北京建筑大学 刘方舟
摘 要：为满足末端用户的需要，传统的供热系统一般采用“大流量、小温差”的运行方式。然而，这也会造成一定的水力不平衡损失。现计划喷射泵供热系统，将喷射泵安装在各支管入楼处，利用喷射泵静压与动压的转化功能，将楼内部分供热回水引入至其供水管中进行混水，这样可以降低输入流量，同时提高供回水温差，减少不必要的过热损失，起到节能的作用。
关键词：喷射泵；节热；节电
0 引言
供热系统中，由于管段压力的损失，通常会出现末端用户热量不足，系统水力稳定性差等问题。常用的大流量运行方式可以解决末端供热不足的问题，但同时也造成了很大的热量和电能浪费。通过加装喷射泵可以在一定程度上缓解这些能源浪费的问题。
1 传统供热系统
总体来讲，传统供热系统采用的是质量流量调节，即在调节温度的同时，对循环流量也进行了调节。两者共同作用，保证热用户获得所需要的热量。传统供热系统的运行方式会使供暖系统近端用户较热，末端较冷。同时还会产生大量的过热损失。除此之外，由于大流量运行，会造成循环泵消耗的电功率大幅度增加，带来不小的电能消耗。
具体来讲，传统供热系统存在以下问题：
1.1 “大流量小温差”运行模式难以改变
一方面，热用户楼内系统因设计、施工、操作、调试及经济等方面的原因，造成水力不平衡，目前还无有效的技术手段予以解决，为了缓解热用户楼内冷热不均的现象，降低供热系统的热耗，传统供热系统不得不采用“大流量小温差”运行模式，实际供回水温差一般为10℃~15℃。另一方面，“大流量小温差”运行模式，系统水力稳定性差、抗干扰能力差，不利于楼间的水力平衡，且大大增加了循环泵的电耗。如减少流量增大温差，则浪费的热能将大于节省的电能；反之，浪费的电能将大于节省的热能。故在现有技术条件下，对传统供热系统而言，采用某种程度的“大流量小温差”运行模式是其必然的、无奈的选择。
1.2 “静态水力平衡”难以实现
静态是指供热工况（如温差、温度、压力、流量等）不变的状态。系统试运行（未供热）时，系统可能在“静态”下运行。
传统的供热系统，因其运行模式为“大流量小温差”，热用户“远”、“近”差别明显，系统水力稳定性差，热用户相互耦合、相互干扰、相互影响。即使在“静态”下，且测试精度为100%，经过反复、多次、细心的调试后，也只能勉强达到“大体”水力平衡；而且供热单位或平衡阀厂家通常不可能对整个系统进行反复、多次、细心的调试。正是由于其水力稳定性差、调试难度大，所以传统供热系统“静态水力平衡”难以实现。
1.3 “动态水力平衡”难以实现
动态是指供热工况（如温差、温度、压力、流量等）发生改变的状态。正常供热时，系统基本上都是在“动态”下运行。
传统的水力平衡调节技术（阀门节流），因其根植于“系统阻力不变”，然事实上，在“动态”下，热用户楼内系统的阻力是变化的（主要是自然循环动力变化引起的），楼间及户间的阻力比例关系、系统供回水压线、循环泵工作点均会发生改变，这种多层次、累计叠加的影响很大。故严寒期常常出现近端过热而远端不热的现象，供热单位一般采取初末寒期开小泵（少数泵或低频）、严寒期开大泵（多数泵或高频）的措施来解决此问题，此措施虽能解决远端不热的问题，但同时也加剧了近端的过热度。传统水力平衡调节技术不能适应系统的“动态”变化，抗干扰能力差，这是其先天不足造成的，也是其本身无法逾越的技术屏障，故其只能对系统进行“粗调节”，传统供热系统“动态水力平衡”无法实现。
1.4 无法满足多样化热用户的不同需求
