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【摘 要】 简要介绍了分布式变频供热系统的原理，与传统的供热系统相比具有节约电能、运行成本低的优点，使热用户达到按需供热。
【关键词】 分布式变频 节能 自动控制
【Abstract】The principle of distributed variable frequency heating system are briefly introduced， compared with the conventional heating system has the advantages of saving energy， low operation cost， to achieve on-demand heating in heat users.
【Keywords】Distributed variable frequency Energy saving The automatic control
引言
节约能源是我国经济建设中的一项重大政策，国家明确提出，今后国家建设，要遵循全面、协调和可持续发展的方针，目前能源建设是制约国家经济发展的重要方面，因此，节能工作已被提到了空前的高度。随着节能步伐的加快，供热系统也在不断发展，由传统供热方式，变为按需供热的系统形式，已经被实际应用，并在实际运行中产生了良好的经济效益。
1、设计实例
项目概况
本项目位于邢台市某县，目前县城内没有实现集中供热，已建成小区主要为自建小型燃煤锅炉供热，效率较低，污染严重，供热质量难以保证，已经严重制约城市发展。为了满足城市建设和经济发展的需要，改善生态环境，提高城市品位，降低大气污染，只有迅速实施本集中供热项目，才能有效地控制和减少大气污染，提高人民生活水平。
目前县经济技术开发区淀粉厂区内7.5MW抽凝式热电机组的低温循环水可以作为采暖热源，后续还有热电机组投运，用以满足县城集中供热需求。本项目设计采用低温水直供方式，进行县城集中供暖（极端天气情况下补充新蒸汽），以满足规划的220万m2供热需求。
项目供热系统设计
传统供热管网的设计是计算最不利环路用户的资用压头，选择相适应的循环水泵，并除最末端用户外，其它用户热力入口处安装调节阀，这样除最远用户外，其他用户的剩余资用压头通过调节阀以消耗。这种系统最大的弊端是能源浪费，并且使锅炉的供热半径大大缩减。
本次设计采用分布式变频供热形式，分布变频供热系统不同于传统供热系统，它的基本系统特点是把传统供热系统中包含热源和一次网的集中大循环水泵分解为小水泵，即在所有热力站的一次网回水管路上都加装带有变频器的循环泵。首站热网循环泵仅用于克服首站内部阻力损失，在各二级热力站设置分布式热网循环泵，用于克服热网供回水阻力。其功能是通过控制这些循环泵从一次网主干管提取各个热力站需要的供热量，这一方面可以实现了按需供热的量调节，另一方面大大降低了热量传输中的电耗。
本项目低温循环水采用直供方式供热，目前县城供热负荷主要为多层建筑，高层建筑有限，针对项目特点，对多层建筑（5层及以下建筑）采用直供方式供热；对于高层建筑由于定压压力较高，考虑到凝汽器的承壓能力，将高层建筑设置成间接换热或采用高低区高层建筑供热采暖直连机组。高低区高层建筑直连机组装置是将低区供水升压后作为高区供水，其回水降压后直接进入低区回水系统，高区系统与低区系统直接连接，对高区直接进行供暖；增压泵向高区供水，保持用户系统正常运行。
分布式变频调节系统循环水泵扬程只在设计流量下克服系统一小部分阻力，即仅能克服首站内部阻力。各末端用户根据各自回路所需要的水压配置相应的水泵，来保证末端用户所需要的资用压头，并通过水泵的频率调节来匹配用户的流量，这样就削减了阀门的阻力损失，从而使供热系统的调节方式由质调节变为了量调节，按需供热。
为了适应集中供热信息管理的需要，提高供热系统的自动化水平和现代科学管理水平，本项目采用集中监控系统，系统均采用可编程控制器（PLC）带CRT显示方式。一套可编程控制器（PLC）安装在首站控制室。可编程控制器（PLC）对各工艺参数进行显示。在各种运行工况下重要参数超限或系统设备故障时，都发出声光报警，并自动切断相应阀门。同时对系统的凝汽器进口流量通过调节阀进行自动调节。
尖峰热力站计量间内设仪表柜，站内蒸汽管道、循环管道的温度、压力、流量、热量等参数由仪表柜上的二次表进行显示，并分别传至首站控制室的可编程控制器（PLC）进行显示。这样既提高了系统的自动化水平，又保障了系统的安全性。
