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【摘要】本文闡述了換熱站“分布組合式可調(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)”節(jié)能改造的經(jīng)濟(jì)性、可行性、安全性、系統(tǒng)抗擾動能力的穩(wěn)定性?！胺植冀M合式可調(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)”節(jié)能改造后，噴射泵供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)主干管路采用“小流量大溫差”運(yùn)行模式，熱用戶樓內(nèi)系統(tǒng)采用“大流量小溫差”的運(yùn)行模式。進(jìn)入用戶的供水流量將成倍數(shù)增加，供水溫度近端和遠(yuǎn)端將更加均衡。同時也保證了熱網(wǎng)供暖 系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過合理計算，結(jié)果表明系統(tǒng)改造后可達(dá)到預(yù)期的效果，經(jīng)濟(jì)性有很大的提高。
【關(guān)鍵詞】熱網(wǎng)、噴射泵系統(tǒng)、供回水流量、供熱經(jīng)濟(jì)性
1.傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)現(xiàn)狀
1.1 “大流量小溫差”運(yùn)行模式
熱用戶樓內(nèi)系統(tǒng)因設(shè)計、施工、操作、調(diào)試及經(jīng)濟(jì)等方面的原因，造成水力不平衡，目前還無有效的技術(shù)手段予以解決，為了緩解熱用戶樓內(nèi)冷熱不均的現(xiàn)象，降低供熱系統(tǒng)的熱耗，傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)不得不采用“大流量小溫差”運(yùn)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(yùn)行模式，系統(tǒng)水力穩(wěn)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(huán)泵的電耗。如減少流量增大溫差，則浪費(fèi)的熱能將大于節(jié)省的電能；反之，浪費(fèi)的電能將大于節(jié)省的熱能。故在現(xiàn)有技術(shù)條件下，對傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)而言，采用某種程度的“大流量小溫差”運(yùn)行模式是其必然的、無奈的選擇。
1.2分布組合式可調(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)的提出
如何解決“水力不平衡”這個困擾本行業(yè)的老大難問題？如何改變現(xiàn)有供熱系統(tǒng)能源浪費(fèi)巨大的現(xiàn)象？基于目前傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的現(xiàn)狀及傳統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)技術(shù)存在的缺陷，在熱用戶樓前入戶井內(nèi)（或地下室）加裝噴射泵，為每個熱用戶創(chuàng)建獨(dú)立的混水換熱站，形成一種新型的供熱系統(tǒng)——分布組合式可調(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)，是解決“水力不平衡”、能源浪費(fèi)巨大行之有效的措施. 分布組合式可調(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)原理
2.分布組合式可調(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)的原理及構(gòu)成
2.1 噴射泵供熱系統(tǒng)的原理
分布組合式可調(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)的原理如圖2-1所示，就是在熱用戶樓前入戶井內(nèi)（或地下室）加裝噴射泵，使每個熱用戶均擁有獨(dú)立的混水換熱站，原一級熱網(wǎng)（直供系統(tǒng)）變?yōu)槎墴峋W(wǎng)，原二級熱網(wǎng)（間供系統(tǒng)）變?yōu)槿墴峋W(wǎng)，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(wǎng)輸配為“小流量大溫差”，混水換熱站之后的熱網(wǎng)（熱用戶樓內(nèi)系統(tǒng)）為“低溫大流量小溫差”。這樣，既減少混水換熱站之前的熱網(wǎng)壓降，又增大了熱用戶樓內(nèi)系統(tǒng)壓降，大大提高了供熱系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性，調(diào)試簡單，抗干擾能力強(qiáng)（供熱工況變化時基本不受影響），同時有效緩解熱用戶樓內(nèi)系統(tǒng)冷熱不均的現(xiàn)象。該系統(tǒng)解決了現(xiàn)有供熱系統(tǒng)存在的問題，并降低直供系統(tǒng)或間供二次系統(tǒng)循環(huán)泵的運(yùn)行電耗，間接提高熱源側(cè)的運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)電、節(jié)熱（煤、氣等）的目的。
