摘  要：本文根據(jù)多年的實踐經(jīng)驗和理論研究，對目前在各地供熱系統(tǒng)中仍普遍存在的直接式供熱方式的優(yōu)化及節(jié)能改造問題，提出全面的論述，并重點介紹了把直供系統(tǒng)改造為直供混水系統(tǒng)的方法，以及每種混水方式的特點和節(jié)能效果，供相關(guān)人員選用。 
關(guān)鍵詞：直接式系統(tǒng)  間接式系統(tǒng)  直供混水式系統(tǒng)  混水方式    混水泵  水壓圖 
一、概述 
在我國，直接式供熱方式在中小型供熱系統(tǒng)中普遍存在，所占比例很高。這主要與直接式供熱方式的特點和我國供熱事業(yè)由小到大逐步發(fā)展起來的狀況有關(guān)。但是，近些年隨著供熱事業(yè)的迅速發(fā)展，許多供熱單位在新建和改擴(kuò)建供熱系統(tǒng)時，未能認(rèn)真分析各種供熱方式的特點，結(jié)合本地區(qū)供熱發(fā)展規(guī)劃，恰當(dāng)?shù)倪x擇供熱方式，仍然不加區(qū)分地沿用原直接式供熱模式。這樣不但影響了整個供熱系統(tǒng)的運行效果，而且使能耗居高不下，同時，很多新的高效節(jié)能措施也無法實施，嚴(yán)重影響了供熱事業(yè)的發(fā)展和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，使節(jié)能降耗指標(biāo)無法完成，成為地方政府負(fù)擔(dān)。 
本文將就直接式供熱系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能改造進(jìn)行論述，提出能有效提高此類企業(yè)運行效果，降低企業(yè)能耗的各種方法，供相關(guān)企業(yè)和技術(shù)人員參考使用。  
二、直接式供熱方式的特點 
這種供熱方式因其結(jié)構(gòu)簡單，可在較短的時間內(nèi)建成并投入使用，因此，它是一些小型供熱系統(tǒng)常采用的方式。它是把系統(tǒng)的循環(huán)水直接由熱源送到熱用戶散熱設(shè)備中的一種供熱方式。它的主要優(yōu)點是： 
1、結(jié)構(gòu)簡單，配套設(shè)備少，同時供熱溫度低，對保溫材料的耐溫程度要求低，綜合造價低，容易建設(shè)，施工周期短。 
2、熱源熱網(wǎng)熱用戶是一個統(tǒng)一的供熱參數(shù)（溫度、壓力），因此，運行調(diào)節(jié)方式簡單，對運行管理人員技術(shù)水平要求較低。 
主要缺點是： 
1、系統(tǒng)供回水溫度低、溫差小，因此循環(huán)水量大，運行電耗高，作用半徑不宜過大。 
2、因循環(huán)水量大，造成管網(wǎng)管徑大，管網(wǎng)造價高。 
3、供水壓力受用戶散熱設(shè)備耐壓程度限制，不能任意提高；回水壓力受系統(tǒng)最高點制約，不能任意降低，因此使用條件受限。當(dāng)系統(tǒng)所處地形高差變化較大時，處理難度較大；對于系統(tǒng)中的高層建筑也必須采取特殊的處理方式。 
4、運行時系統(tǒng)任何一個地方失水倒空（進(jìn)空氣）都會影響全系統(tǒng)的供熱，甚至造成全系統(tǒng)無法運行。因此，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性低，不適合較大的供熱系統(tǒng)（百萬平米供熱系統(tǒng)）采用。 
5、因用戶散熱器中的水直接進(jìn)入鍋爐，全系統(tǒng)為統(tǒng)一水質(zhì)的循環(huán)水，因此，水的質(zhì)量不易控制，全系統(tǒng)氧腐蝕嚴(yán)重，維護(hù)費用高。 
6、當(dāng)系統(tǒng)較大時，系統(tǒng)的水利平衡調(diào)節(jié)難度大，如果沒有好的調(diào)控設(shè)備，運行調(diào)節(jié)手段低下，或管理粗放，就會造成嚴(yán)重的冷熱不均現(xiàn)象，很難保證合格的供熱質(zhì)量。如果此時為了提高供熱質(zhì)量，而采取的措施不當(dāng)，如換大功率水泵等，就會造成更大的能源浪費。 
