分布式混水机组供热和传统供热系统比较分析

分布式混水机组供热方式和传统供热系统比较分析

分布式混水机组在供热系统的应用：

供热外管网与热用户的连接方式一般分为两种：间接连接和直接连接。其中间接连接比较常见的是在换热站或热用户入口处采用板式换热器换热机组进行热交换，这种方式需要建造专门的换热站机房，设备和土建方面投资比较大。直接连接又分为三种：

1无混合装置连接，即外网的热水直接进入到供热系统再输送到用户家里，这种适用于小的供热系统，应用条件受限制；

2装水喷射器的直接连接，这种方式构造简单，但要求供回水之间有一定的压差；

3装混合水泵的直接连接，这种形式需要增加混合水泵，会消耗一定的电能。随着变频水泵的普及应用，这种方式的优势正在显现，目前国内已经有很多供热系统采用这种连接方式。混合水泵的直接连接也叫做混水系统。

混水系统的原理：混水系统一般设置在各建筑单元热力入口的地下室里，其原理是把从用户端出来的回水通过混水旁通管与从供热外网来的二次供水进行混合。

混水系统主要形式： 
1二次网水泵安装在供水管，用户端水泵安装在回水管上。

2 二次网水泵安装在供水管，用户端水泵安装在供水管上。

3二次网水泵安装在回水管，用户端水泵安装在回水管上。

4 二次网水泵安装在回水管，用户端水泵安装在供水管上。

混合后的水经循环泵输送再进入用户进行供热，如此循环，将大温差小流量的热水，转换为适合二次网的小温差大流量的热水。

分布式混水泵连接方式的另一优势，是能灵活适应热用户的各种不同采暖方式的需求。近年来，除散热器采暖方式外，空调热风采暖，地板辐射采暖等形式大量涌现。散热器采暖需要较高的二次网设计供水温度（一般应在85℃以上， 供、回水设计温差为20~25℃）；空调热风采暖，二次网供、回水设计温度为60/50℃；地板辐射采暖，二次网供、回水温度以45~50/35~40℃为宜。供热信息网了解到对于分布式混水泵系统，只要改变不同的混合比（二次网混水量与一次网供水量之比），就能很方便地实现上述各种不同采暖形式的参数要求。

分布式混水泵系统的上述优点， 对于分布式循环水泵的间接连接系统（通过板换实现）也同样能够实现，但后者的初投资比前者大，这是分布式混水泵系统的又一重要优势。

混水连接系统有如下特性存在：

（1）当旁通混水泵运行时，混水系统的混合比为变量，混水泵转速愈高，混合比u 值愈大。这是因为当混水泵起混水作用时，二次网（含混水旁通管）回路S总增加，导致一次网循环流量G1g减少；混水泵转速愈高，S总增加愈多，G1g减少愈多，Gh增加愈多，亦即混合比u增加愈多。

（2）当混水泵单独设置在二次网上（含二次网供水管或回水管）时，混合比u 值始终保持恒定，与混水泵的转速快慢无关。这是因为不论混水泵转速如何变化，此时一次网或混水旁通管的阻力系数始终不变（假定管段上的调节阀未加调节），进而导致一次网循环流量G1g与混水旁通管流量Gh始终成一致等比失调。这一结论，对于喷射泵系统亦完全适用。

在混水系统中，一次网循环泵，二次网循环混水泵，都应随室外气温的变化，进行变频变流量调节。在整个运行期间， 循环流量（含一、二次网） 应在设计循环流量的50~100%之间调节，与定流量运行相比，可节电50%左右。从二次网混水泵的调节特性可知：混水泵进行变频调节，只能改变二次网的循环流量大小，但不能改变系统的混合比数值。当系统的供热规模发生变化，引起一次网设计供水温度的变化，或热用户采暖方式的改变，都可能要求混合比做适当调整，此时二次网上的变频混水泵将无能为力。实现混合比的变化，必须调整管网的阻力系数，为此，有二种处理方法：一是设置一定的电动调节阀；二是依靠一次网上的循环泵进行变频调速。

分布式变频泵供热系统的应用：

传统的集中供热系统很容易形成冷热不均现象。由于近端用户出现过多的供回水压差，在缺乏有效调节手段的情况下，近端用户很难避免流量超标，这必然造成远端用户流量不足，形成供热系统冷热不均现象。同时，供热系统的远端易出现供回水压差过小，即用户供回水压差不足现象。在这种情况下，为改善供热效果，须提高远端用户的用户入口供回水压差，往往采用加大循环泵和(或)在末端增设加压泵的做法，但这易使供热系统流量超标，进而形成大流量小温差的运行方式。