分布組合式可調(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)原理圖
2.2噴射泵供熱系統(tǒng)的構(gòu)成
1.分布組合式可調(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成
在入住率低的熱用戶樓前入戶井內(nèi)（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(dú)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(huán)泵：與傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)循環(huán)泵相比，流量減半、揚(yáng)程基本不變、配用電機(jī)的功率減半。
（3）其它設(shè)備：與傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)相同，在此不再贅述。
2.分布組合式可調(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)構(gòu)成及形式
（1）噴射泵供熱系統(tǒng)二級熱網(wǎng)的構(gòu)成
傳統(tǒng)直供系統(tǒng)，熱用戶直接連接在熱水熱網(wǎng)上，熱用戶與熱水熱網(wǎng)的水力工況直接發(fā)生聯(lián)系，二者熱媒溫度相同，故熱用戶系統(tǒng)和熱水熱網(wǎng)為同級，即均屬一級熱網(wǎng)。
加裝混水換熱站后，熱用戶與傳統(tǒng)熱水熱網(wǎng)的水力工況間接發(fā)生聯(lián)系，二者熱媒溫度不同。傳統(tǒng)一級熱網(wǎng)變?yōu)槎墴峋W(wǎng)，即混水換熱站之前的熱水熱網(wǎng)為一級熱網(wǎng)，混水換熱站之后的熱水熱網(wǎng)（熱用戶樓內(nèi)系統(tǒng)）為二級熱網(wǎng)。
圖2-2 噴射泵供熱系統(tǒng)二級熱網(wǎng)
（2）噴射泵供熱系統(tǒng)三級熱網(wǎng)的構(gòu)成（見圖2-3）
傳統(tǒng)間供系統(tǒng)，熱交換站之前的熱網(wǎng)為一級熱網(wǎng)；熱交換站之后的熱網(wǎng)（包括熱用戶系統(tǒng)）為二級熱網(wǎng)。
加裝混水換熱站后，傳統(tǒng)二級熱網(wǎng)變?yōu)槿墴峋W(wǎng)，即熱交換站之前的熱網(wǎng)為一級熱網(wǎng)；熱交換站之后、混水換熱站之前的熱網(wǎng)為二級熱網(wǎng)；混水換熱站之后的熱水熱網(wǎng)（熱用戶樓內(nèi)系統(tǒng)）為三級熱網(wǎng)。
圖2-3 噴射泵供熱系統(tǒng)三級熱網(wǎng)
2.3 噴射泵的結(jié)構(gòu)及原理
1.噴射泵結(jié)構(gòu)及原理
噴射泵是由吸入室、噴嘴、混合管和擴(kuò)散器四部分組成，見圖2-4。其運(yùn)行原理如下：從管網(wǎng)供水管進(jìn)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(jìn)入吸入室，動能增加，壓力下降，形成低壓區(qū)，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(nèi)系統(tǒng)的一部分回水吸入并一起進(jìn)入混合管。在混合管內(nèi)兩者進(jìn)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(jìn)入擴(kuò)散器。在漸擴(kuò)型的擴(kuò)散器內(nèi)，混合水的流速逐漸降低而壓力逐漸升高，當(dāng)壓力升至足以克服熱用戶樓內(nèi)系統(tǒng)阻力時被送入熱用戶樓內(nèi)系統(tǒng)。其壓力變化曲線和速度變化曲線見圖。
噴射泵結(jié)構(gòu)及壓力、流速變化曲線圖
2.噴射泵的特點(diǎn)
（1）無需電源，無漏電、觸電隱患；
（2）無振動、無噪音，不擾民；
（3）結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，安裝方便；
（4）全封閉、無泄漏；
（5）無運(yùn)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(dá)10～20年。
3.噴射泵的類型及規(guī)格
（1）按噴射系數(shù)（或稱混水比）分
噴射泵現(xiàn)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(shù)（或稱混水比）為1:1。
（2）按混合流量（即熱用戶樓內(nèi)系統(tǒng)流量）分
噴射泵有45種規(guī)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(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)
1. 水力穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)