三、直接式供熱系統(tǒng)的優(yōu)化 
由于直接式供熱系統(tǒng)的缺點遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其優(yōu)點，尤其在節(jié)能降耗方面的問題更大。因此，對現(xiàn)有直供系統(tǒng)必須進(jìn)行認(rèn)真地優(yōu)化改造，常用的優(yōu)化方法主要有： 
1、在保持原直接式供熱系統(tǒng)不變的情況下的優(yōu)化方法 
由于原供熱系統(tǒng)保持不變，因此直供系統(tǒng)缺點無法徹底消除，對其系統(tǒng)的優(yōu)化改造主要是針對系統(tǒng)缺陷，從提高供熱參數(shù)、解決水力平衡、提高鍋爐效率和降低系統(tǒng)阻力、改善運行管理等五方面入手，具有投資小，適宜小型直供系統(tǒng)的改造的具體方法是： 
1）、重新核定系統(tǒng)循環(huán)水量，不能過大，也不能偏小，一般控制在3-4kg/hm2即可。同時對系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)水力計算，根據(jù)計算結(jié)果，重新核定循環(huán)水泵的流量和揚程，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。 
2）、根據(jù)水力計算結(jié)果和實際運行效果，對管網(wǎng)系統(tǒng)阻力大的管段進(jìn)行必要的改造，并在各建筑入口全部加裝流量控制裝置，以徹底解決水力失調(diào)造成的冷熱不均問題，并降低系統(tǒng)綜合能耗。 
3）、對鍋爐房熱源系統(tǒng)進(jìn)行必要改造，取消不必要節(jié)流閥（如循環(huán)泵出口和鍋爐入口的止回閥），加大鍋爐出入口管徑，并增設(shè)鍋爐旁通管，保證鍋爐按額定循環(huán)水量運行。這樣不但保證鍋爐在高效狀態(tài)下運行，而且可以大大降低電耗。   
4）、建立完善的系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)體系，制定運行調(diào)節(jié)曲線或控制表，依據(jù)用戶實際供熱效果和室外溫度，及時調(diào)整輸出供熱量，在保證達(dá)到供熱標(biāo)準(zhǔn)的情況下，嚴(yán)格控制超溫現(xiàn)象，最大限度的降低系統(tǒng)能耗。  
2、對原直接式供熱系統(tǒng)進(jìn)行徹底改造的方法 
可對原供熱系統(tǒng)進(jìn)行徹底改造，將原系統(tǒng)改造成先進(jìn)的間接式供熱系統(tǒng)，此類改造可以徹底克服直接式供熱系統(tǒng)的所有缺點，但投資大，是大中型系統(tǒng)改造的首選方式，也為廣大用戶所熟知，相關(guān)論述較多，本文不再贅述。 
3、把原直接式供熱系統(tǒng)改造為直供混水式的優(yōu)化方法 
簡單的說，就是把原直接式供熱系統(tǒng)按區(qū)域劃分成若干個小的獨立系統(tǒng)，在每個獨立系統(tǒng)中各建一個混水熱力站。這種優(yōu)化改造方式可以部分地克服直供系統(tǒng)存在的缺點。 
下面就直接式供熱系統(tǒng)改造成直供混水式供熱系統(tǒng)的方法進(jìn)行詳細(xì)論述。 
四、直供混水式供熱系統(tǒng)的特點 
直供混水式供熱系統(tǒng)較直接式供熱系統(tǒng)的區(qū)別，是在熱源和熱用戶之間增加了熱力混水站而組成的。這個混水站把熱網(wǎng)也分成了兩部分：熱源到混水站之間為一級網(wǎng)、一級網(wǎng)供水管運行的是高溫水。混水站到熱用戶是二級網(wǎng)，二級網(wǎng)的供水管運行的是適合用戶采暖系統(tǒng)需要的低溫水。混水站是把由一級網(wǎng)送來的高溫水和二級網(wǎng)回水的一部分經(jīng)混合后變成二級網(wǎng)的供水送入熱用戶中。較直接式供熱系統(tǒng)它的主要優(yōu)點是： 
