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     【摘要】本文闡述了換熱站“分布組合式可調噴射泵供熱系統”節能改造的經濟性、可行性、安全性、系統抗擾動能力的穩定性。“分布組合式可調噴射泵供熱系統”節能改造后，噴射泵供熱系統熱網主干管路采用“小流量大溫差”運行模式，熱用戶樓內系統采用“大流量小溫差”的運行模式。進入用戶的供水流量將成倍數增加，供水溫度近端和遠端將更加均衡。同時也保證了熱網供暖 系統的經濟穩定運行。經過合理計算，結果表明系統改造后可達到預期的效果，經濟性有很大的提高。

     【關鍵詞】熱網、噴射泵系統、供回水流量、供熱經濟性

1.傳統供熱系統現狀

   1.1  “大流量小溫差”運行模式

       熱用戶樓內系統因設計、施工、操作、調試及經濟等方面的原因，造成水力不平衡，目前還無有效的技術手段予以解決，為了緩解熱用戶樓內冷熱不均的現象，降低供熱系統的熱耗，傳統供熱系統不得不采用“大流量小溫差”運行模式，實際供回水溫差一般為10℃～15℃。另一方面，“大流量小溫差”運行模式，系統水力穩定性差、抗干擾能力差，不利于樓間的水力平衡，且大大增加了循環泵的電耗。如減少流量增大溫差，則浪費的熱能將大于節省的電能；反之，浪費的電能將大于節省的熱能。故在現有技術條件下，對傳統供熱系統而言，采用某種程度的“大流量小溫差”運行模式是其必然的、無奈的選擇。

   1.2分布組合式可調噴射泵供熱系統的提出

       如何解決“水力不平衡”這個困擾本行業的老大難問題？如何改變現有供熱系統能源浪費巨大的現象？基于目前傳統供熱系統的現狀及傳統水力平衡調節技術存在的缺陷，在熱用戶樓前入戶井內（或地下室）加裝噴射泵，為每個熱用戶創建獨立的混水換熱站，形成一種新型的供熱系統——分布組合式可調噴射泵供熱系統，是解決“水力不平衡”、能源浪費巨大行之有效的措施. 分布組合式可調噴射泵供熱系統原理

2.分布組合式可調噴射泵供熱系統的原理及構成

   2.1 噴射泵供熱系統的原理

       分布組合式可調噴射泵供熱系統的原理如圖2-1所示，就是在熱用戶樓前入戶井內（或地下室）加裝噴射泵，使每個熱用戶均擁有獨立的混水換熱站，原一級熱網（直供系統）變為二級熱網，原二級熱網（間供系統）變為三級熱網，可為每個熱用戶提供所需的供水溫度及流量。

       混水換熱站之前的熱網輸配為“小流量大溫差”，混水換熱站之后的熱網（熱用戶樓內系統）為“低溫大流量小溫差”。這樣，既減少混水換熱站之前的熱網壓降，又增大了熱用戶樓內系統壓降，大大提高了供熱系統的水力穩定性，調試簡單，抗干擾能力強（供熱工況變化時基本不受影響），同時有效緩解熱用戶樓內系統冷熱不均的現象。該系統解決了現有供熱系統存在的問題，并降低直供系統或間供二次系統循環泵的運行電耗，間接提高熱源側的運行效率，達到節電、節熱（煤、氣等）的目的。

                           分布組合式可調噴射泵供熱系統原理圖

   2.2噴射泵供熱系統的構成

     1.分布組合式可調噴射泵供熱系統設備構成

       在入住率低的熱用戶樓前入戶井內（或地下室）均安裝噴射泵，一個噴射泵就是一個混水換熱站，故每個熱用戶均擁有獨立的混水換熱站。

    （1）混水換熱站：由噴射泵、噴射閥門、引射閥門、混合閥門等組成。

    （2）循環泵：與傳統供熱系統循環泵相比，流量減半、揚程基本不變、配用電機的功率減半。

    （3）其它設備：與傳統供熱系統相同，在此不再贅述。

     2.分布組合式可調噴射泵供熱系統熱網構成及形式

    （1）噴射泵供熱系統二級熱網的構成

       傳統直供系統，熱用戶直接連接在熱水熱網上，熱用戶與熱水熱網的水力工況直接發生聯系，二者熱媒溫度相同，故熱用戶系統和熱水熱網為同級，即均屬一級熱網。

       加裝混水換熱站后，熱用戶與傳統熱水熱網的水力工況間接發生聯系，二者熱媒溫度不同。傳統一級熱網變為二級熱網，即混水換熱站之前的熱水熱網為一級熱網，混水換熱站之后的熱水熱網（熱用戶樓內系統）為二級熱網。

                               圖2-2  噴射泵供熱系統二級熱網

    （2）噴射泵供熱系統三級熱網的構成（見圖2-3）

       傳統間供系統，熱交換站之前的熱網為一級熱網；熱交換站之后的熱網（包括熱用戶系統）為二級熱網。

       加裝混水換熱站后，傳統二級熱網變為三級熱網，即熱交換站之前的熱網為一級熱網；熱交換站之后、混水換熱站之前的熱網為二級熱網；混水換熱站之后的熱水熱網（熱用戶樓內系統）為三級熱網。