噴射泵供熱系統(tǒng)水力穩(wěn)定性非常高，類似于“銅線”輸電，熱用戶已無“遠(yuǎn)”、“近”之分。熱網(wǎng)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(qiáng)，即受其他熱用戶流量改變影響很小，故抗干擾能力非常強(qiáng)。
2. 自動調(diào)節(jié)功能
在正常工作范圍內(nèi)，噴射流量基本與資用揚(yáng)程（外網(wǎng)壓差-熱用戶樓內(nèi)阻力）成正比。如熱用戶樓內(nèi)住戶關(guān)?。ɑ蜿P(guān)閉）閥門，熱用戶樓內(nèi)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(xiàn)按需供熱。
3. 自動補(bǔ)償功能
在正常工作范圍內(nèi)，引射流量基本與有效揚(yáng)程（熱用戶樓內(nèi)阻力）的平方成反比。供熱工況發(fā)生變化時，如樓內(nèi)自然循環(huán)動力增加，熱用戶樓內(nèi)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(nèi)流量（即混合流量）也隨之增加，熱用戶樓內(nèi)阻力增加，從而自動彌補(bǔ)并降低了熱用戶樓內(nèi)阻力的變化，反之亦然。故可有效適應(yīng)系統(tǒng)的“動態(tài)”變化，提高了供熱系統(tǒng)的抗干擾能力。
2.5噴射泵供熱系統(tǒng)模擬試驗臺
噴射泵供熱系統(tǒng)模擬試驗臺原理、實物如圖。所選用的循環(huán)泵額定流量12m3/h、額定揚(yáng)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(guān)）；通過超聲波流量計對其流量進(jìn)行測試；通過改變循環(huán)泵運(yùn)行頻率來改變系統(tǒng)流量、外網(wǎng)壓差（P2-P4）及資用揚(yáng)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(yáng)程（P3-P4）。
噴射泵實物
噴射泵供熱系統(tǒng)模擬試驗臺原理圖
噴射泵供熱系統(tǒng)模擬試驗臺實物圖
結(jié)論及展望
供熱節(jié)能是緩解能源緊張、解決社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源供應(yīng)不足這對矛盾的最有效措施之一。對于入住率低，傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)二網(wǎng)水力穩(wěn)定性差，無效電耗大，“大流量小溫差”運(yùn)行模式難以改變的特點(diǎn)，提出分布組合式可調(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)。本文針對此新系統(tǒng)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(jié)論如下：
主要結(jié)論
1.分布組合式噴射泵供熱系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性非常高，調(diào)試簡單，可基本上消除樓間不平衡問題。
2.能有效地適應(yīng)系統(tǒng)的“動態(tài)”變化，抗干擾能力強(qiáng)，可緩解樓內(nèi)不平衡問題，且能兼容散熱器溫控閥，實現(xiàn)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(xiàn)有的管道資源，消除了無效電耗的發(fā)生。
5.可與循環(huán)泵變頻技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)運(yùn)行模式。
6.節(jié)電率約為50%，節(jié)熱率約為20%，運(yùn)行管理成本節(jié)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(qū)入住率低，供熱能耗大管網(wǎng)調(diào)節(jié)困難，所以采用分布組合式可調(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)做了一些理論性和工程實踐上的探索工作。如要進(jìn)一步推廣與應(yīng)用該技術(shù)，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(kuò)建，增加了實施難度。
（2）由于分布組合式供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)干管輸配為“小流量”，如仍采用原“大流量”循環(huán)泵變頻運(yùn)行，則其實際工作點(diǎn)不在高效區(qū)，降低了循環(huán)泵運(yùn)行效率，故對節(jié)電率有一定影響。
2.建議
（1）新小區(qū)入住率低時候供熱系統(tǒng)新建時，直接采用本技術(shù)，可降低投資成本及運(yùn)行成本。
（2）供熱系統(tǒng)改造時，應(yīng)更換循環(huán)泵，使之與分布組合式可調(diào)噴射泵供熱系統(tǒng)相匹配。
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