1、一級網(wǎng)水溫高、供回水溫差大，循環(huán)水量小，使運行電耗降低，作用半徑加大。由于只在熱力站增加混水泵，而不增加換熱設(shè)備，降低了改造投資費用，總造價明顯低于間接式供熱系統(tǒng)。 
2、一級網(wǎng)的供回水壓力受熱用戶采暖設(shè)備和系統(tǒng)最高點的制約程度明顯降低，較容易處理復(fù)雜地形對管網(wǎng)壓力參數(shù)的影響。 
3、局部熱用戶或二級網(wǎng)的大量失水時可關(guān)斷熱力站與一級網(wǎng)的閥門，使失水不會影響全系統(tǒng)的供熱，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，運行的安全性、可靠性高。 
4、由于全系統(tǒng)被分劃為一級網(wǎng)和多個二級網(wǎng)系統(tǒng)，使系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)更加靈活，水力工況易調(diào)節(jié)，適宜于采用更節(jié)能更經(jīng)濟(jì)的運行方式，整體節(jié)能效果顯著增加。 
主要缺點有：因全系統(tǒng)仍然為同樣的循環(huán)水，因此鍋爐水質(zhì)不好控制，如采用的水處理方式不當(dāng)，或根本沒有水處理時，全系統(tǒng)的腐蝕嚴(yán)重，系統(tǒng)維護(hù)量大，維護(hù)費用高；同時，也增加了熱力站的建設(shè)投資。 
五、直供混水方式的選擇 
直供混水系統(tǒng)混水方式的改造，重點在熱力站中混水方式的選擇。采用何種混水方式必須根據(jù)混水泵站在管網(wǎng)中的位置，依據(jù)系統(tǒng)的水壓圖確定，同時，選擇恰當(dāng)?shù)幕焖玫膿P程和流量。 
常用混水方式主要有以下四種情況： 

1、二級網(wǎng)旁通管上設(shè)水泵的方式 
在供熱系統(tǒng)的前端，一級網(wǎng)的供水壓力均大于二級網(wǎng)的供水壓力，而且一級網(wǎng)的資用壓頭（即此處一級網(wǎng)的供回水壓差）也大于二級網(wǎng)所需要的資用壓頭（即二級網(wǎng)的總阻力損失），此時即可在混水旁通管上設(shè)混水泵。相應(yīng)混水站位置見水壓圖中A點。 
此方式循環(huán)水泵的流量為二級網(wǎng)的混水量，揚程應(yīng)等于二級網(wǎng)的阻力損失。這種方式水泵的流量小，揚程低，系統(tǒng)運行效果和節(jié)電效果最好，在條件允許的情況下應(yīng)盡量采用。

2、混水旁通管與一級網(wǎng)回水管同時設(shè)水泵的方式 
當(dāng)熱力站的位置在一級網(wǎng)供、回水壓力都高于二級網(wǎng)供、回水壓力時采用此種方式。其混水泵的流量等于混水量，揚程為二級網(wǎng)的阻力損失；回水加壓泵的流量等于一級網(wǎng)的回水量，回水加壓泵的流量等于一級網(wǎng)的回水量，揚程為二級網(wǎng)回水壓力低于此處一級網(wǎng)回水壓力的數(shù)值。相應(yīng)混水站位置見水壓圖中B點。

3、二級網(wǎng)供水管設(shè)混水泵的方式 
當(dāng)熱力站的位置在管網(wǎng)的末端或地勢較高處，同時一級網(wǎng)的供水壓頭無法滿足二級網(wǎng)的需要時，可在二級網(wǎng)的供水管道上設(shè)加壓混水泵。參見水壓圖中C點。 
此方式循環(huán)水泵的流量等于二網(wǎng)循環(huán)水量，水泵的揚程等于二級網(wǎng)阻力損失。此時循環(huán)水泵同時把一級網(wǎng)的供水和二級網(wǎng)的部分回水混合成合格的二級網(wǎng)供水溫度后，送入二級網(wǎng)。此方式循環(huán)泵的電耗最大。 

4、二級網(wǎng)回水管設(shè)水泵的方式 
