北京建筑大學      劉方舟

摘   要：為滿足末端用戶的需要，傳統的供熱系統一般采用“大流量、小溫差”的運行方式。然而，這也會造成一定的水力不平衡損失?，F計劃噴射泵供熱系統，將噴射泵安裝在各支管入樓處，利用噴射泵靜壓與動壓的轉化功能，將樓內部分供熱回水引入至其供水管中進行混水，這樣可以降低輸入流量，同時提高供回水溫差，減少不必要的過熱損失，起到節能的作用。

關鍵詞：噴射泵；節熱；節電

       0   引言

       供熱系統中，由于管段壓力的損失，通常會出現末端用戶熱量不足，系統水力穩定性差等問題。常用的大流量運行方式可以解決末端供熱不足的問題，但同時也造成了很大的熱量和電能浪費。通過加裝噴射泵可以在一定程度上緩解這些能源浪費的問題。

       1   傳統供熱系統

       總體來講，傳統供熱系統采用的是質量流量調節，即在調節溫度的同時，對循環流量也進行了調節。兩者共同作用，保證熱用戶獲得所需要的熱量。傳統供熱系統的運行方式會使供暖系統近端用戶較熱，末端較冷。同時還會產生大量的過熱損失。除此之外，由于大流量運行，會造成循環泵消耗的電功率大幅度增加，帶來不小的電能消耗。

       具體來講，傳統供熱系統存在以下問題：

       1.1   “大流量小溫差”運行模式難以改變

       一方面，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   “靜態水力平衡”難以實現

       靜態是指供熱工況（如溫差、溫度、壓力、流量等）不變的狀態。系統試運行（未供熱）時，系統可能在“靜態”下運行。

       傳統的供熱系統，因其運行模式為“大流量小溫差”，熱用戶“遠”、“近”差別明顯，系統水力穩定性差，熱用戶相互耦合、相互干擾、相互影響。即使在“靜態”下，且測試精度為100%，經過反復、多次、細心的調試后，也只能勉強達到“大體”水力平衡；而且供熱單位或平衡閥廠家通常不可能對整個系統進行反復、多次、細心的調試。正是由于其水力穩定性差、調試難度大，所以傳統供熱系統“靜態水力平衡”難以實現。

       1.3   “動態水力平衡”難以實現

       動態是指供熱工況（如溫差、溫度、壓力、流量等）發生改變的狀態。正常供熱時，系統基本上都是在“動態”下運行。

       傳統的水力平衡調節技術（閥門節流），因其根植于“系統阻力不變”，然事實上，在“動態”下，熱用戶樓內系統的阻力是變化的（主要是自然循環動力變化引起的），樓間及戶間的阻力比例關系、系統供回水壓線、循環泵工作點均會發生改變，這種多層次、累計疊加的影響很大。故嚴寒期常常出現近端過熱而遠端不熱的現象，供熱單位一般采取初末寒期開小泵（少數泵或低頻）、嚴寒期開大泵（多數泵或高頻）的措施來解決此問題，此措施雖能解決遠端不熱的問題，但同時也加劇了近端的過熱度。傳統水力平衡調節技術不能適應系統的“動態”變化，抗干擾能力差，這是其先天不足造成的，也是其本身無法逾越的技術屏障，故其只能對系統進行“粗調節”，傳統供熱系統“動態水力平衡”無法實現。

       1.4   無法滿足多樣化熱用戶的不同需求

       一方面，采暖方式已呈現多樣化，如暖氣片采暖、地板采暖、空調暖風采暖等；另一方面，圍護結構也呈現多樣化，有未節能建筑、一步節能建筑、二步節能建筑、三步節能建筑等。在同一供熱系統中，多樣化熱用戶同時存在，而目前傳統的水力平衡調節技術，因其無法提供不同的供水溫度，故根本不能、也無法滿足多樣化熱用戶的不同需求，故無法實現按需供熱。

       1.5   無效電耗不可避免

       傳統供熱系統采用“大流量小溫差” 運行模式，在某種程度上能自動緩解供熱系統冷熱不均的現象，降低供熱系統的熱耗。同時，也大大增加了循環泵的電耗，因為在系統阻力不變、電機功率因數不變的前提下，循環泵的電耗與其流量的三次方成正比。

       傳統的水力平衡調節技術，閥門本身全開時就有一定的阻力（如散熱器溫控閥阻力系數ξ達18.0左右，DN15閘閥阻力系數ξ為1.5），且調節時，均不同程度地關小閥門，形成大阻力元件，造成現有管道資源的巨大浪費，增加了循環泵的無效電耗。

       2   加裝噴射泵的新系統

       新系統在各個熱用戶入樓處加裝一個噴射泵，噴射泵工作原理為：利用噴射泵靜壓與動壓的轉化功能，將樓內部分供熱回水引入至其供水管中進行混水，達到熱網干管“小流量，大溫差”、樓內系統“大流量，小溫差”運行的狀態。

       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），同時能有效緩解熱用戶樓內系統冷熱不均的現象。該供熱系統克服了傳統水力平衡調節技術的先天不足，突破了傳統水力平衡調節技術本身的技術屏障，解決了現有供熱系統存在的問題，大大降低了現有供熱系統的能耗。

       2.1   噴射泵系統節電原理

       噴射泵供熱系統，由于噴射泵本身要消耗一定的揚程，使系統阻力系數S發生變化，當循環泵運行流量是原運行流量的1/2時，循環泵運行揚程基本不變，故噴射泵供熱系統與傳統供熱系統循環泵相比，節電率可以達到50%。

       2.2   噴射泵系統節熱原理

       噴射泵供熱系統，水力穩定性非常高，熱用戶已無“遠”、“近”之分，故調試簡單，基本上能徹底解決樓間的水力不平衡問題，且能消除不必要的過熱損失，實現樓間節熱；噴射泵供熱系統，熱用戶樓內采用“低溫大流量小溫差”運行模式，且噴射泵本身具有自動調節功能和自動補償功能，能有效適應系統的“動態”變化，故可緩解樓內的水力不平衡問題，實現樓內節熱。

       3   具體運行方案

       在熱用戶供水干管上加裝一個鎖閉閘閥，噴射泵跨接在鎖閉閘閥兩端，并在噴射管上加裝Y型過濾器；加裝噴射泵的系統運行時，將與噴射泵相連的三個球閥打開，將供水干管上的鎖閉閘閥關閉；原供熱系統運行時，將與噴射泵相連的三個球閥關閉，將供水干管上的鎖閉閘閥打開。

       4   噴射泵系統運行優勢

     （1）水力穩定性非常高，調試簡單，可徹底根除樓間不平衡問題；

     （2）能有效地適應系統的“動態”變化，抗干擾能力強，可緩解樓內垂直不平衡問題，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。最大限度地利用了現有的管道資源，消除了無效電耗的消耗；

     （4）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；

     （5）技改后，根除了系統的水力失調，減少了大部分熱量的無效浪費，平均了各樓宇的室溫，從而提高了用戶的居住舒適度和滿意度，大大降低了供暖糾紛，提升了用戶繳費的積極性；

     （6）創造一定的社會價值，通過技改，減少了石化能源的浪費，降低了污染物的排放量，減輕了大氣污染的程度，為社會做出一定的環境貢獻。

參考文獻

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備注：本文收錄于《建筑環境與能源》2017年2月刊總第2期。
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