采用分布式变频方式，各街区热力站不用调节阀门，不用补水系统；只设置一台热网直供泵，而补水则由首站统一向系统补水。不仅可降低设备和施工投资，而且施工量少，有利于加快工期。采用全自动变频控制和无线监控，实现热力站无人值守。
分布式变频工艺能够保证最末端用户的供热效果，解决冷热不均问题，并很好的解决了地势低处用户的超压问题和地势高处用户倒空问题。每个热力站实现可调可控；同时使得新增面积只需新建热力站，良好解决接入问题；辅以自控系统，实现无人值守，远传监控，智能算法控制（气候补偿，分时段等等），实现全网统一调度管理，优化指标，指导经济运行，节能节热。
水力平衡系统
均压管混水器不仅能够混水还可解决定压，可使地势低处用户不超压，地势高处用户不倒空；在市场上的控制成套设备之外，我们设计补偿、滤波、屏蔽、保护，设计所接入变频柜的各种传感器，然后再自己编各种程序，算法，自己来调试，做到按需供热。解决用户水力失调，保证用户供暖效果。
如果不采用自动调节，用户水力平衡手动调试，需增加调节阀，增加初投资，施工量大，影响工期，并且不能做到即时调节，调节时间长，用户易产生水力失调，达不到应有的采暖效果。
变频供热节能设计
本项目采用最新的分布式变频循环水泵理念，与常规各二级热力站采用板换进行换热相比，能耗低，初投资小，维修周期长且费用低；与首站一泵到底常规方式相比能耗低，并且减少调节阀门初投资。
本项目采用分布式变频设计装机容量约为2470KW，常规一泵到底装机容量约为4820KW，为采暖期按120天，电价按照0.7元/度。
总运行费用为：分布式变频2470*0.7*24*120=497.96万元，常规：4820*0.7*24*120=971.72万元。一个采暖季节省运行费473.76万元。
可见采用分布式变频供热系统，系统无用功消耗小，运行费用低。各用户一次循环泵的运行，只需满足本站运行的资用压头即可。在设计工况下，各用户一次循环泵只需要提供最小功率，在部分负荷时，由于各用户负荷变化的不一致性，仍可调节泵的转速以满足管网运行需求，基本无阀门的节流损失。其次，分布式变频泵的方案，泵的功率小、扬程低，适应热负荷变化的能力也强，其节能效益是不言而喻的。
参考文献：
[1]工红霞、石兆玉、李德英，分布式变频供热输配系统的应用研究，区域供热[1]J.2005（1）.
【关键词】 分布式变频 节能 自动控制
【Abstract】The principle of distributed variable frequency heating system are briefly introduced， compared with the conventional heating system has the advantages of saving energy， low operation cost， to achieve on-demand heating in heat users.
【Keywords】Distributed variable frequency Energy saving The automatic control
引言
节约能源是我国经济建设中的一项重大政策，国家明确提出，今后国家建设，要遵循全面、协调和可持续发展的方针，目前能源建设是制约国家经济发展的重要方面，因此，节能工作已被提到了空前的高度。随着节能步伐的加快，供热系统也在不断发展，由传统供热方式，变为按需供热的系统形式，已经被实际应用，并在实际运行中产生了良好的经济效益。
1、设计实例
项目概况
本项目位于邢台市某县，目前县城内没有实现集中供热，已建成小区主要为自建小型燃煤锅炉供热，效率较低，污染严重，供热质量难以保证，已经严重制约城市发展。为了满足城市建设和经济发展的需要，改善生态环境，提高城市品位，降低大气污染，只有迅速实施本集中供热项目，才能有效地控制和减少大气污染，提高人民生活水平。
目前县经济技术开发区淀粉厂区内7.5MW抽凝式热电机组的低温循环水可以作为采暖热源，后续还有热电机组投运，用以满足县城集中供热需求。本项目设计采用低温水直供方式，进行县城集中供暖（极端天气情况下补充新蒸汽），以满足规划的220万m2供热需求。
项目供热系统设计
传统供热管网的设计是计算最不利环路用户的资用压头，选择相适应的循环水泵，并除最末端用户外，其它用户热力入口处安装调节阀，这样除最远用户外，其他用户的剩余资用压头通过调节阀以消耗。这种系统最大的弊端是能源浪费，并且使锅炉的供热半径大大缩减。