另外传统供热系统中大多数近端用户采用调节阀消耗了多余的用户入口供回水压差，热源循环泵提供的部分动力实际上被无功消耗。分布式变频泵供热系统采用分段接力循的方式共同实现供热介质的输送。虽然两种供热系统的一二级管网阻力相等，但这二种方式循环泵所需的功率却不同。

传统供热系统由于循环泵设置在热源处，提供的动力按热网最大流量设计。分布式变频泵供热系统的热源循环泵只须克服热源内部阻力，克服外网阻力依靠沿途分布的循环泵实现。供热信息网了解到虽然分布式变频泵供热系统采用较多的循环泵，但各个循环泵的功率却减少了。

采用分布式变频泵供热系统，热源循环泵、一级循环泵、二级循环泵提供的能量，均在各自的行程内有效地被消耗掉，因此没有无效的电耗。由于各用户负荷变化的不一致性，可调节循环泵的转速以满足热网运行需求，在满足负荷运行时，可以靠温控阀来调节，系统无功消耗减小，运行费用降低。

1对于已经建成并运行大型热网，当供热负荷超过原有负荷时，宜在热网远端选择一些用户设置分布式变频泵，以改善供热质量，而不必提高热源循环泵的扬程，对于已建成的热源、热网实际运行工况比较复杂，若控制水平不到位，很难达到理想的节能运行效果。因此不建议将已建大型供热系统全面改造为分布式变频泵供热系统。可以分期分批逐步完成热网技能改造。

2对于分布式变频泵供热系统无论从设计还是运行上，各台循环泵的流量、扬程都必须精确计算和控制。

3为达到最佳供热运行效果，分布式变频泵供热系统必须结合热网监控系统实时数据上线。

4分布式变频泵供热系统在热源循环泵选择、系统压力设定、流量计算等，在实际工程应用时要进行综合技术比较，结合实际情况才能做到最优化。

热力工况调节主要有质调节（即定流量调节）、质量并调（变流量调节）等方法。质调节只调节一、二次网的供、回水温度。质量并调则既调节一、二次网的供回水温度，又调节一、二次网的循环流量。质调节简单易操作，但不节电。质量并调不但节电，而且从室内系统消除垂直失调而言，是最佳的调节方法。

分布式供热与传统供热系统对比：

  传统的循环水泵设计方法是根据最远、最不利用户选择循环水泵，并设置在热源处，用于克服热源、热网和热用户系统阻力。这种传统设计在供热系统的近端（靠近热源处）热用户，形成了过多的资用压头。为了满足近端热用户循环流量，必须设置流量调节阀，将多余的资用压头消耗掉。这种无谓的节流损失是传统循环水泵设计方法本身造成的。而采用分布式变频循环泵系统，无论是热源主循环泵、一级循环泵、二级循环泵所提供的电功率，全部在各自的行程内有效地被消耗掉，而没有无效的电耗。 

  传统循环系统中大多数用户采用调节阀消耗了多余资用压头，热源主循环泵的总功率实际上被无功消耗。其总功率N消耗肯定大于分布循环方式的总功率N，。分布循环方式是在热源处设置扬程较小的循环水泵外，还在外网用户端设置一级循环泵。多个沿途一级循环泵，采用“分段接力循环”的方式共同实现了热媒的输送工作。虽然各外网管段的压降与传统方案对应管段的压降相等，但这二个方式所需的功率N却是不同的。 

  传统方式因循环水泵设置在热源处，所提供的动力是按总的最大循环流量下设计的，而分布变频设计方式，热源处的循环泵在总流量下，只须克服热源内部阻力，克服外网部分的阻力依靠沿途分布循环泵的分流量下实现的。供热信息网了解到因此，分布循环泵设计方式的循环水泵的总输送功率小于传统设计方式循环水泵的输送功率是显而易见的。据有关资料测算如果采用分布式变频循环泵可以节电30-40%。

   采用分布式变频泵的方案，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，各用户一次循环泵需要提供的最小功率，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。在城市热负荷的发展初期，远端用户未能达到设计负荷时，可在远端几个资用压头不足的用户采用扬程较小的一次循环泵；而在热网负荷充分发展后，热负荷的分布与设计时的预想往往会产生偏差时，可将扬程小的一次循环泵移动到离热源较近的用户，而在远端用户增加扬程较高的一次循环泵。如在匹配水泵时充分考虑系统的运行工况变化，保持各水泵在调节过程中能在高效率点工作，其节能效益是不言而喻的。 

中国著名供热专家石兆玉的《供热系统分布式变频循环水泵的设计》和《供热系统分布式混水连接方式的优选》二篇文章中，对分布式变频水泵的设计原则、系统结构、设备选型、运行调节等诸多问题，都进行了详细介绍，一般在工程设计、运行中遇到的问题都有所涉及。

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