此方式循環(huán)水泵的流量等于二級網(wǎng)循環(huán)水量，為使系統(tǒng)能正常運行，水泵的揚程必須把二級網(wǎng)回水壓力提高到二級網(wǎng)供水壓力相等的程度，這樣帶來的后果是二級網(wǎng)送回一級網(wǎng)的那部分回水壓力超過了一級網(wǎng)回水的壓力，如不設(shè)減壓閥把此剩余壓頭損耗掉，一級網(wǎng)回水的動壓線將被提升到與二級網(wǎng)供水動壓線相同的水平，破壞了一級網(wǎng)的水力工況。因此這種設(shè)水泵的方式在一級網(wǎng)的供水壓力大于0.4MPa時，必須在一網(wǎng)上設(shè)兩個減壓閥或自力式流量控制器，設(shè)在供水上的自力式流量控制器，使二級網(wǎng)的供水壓力Pg2 ≤ 0.4 MPa；設(shè)在回水上的自力式流量控制器，消掉一級網(wǎng)回水多余的壓頭，造成了能量的浪費。因此，采用此種方式對供熱不利，不應(yīng)選用。但目前有些供熱企業(yè)因為對此種方式的缺點沒有認(rèn)清，仍大量采用。這樣不但造成了大量的能源浪費，而且給系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)帶來很大困難，應(yīng)盡早糾正。 
六、直供混水式供熱系統(tǒng)應(yīng)注意的技術(shù)問題 
1、本文中在三—1中提出的直供系統(tǒng)的優(yōu)化方法，應(yīng)完全用在直供混水系統(tǒng)的改造中。 
2、在對直供系統(tǒng)進(jìn)行混水改造時，必須重新進(jìn)行熱力計算，確定合理的一級網(wǎng)和二級網(wǎng)的供熱參數(shù)，以及一、二級網(wǎng)的混水比。最好加大一級網(wǎng)溫差，以提高二級網(wǎng)的混水量（即采用大混水比的方式），以便進(jìn)一步節(jié)約電能，同時擴(kuò)大一級網(wǎng)的供熱面積和供熱半徑。 
3、為了設(shè)計和方便運行調(diào)節(jié)，一級網(wǎng)和二級網(wǎng)均采用恒流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方式。同時水力計算和水泵揚程選擇要準(zhǔn)確，否則，會給運行調(diào)節(jié)帶來麻煩。 
4、應(yīng)在關(guān)鍵部位，如一級網(wǎng)供、回水管和旁通混水管等處設(shè)置質(zhì)量好的自力式流量控制器或調(diào)節(jié)閥、流量計，以及壓力表、溫度計等，以方便運行調(diào)節(jié)。 
七、綜述 
改造中，通過本文前面介紹的直接式和直供混水式供熱系統(tǒng)的特點，以及相關(guān)供熱系統(tǒng)的實際運行和管理經(jīng)驗，我們認(rèn)為簡單的直接式供熱系統(tǒng)只適用于40萬平米以下小規(guī)模的供熱系統(tǒng)；對于40到100萬平米供熱面積的中等規(guī)模的供熱系統(tǒng)，宜采用直供混水式供熱系統(tǒng)；而供熱100萬平米以上大規(guī)模的供熱系統(tǒng)，則宜采用間接式供熱系統(tǒng)，才能較好的保證供熱系統(tǒng)在高效率和低能耗狀態(tài)下平穩(wěn)運行。 
由于直接式供熱系統(tǒng)存在的不足，明顯不適應(yīng)當(dāng)前全國節(jié)能降耗的要求，相關(guān)供熱單位應(yīng)及時對現(xiàn)有直供系統(tǒng)進(jìn)行綜合改造。根據(jù)系統(tǒng)實際狀況，并結(jié)合當(dāng)?shù)毓岚l(fā)展規(guī)劃，確定最適合本單位現(xiàn)有系統(tǒng)的優(yōu)化改造方案，以徹底提高供熱系統(tǒng)技術(shù)水平和管理水平，徹底改變企業(yè)能耗高、效果差的落后局面，為企業(yè)拓展更廣闊的生存及發(fā)展空間，為全社會節(jié)約能源、改善環(huán)境和提高生活質(zhì)量做更大貢獻(xiàn)。