本次设计采用分布式变频供热形式，分布变频供热系统不同于传统供热系统，它的基本系统特点是把传统供热系统中包含热源和一次网的集中大循环水泵分解为小水泵，即在所有热力站的一次网回水管路上都加装带有变频器的循环泵。首站热网循环泵仅用于克服首站内部阻力损失，在各二级热力站设置分布式热网循环泵，用于克服热网供回水阻力。其功能是通过控制这些循环泵从一次网主干管提取各个热力站需要的供热量，这一方面可以实现了按需供热的量调节，另一方面大大降低了热量传输中的电耗。
本项目低温循环水采用直供方式供热，目前县城供热负荷主要为多层建筑，高层建筑有限，针对项目特点，对多层建筑（5层及以下建筑）采用直供方式供热；对于高层建筑由于定压压力较高，考虑到凝汽器的承壓能力，将高层建筑设置成间接换热或采用高低区高层建筑供热采暖直连机组。高低区高层建筑直连机组装置是将低区供水升压后作为高区供水，其回水降压后直接进入低区回水系统，高区系统与低区系统直接连接，对高区直接进行供暖；增压泵向高区供水，保持用户系统正常运行。
分布式变频调节系统循环水泵扬程只在设计流量下克服系统一小部分阻力，即仅能克服首站内部阻力。各末端用户根据各自回路所需要的水压配置相应的水泵，来保证末端用户所需要的资用压头，并通过水泵的频率调节来匹配用户的流量，这样就削减了阀门的阻力损失，从而使供热系统的调节方式由质调节变为了量调节，按需供热。
为了适应集中供热信息管理的需要，提高供热系统的自动化水平和现代科学管理水平，本项目采用集中监控系统，系统均采用可编程控制器（PLC）带CRT显示方式。一套可编程控制器（PLC）安装在首站控制室。可编程控制器（PLC）对各工艺参数进行显示。在各种运行工况下重要参数超限或系统设备故障时，都发出声光报警，并自动切断相应阀门。同时对系统的凝汽器进口流量通过调节阀进行自动调节。
尖峰热力站计量间内设仪表柜，站内蒸汽管道、循环管道的温度、压力、流量、热量等参数由仪表柜上的二次表进行显示，并分别传至首站控制室的可编程控制器（PLC）进行显示。这样既提高了系统的自动化水平，又保障了系统的安全性。
采用分布式变频方式，各街区热力站不用调节阀门，不用补水系统；只设置一台热网直供泵，而补水则由首站统一向系统补水。不仅可降低设备和施工投资，而且施工量少，有利于加快工期。采用全自动变频控制和无线监控，实现热力站无人值守。
分布式变频工艺能够保证最末端用户的供热效果，解决冷热不均问题，并很好的解决了地势低处用户的超压问题和地势高处用户倒空问题。每个热力站实现可调可控；同时使得新增面积只需新建热力站，良好解决接入问题；辅以自控系统，实现无人值守，远传监控，智能算法控制（气候补偿，分时段等等），实现全网统一调度管理，优化指标，指导经济运行，节能节热。
水力平衡系统
均压管混水器不仅能够混水还可解决定压，可使地势低处用户不超压，地势高处用户不倒空；在市场上的控制成套设备之外，我们设计补偿、滤波、屏蔽、保护，设计所接入变频柜的各种传感器，然后再自己编各种程序，算法，自己来调试，做到按需供热。解决用户水力失调，保证用户供暖效果。
如果不采用自动调节，用户水力平衡手动调试，需增加调节阀，增加初投资，施工量大，影响工期，并且不能做到即时调节，调节时间长，用户易产生水力失调，达不到应有的采暖效果。
变频供热节能设计
本项目采用最新的分布式变频循环水泵理念，与常规各二级热力站采用板换进行换热相比，能耗低，初投资小，维修周期长且费用低；与首站一泵到底常规方式相比能耗低，并且减少调节阀门初投资。
本项目采用分布式变频设计装机容量约为2470KW，常规一泵到底装机容量约为4820KW，为采暖期按120天，电价按照0.7元/度。
总运行费用为：分布式变频2470*0.7*24*120=497.96万元，常规：4820*0.7*24*120=971.72万元。一个采暖季节省运行费473.76万元。
可见采用分布式变频供热系统，系统无用功消耗小，运行费用低。各用户一次循环泵的运行，只需满足本站运行的资用压头即可。在设计工况下，各用户一次循环泵只需要提供最小功率，在部分负荷时，由于各用户负荷变化的不一致性，仍可调节泵的转速以满足管网运行需求，基本无阀门的节流损失。其次，分布式变频泵的方案，泵的功率小、扬程低，适应热负荷变化的能力也强，其节能效益是不言而喻的。
参考文献：
[1]工红霞、石兆玉、李德英，分布式变频供热输配系统的应用研究，区域供热[1]J.2005（1）.