                              圖2-3  噴射泵供熱系統三級熱網

   2.3 噴射泵的結構及原理

     1.噴射泵結構及原理

       噴射泵是由吸入室、噴嘴、混合管和擴散器四部分組成，見圖2-4。其運行原理如下：從管網供水管進入噴射泵的高溫水在其壓力作用下，由噴嘴高速噴射出來，進入吸入室，動能增加，壓力下降，形成低壓區，由于噴嘴出口處的壓力低于吸入室入口的壓力，可將熱用戶樓內系統的一部分回水吸入并一起進入混合管。在混合管內兩者進行熱能交換與動能交換，使混合后的兩種流體的溫度、速度趨于一致，再進入擴散器。在漸擴型的擴散器內，混合水的流速逐漸降低而壓力逐漸升高，當壓力升至足以克服熱用戶樓內系統阻力時被送入熱用戶樓內系統。其壓力變化曲線和速度變化曲線見圖。

                            噴射泵結構及壓力、流速變化曲線圖

     2.噴射泵的特點

     （1）無需電源，無漏電、觸電隱患；

     （2）無振動、無噪音，不擾民；

     （3）結構簡單、緊湊，安裝方便；

     （4）全封閉、無泄漏；

     （5）無運動部件，工作可靠；

     （6）可提供不同的供水溫度；

     （7）不需備件、免維修；

     （8）壽命可達10～20年。

     3.噴射泵的類型及規格

     （1）按噴射系數（或稱混水比）分

              噴射泵現有一種類型，即A型噴射泵：引射流量GH與噴射流量GP之比，即噴射系數（或稱混水比）為1:1。

     （2）按混合流量（即熱用戶樓內系統流量）分

              噴射泵有45種規格，即噴射泵的混合流量GC可從1m3/h、2m3/h……45m3/h。

   2.4 分布組合式可調噴射泵供熱系統的功能及特點

     1. 水力穩定性高、抗干擾能力強

       噴射泵供熱系統水力穩定性非常高，類似于“銅線”輸電，熱用戶已無“遠”、“近”之分。熱網中各熱用戶在其他熱用戶流量改變時，保持本身流量不變的能力非常強，即受其他熱用戶流量改變影響很小，故抗干擾能力非常強。

     2. 自動調節功能

       在正常工作范圍內，噴射流量基本與資用揚程（外網壓差-熱用戶樓內阻力）成正比。如熱用戶樓內住戶關小（或關閉）閥門，熱用戶樓內阻力增大，則噴射流量（供熱量）會自動減少；反之會自動增加。故可兼容散熱器溫控閥，實現按需供熱。

     3. 自動補償功能

       在正常工作范圍內，引射流量基本與有效揚程（熱用戶樓內阻力）的平方成反比。供熱工況發生變化時，如樓內自然循環動力增加，熱用戶樓內阻力減少，則引射流量會自動增加（噴射流量微增），熱用戶樓內流量（即混合流量）也隨之增加，熱用戶樓內阻力增加，從而自動彌補并降低了熱用戶樓內阻力的變化，反之亦然。故可有效適應系統的“動態”變化，提高了供熱系統的抗干擾能力。

   2.5噴射泵供熱系統模擬試驗臺

       噴射泵供熱系統模擬試驗臺原理、實物如圖。所選用的循環泵額定流量12m3/h、額定揚程25m、功率2.2kW；所采用的噴射泵型號為HLN-A14型、額定噴射流量為7m3/h、額定引射流量為7m3/h；閥1、閥2、閥3、閥6開度為90°（全開），閥4開度為0°（全關）；通過超聲波流量計對其流量進行測試；通過改變循環泵運行頻率來改變系統流量、外網壓差（P2-P4）及資用揚程（P2-P3）；通過改變閥5的開度來改變熱用戶的阻力即有效揚程（P3-P4）。

                                                          噴射泵實物

                               噴射泵供熱系統模擬試驗臺原理圖

                                                                                                  噴射泵供熱系統模擬試驗臺實物圖

結論及展望

       供熱節能是緩解能源緊張、解決社會經濟發展與能源供應不足這對矛盾的最有效措施之一。對于入住率低，傳統集中供熱系統二網水力穩定性差，無效電耗大，“大流量小溫差”運行模式難以改變的特點，提出分布組合式可調噴射泵供熱系統。本文針對此新系統開展了理論和工程實踐上的研究與探索，本文主要成果及結論如下：

       主要結論

       1.分布組合式噴射泵供熱系統的水力穩定性非常高，調試簡單，可基本上消除樓間不平衡問題。

       2.能有效地適應系統的“動態”變化，抗干擾能力強，可緩解樓內不平衡問題，且能兼容散熱器溫控閥，實現按需供熱。

       3.能提供不同的供水溫度，可滿足多樣化熱用戶的不同需求。

       4.最大限度地利用了現有的管道資源，消除了無效電耗的發生。

       5.可與循環泵變頻技術有機結合，實現分階段改變流量的質調節運行模式。

       6.節電率約為50%，節熱率約為20%，運行管理成本節省約50%。投資回收期一般為2～3年。

       存在問題及建議

       本文針對部分小區入住率低，供熱能耗大管網調節困難，所以采用分布組合式可調噴射泵供熱系統做了一些理論性和工程實踐上的探索工作。如要進一步推廣與應用該技術，還有一些問題有待解決，并將對其建議如下：

       1.存在問題

       （1）由于噴射泵安裝有一定的空間要求，故熱用戶樓前入戶井部分需要擴建，增加了實施難度。

       （2）由于分布組合式供熱系統熱網干管輸配為“小流量”，如仍采用原“大流量”循環泵變頻運行，則其實際工作點不在高效區，降低了循環泵運行效率，故對節電率有一定影響。

       2.建議

       （1）新小區入住率低時候供熱系統新建時，直接采用本技術，可降低投資成本及運行成本。

       （2）供熱系統改造時，應更換循環泵，使之與分布組合式可調噴射泵供熱系統相匹配。