摘　要：基于分階段變質量流量調節方式，將傳統動力集中式供熱系統作為比較對象，分析分布式循環泵供熱系統在各調節階段循環泵軸功率節約率，以及在供暖期循環泵能耗節約率的計算方法。結合算例，分析室外溫度、干管長度對循環泵軸功率節約率的影響。比較同一供熱系統在北京、承德、哈爾濱供暖期循環泵能耗的節約率，一般供暖期越長，循環泵能耗節約率越低。

關鍵詞：分布式循環泵供熱系統；  循環泵；  軸功率；  能耗

Analysis on Factors Affecting Energy Saving of Distributed Circulating Pump Heat-supply System

Abstract：Based on variable flow control modein stages，the saving ratio of circulating pump shaft power of distributed circulating pump heat-supply system in different stages as well as the calculation method of the saving ratio of circulating pump energy eonsumption in the heating period are analyzed in comparison with the centralized heating system using conventional power．The effects of the outdoor temperature and the length of the main pipe on the saving ratio of circulating pump shaft power are analyzed with an example．The saving ratios of circulating pump energy consumption of distributed circulating pump heat-supply system in the heating period in Beijing．Chengde and Harbin are compared．In general，the longer the heating period．the lower the saving ratio of circulating pump energy consumption．

Keywords：distributed circulating pump heat-supply system；circulating pump；shaft power；energy consumption

傳統供熱方式(動力集中式)是在熱源處設置質量流量、揚程均能滿足整個供熱系統的循環泵，循環泵揚程應滿足最不利用戶資用壓頭的需求。這往往導致近源端用戶資用壓頭過大，遠端用戶資用壓頭不足的情況，從而形成大質量流量小溫差的運行狀況，不利于供熱系統節能^[1-2]。為了解決傳統供熱系統存在的以上問題，專家們提出了分布式循環泵供熱方式(動力分布式)。分布式循環泵供熱系統將熱水輸送動力一分為多，通過對分布式循環泵的適當選型，為供熱系統提供適當的循環動力陽]，不僅解決系統水力不平衡問題，還能有效降低熱水輸送能量浪費的問題。本文對分布式循環泵供熱系統的節能影響因素進行分析。

1　節能(功)率計算方法

房間實際耗熱量是指在實際室外溫度條件下，為保證供暖室內設計溫度，單位時間內需要的熱量，即供熱系統實際熱負荷。為簡化計算，對于采用分階段變質量流量調節方式的供熱系統，將不同階段(設階段數量為m，按室外溫度變化范圍對階段進行劃分)設定的室外溫度與供暖室內設計溫度之差作為室內外計算溫差，計算不同階段房間實際耗熱量(供熱系統實際熱負荷)。在計算房間實際耗熱量時，僅考慮圍護結構基本耗熱量與冷風滲透耗熱量。

第j階段房間實際耗熱量西，的計算式為：

Fj＝Fe,j+Finf,f

式中Fj——第歹階段房間實際耗熱量，W

Fe,j——第j階段圍護結構基本耗熱量，W

Finf,j——第j階段冷風滲透耗熱量，W

第j階段圍護結構基本耗熱量Fe,j的計算式為：

式中tin——房間平均室內設計溫度，一般住宅取16℃

to,j——第，階段設定的室外溫度，℃，選取方法可參照文獻[4]

n——圍護結構種類

ai——第i種圍護結構傳熱系數修正系數

Ki——第i種圍護結構傳熱系數，W／(m²·K)

Ai——第i種圍護結構傳熱面積，m²

第j階段冷風滲透耗熱量Finf,j的計算式為：

Finf,j＝(tin-to,j)cprNV

式中cp——空氣的比定壓熱容，J／(kg·K)，取1008J／(kg·K)

r——空氣的密度，kg／m³，取1.293kg／m³          

N——換氣次數，s^-1

V——建筑容積，m³

分布式循環泵供熱系統在熱源處設置熱源循環泵，在熱力站設置分布式循環泵。熱源循環泵揚程只克服熱源內部的阻力，質量流量為供熱系統的總設計質量流量。各熱力站設置的分布式循環泵，提供該熱力站質量流量及克服一級管網與熱力站內的阻力。根據以上思路，分別建立傳統供熱系統、分布式循環泵供熱系統的循環泵軸功率數學模型，模型考慮了不同階段設定的室外溫度、干管長度對循環泵軸功率的影響^[5-6]。

