議將已建大型供熱系統(tǒng)全面改造為分布式變頻泵供熱系統(tǒng)?？梢苑制诜峙鸩酵瓿蔁峋W(wǎng)技能改造。

2對于分布式變頻泵供熱系統(tǒng)無論從設(shè)計還是運行上，各臺循環(huán)泵的流量、揚程都必須精確計算和控制。

3為達(dá)到佳供熱運行效果，分布式變頻泵供熱系統(tǒng)必須結(jié)合熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)上線。

4分布式變頻泵供熱系統(tǒng)在熱源循環(huán)泵選擇、系統(tǒng)壓力設(shè)定、流量計算等，在實際工程應(yīng)用時要進(jìn)行綜合技術(shù)比較，結(jié)合實際情況才能做到優(yōu)化。

熱力工況調(diào)節(jié)主要有質(zhì)調(diào)節(jié)（即定流量調(diào)節(jié)）、質(zhì)量并調(diào)（變流量調(diào)節(jié)）等方法。質(zhì)調(diào)節(jié)只調(diào)節(jié)一、二次網(wǎng)的供、回水溫度。質(zhì)量并調(diào)則既調(diào)節(jié)一、二次網(wǎng)的供回水溫度，又調(diào)節(jié)一、二次網(wǎng)的循環(huán)流量。質(zhì)調(diào)節(jié)簡單易操作，但不節(jié)電。質(zhì)量并調(diào)不但節(jié)電，而且從室內(nèi)系統(tǒng)消除垂直失調(diào)而言，是佳的調(diào)節(jié)方法。

分布式供熱與傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)對比：

  傳統(tǒng)的循環(huán)水泵設(shè)計方法是根據(jù)遠(yuǎn)、不利用戶選擇循環(huán)水泵，并設(shè)置在熱源處，用于克服熱源、熱網(wǎng)和熱用戶系統(tǒng)阻力。這種傳統(tǒng)設(shè)計在供熱系統(tǒng)的近端（靠近熱源處）熱用戶，形成了過多的資用壓頭。為了滿足近端熱用戶循環(huán)流量，必須設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥，將多余的資用壓頭消耗掉。這種無謂的節(jié)流損失是傳統(tǒng)循環(huán)水泵設(shè)計方法本身造成的。而采用分布式變頻循環(huán)泵系統(tǒng)，無論是熱源主循環(huán)泵、一級循環(huán)泵、二級循環(huán)泵所提供的電功率，全部在各自的行程內(nèi)有效地被消耗掉，而沒有無效的電耗。

  傳統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)中大多數(shù)用戶采用調(diào)節(jié)閥消耗了多余資用壓頭，熱源主循環(huán)泵的總功率實際上被無功消耗。其總功率N消耗肯定大于分布循環(huán)方式的總功率N，。分布循環(huán)方式是在熱源處設(shè)置揚程較小的循環(huán)水泵外，還在外網(wǎng)用戶端設(shè)置一級循環(huán)泵。多個沿途一級循環(huán)泵，采用“分段接力循環(huán)”的方式共同實現(xiàn)了熱媒的輸送工作。雖然各外網(wǎng)管段的壓降與傳統(tǒng)方案對應(yīng)管段的壓降相等，但這二個方式所需的功率N卻是不同的。

  傳統(tǒng)方式因循環(huán)水泵設(shè)置在熱源處，所提供的動力是按總的大循環(huán)流量下設(shè)計的，而分布變頻設(shè)計方式，熱源處的循環(huán)泵在總流量下，只須克服熱源內(nèi)部阻力，克服外網(wǎng)部分的阻力依靠沿途分布循環(huán)泵的分流量下實現(xiàn)的。供熱信息網(wǎng)了解到因此，分布循環(huán)泵設(shè)計方式的循環(huán)水泵的總輸送功率小于傳統(tǒng)設(shè)計方式循環(huán)水泵的輸送功率是顯而易見的。據(jù)有關(guān)資料測算如果采用分布式變頻循環(huán)泵可以節(jié)電30-40%。

   采用分布式變頻泵的方案，系統(tǒng)無用功消耗小，運行費用低。各用戶一次循環(huán)泵的運行，只需滿足本站運行的資用壓頭即可。在設(shè)計工況下，各用戶一次循環(huán)泵需要提供的小功率，在部分負(fù)荷時，由于各用戶負(fù)荷變化的不一致性，仍可調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速以滿足管網(wǎng)運行需求，基本無閥門的節(jié)流損失。其次，分布式變頻泵的方案，泵的功率小、揚程低，適應(yīng)熱負(fù)荷變化的能力也強。在城市熱負(fù)荷的發(fā)展初期，遠(yuǎn)端用戶未能達(dá)到設(shè)計負(fù)荷時，可在遠(yuǎn)端幾個資用壓頭不足的用戶采用揚程較小的一次循環(huán)泵；而在熱網(wǎng)負(fù)荷充分發(fā)展后，熱負(fù)荷的分布與設(shè)計時的預(yù)想往往會產(chǎn)生偏差時，可將揚程小的一次循環(huán)泵移動到離熱源較近的用戶，而在遠(yuǎn)端用戶增加揚程較高的一次循環(huán)泵。如在匹配水泵時充分考慮系統(tǒng)的運行工況變化，保持各水泵在調(diào)節(jié)過程中能在高效率點工作，其節(jié)能效益是不言而喻的。

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