一方面，采暖方式已呈现多样化，如暖气片采暖、地板采暖、空调暖风采暖等；另一方面，围护结构也呈现多样化，有未节能建筑、一步节能建筑、二步节能建筑、三步节能建筑等。在同一供热系统中，多样化热用户同时存在，而目前传统的水力平衡调节技术，因其无法提供不同的供水温度，故根本不能、也无法满足多样化热用户的不同需求，故无法实现按需供热。
1.5 无效电耗不可避免
传统供热系统采用“大流量小温差” 运行模式，在某种程度上能自动缓解供热系统冷热不均的现象，降低供热系统的热耗。同时，也大大增加了循环泵的电耗，因为在系统阻力不变、电机功率因数不变的前提下，循环泵的电耗与其流量的三次方成正比。
传统的水力平衡调节技术，阀门本身全开时就有一定的阻力（如散热器温控阀阻力系数ξ达18.0左右，DN15闸阀阻力系数ξ为1.5），且调节时，均不同程度地关小阀门，形成大阻力元件，造成现有管道资源的巨大浪费，增加了循环泵的无效电耗。
2 加装喷射泵的新系统
新系统在各个热用户入楼处加装一个喷射泵，喷射泵工作原理为：利用喷射泵静压与动压的转化功能，将楼内部分供热回水引入至其供水管中进行混水，达到热网干管“小流量，大温差”、楼内系统“大流量，小温差”运行的状态。
这样，既减少混水换热站之前的热网压降，又增大了热用户楼内系统压降，大大提高了供热系统的水力稳定性，调试简单，抗干扰能力强（供热工况变化时基本不受影响），同时能有效缓解热用户楼内系统冷热不均的现象。该供热系统克服了传统水力平衡调节技术的先天不足，突破了传统水力平衡调节技术本身的技术屏障，解决了现有供热系统存在的问题，大大降低了现有供热系统的能耗。
2.1 喷射泵系统节电原理
喷射泵供热系统，由于喷射泵本身要消耗一定的扬程，使系统阻力系数S发生变化，当循环泵运行流量是原运行流量的1/2时，循环泵运行扬程基本不变，故喷射泵供热系统与传统供热系统循环泵相比，节电率可以达到50%。
2.2 喷射泵系统节热原理
喷射泵供热系统，水力稳定性非常高，热用户已无“远”、“近”之分，故调试简单，基本上能彻底解决楼间的水力不平衡问题，且能消除不必要的过热损失，实现楼间节热；喷射泵供热系统，热用户楼内采用“低温大流量小温差”运行模式，且喷射泵本身具有自动调节功能和自动补偿功能，能有效适应系统的“动态”变化，故可缓解楼内的水力不平衡问题，实现楼内节热。
3 具体运行方案
在热用户供水干管上加装一个锁闭闸阀，喷射泵跨接在锁闭闸阀两端，并在喷射管上加装Y型过滤器；加装喷射泵的系统运行时，将与喷射泵相连的三个球阀打开，将供水干管上的锁闭闸阀关闭；原供热系统运行时，将与喷射泵相连的三个球阀关闭，将供水干管上的锁闭闸阀打开。
4 喷射泵系统运行优势
（1）水力稳定性非常高，调试简单，可彻底根除楼间不平衡问题；
（2）能有效地适应系统的“动态”变化，抗干扰能力强，可缓解楼内垂直不平衡问题，且能兼容散热器温控阀，实现按需供热；
（3）能提供不同的供水温度，可满足多样化热用户的不同需求。最大限度地利用了现有的管道资源，消除了无效电耗的消耗；
（4）可与循环泵变频技术有机结合，实现分阶段改变流量的质调节运行模式；
（5）技改后，根除了系统的水力失调，减少了大部分热量的无效浪费，平均了各楼宇的室温，从而提高了用户的居住舒适度和满意度，大大降低了供暖纠纷，提升了用户缴费的积极性；
（6）创造一定的社会价值，通过技改，减少了石化能源的浪费，降低了污染物的排放量，减轻了大气污染的程度，为社会做出一定的环境贡献。
参考文献
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备注：本文收录于《建筑环境与能源》2017年2月刊总第2期。
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