設第j階段持續時間占供暖期時間的比例為ej。與傳統供熱系統相比，供暖期分布式循環泵供熱系統循環泵節能率g、第j階段循環泵軸功率的節約率(以下簡稱節功率)bj的計算式分別為：

式中g——供暖期節能率

m——階段數量

ej——第j階段持續時間占供暖期時間比例

bj——第j階段節功率

DPj——第j階段采用分布式循環泵供熱系統減少的循環泵軸功率，W

Pj——第j階段采用傳統供熱系統的循環泵軸功率，W

2　影響因素分析

2.1　研究對象

某供熱系統共有30座熱力站，供、回水設計溫度為l30、70℃，各熱力站設計熱負荷均為3MW，水頭損失均為10m，各熱力站所在支管長度為400m，支管水頭損失為4.38m，熱源內部水頭損失為15m。分布式循環泵供熱系統結構見圖1，圖中R1～R30為熱力站編號，1～60為干管管段編號，80為熱源循環泵編號，81～B30為分布式循環泵編號。若取消分布式循環泵，則分布式循環泵供熱系統則變成傳統供熱系統。各干管管段計算參數見表1，各干管管段長度均為100m。各熱力站所在支管的比摩阻均為42.1Pa／m，供熱系統中所有水泵的效率均按0.7計算。

2.2　節功率的影響因素

設定該供熱系統位于石家莊，供暖室外計算溫度為-8℃，供暖期為117d。基于設計工況，對傳統、分布式循環泵供熱系統循環泵軸功率進行計算。

對于傳統供熱系統，循環泵質量流量為各熱力站質量流量之和，經計算為1290t／h。揚程用于克服干管水頭損失與最不利熱力站水頭損失，經計算為58.76m。經計算，設計工況下傳統供熱系統循環泵的軸功率為295.0kW。

對于分布式循環泵供熱系統，將零壓差點設定在熱源出口。熱源循環泵的質量流量與傳統供熱系統循環泵質量流量一致，為1290t／h；揚程僅用于克服熱源內部水頭損失，因此熱源循環泵揚程為15m。經計算，設計工況下熱源循環泵軸功率為75.3kW。分布式循環泵的質量流量為其所在支路熱力站的質量流量，揚程用于克服熱力站的水頭損失，以及熱力站之前的一切管網水力損失。經計算，設計工況下各分布式循環泵的軸功率見表2。

①設定室外溫度的影響

不考慮干管長度變化，分布式循環泵供熱系統的節功率隨設定室外溫度的變化見圖2。由圖2可知，隨設定室外溫度的升高，分布式循環泵供熱系統的節功率呈下降趨勢。當設定室外溫度為-8℃時，分布式循環泵供熱系統的節功率為22.88％，此時供熱系統為滿負荷運行。當設定室外溫度為5℃時，分布式循環泵供熱系統的節功率為15.31％。

②干管長度

在設定室外溫度為-8℃的情況下，分布式循環泵供熱系統的節功率隨干管長度增長倍率(各段干管長度同步增長)的變化見圖3。由圖3可知，隨著干管長度增長倍率的增大，分布式循環泵供熱系統的節功率隨之增大。

③節能率

供熱系統位于石家莊時，在設定條件下，采用分布式循環泵供熱系統的節能率為19.3％。

下面以北京、承德、哈爾濱地區為例，分析分布式循環泵供熱系統節能率的影響因素。北京、承德、哈爾濱地區各階段持續時間及占供暖期時間比例分別見表3～5。各階段設定室外溫度、室內外計算溫差見表6。根據表3～6數據，并依據相關規范設定3個地區建筑物圍護結構熱工參數。經計算呵得到，北京、承德、哈爾濱地區采用分布式循環泵供熱系統的節能率分別為20.0％、19.7％、18.5％。

由以上分析，可得到以下結論：對于同一供熱系統，一般而言，所在地區供暖期越長，節能率越低。但值得注意的是，供暖期不同反映出不同地區供暖室外計算溫度、建筑圍護結構熱工性能參數等的不同。

3　結論

①不考慮干管長度變化，隨設定室外溫度升高，節功率呈下降趨勢。在設定室外溫度不變的情況下，隨著干管長度的增大，節功率呈上升趨勢。

②一般而言，對于同一供熱系統，其所在地區供暖期越長，節能率越低。

參考文獻：

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本文作者：常文靜  劉焰  李新家

作者單位：中冶京誠(秦皇島)工程技術有限公司