隨著城市現代化的不斷提高，集中供熱事業在我國北方大部分城市迅速發展起來，城市集中供熱的運行方式日趨成熟。目前大多采用的是熱源—一級管網——熱力站——二級管網——熱用戶的供熱系統形式。一級管網與熱用戶的連接方式基本采用間接連接方式，一、二級管網通過熱力站的熱交換而形成各自獨立的系統，在熱力站中，換熱器和循環泵分別肩負著熱量交換和二級回水的加壓重任，因此在熱力站的設計中換熱器與循環泵的合理布置尤為重要。

  一、換熱站概述
      集中供熱系統中換熱站是供熱網路與熱用戶的連接場所。它的作用是將熱網輸送的熱媒加以調節、轉換，向熱用戶系統分配熱量以滿足用戶需求，并根據需要，進行集中計量、檢測供熱熱媒的參數和數量。目前供熱行業大多用到的是間接換熱站，將熱源與熱用戶分隔為一級和二級熱力系統。該換熱站就是熱源通過一級管網輸送來的高溫高壓熱水進入換熱器將二級管網中的熱用戶系統回水加熱，經換熱器加熱的二級管網熱水沿熱水供應網路的供水管，輸送到各用戶，系統中設置熱水供應循環水泵和循環管路，使熱水能不斷地循環流動，達到供暖的目的。在該系統中形成相對獨立的兩套循環系統。

   二、換熱器與循環泵的布置方案
      換熱站內的主要設備是換熱器、循環水泵、水處理設備、補水定壓設備及對管路流量、熱量的調節控制設備。站內最關鍵的設備就是換熱器和循環泵。換熱器負責一、二級管網的熱交換；循環泵負責用戶系統的回水加壓，以滿足熱水供至管路終端用戶。根據以往的工作經驗，循環水泵一般可以有兩種布置方式。布置方式一是對于熱用戶來講放置在換熱器前端，如圖（一）所示；布置方式二是對于熱用戶來講放置在換熱器后端，如圖（二）所示。
      換熱站二級管網的工作原理分別是：
      循環泵放置在換熱器前端，即在熱用戶系統中放熱后的回水進入換熱站，先行流經循環泵，對水流進行加壓處理后，低溫回水再經過換熱器與一級管網的高溫高壓熱水進行熱量交換，變成符合熱用戶系統溫度和壓力的供水，經過流量調節和分配，輸送到不同的熱用戶室內系統。
      循環泵放置在換熱器后端，即在熱用戶系統中放熱后的回水進入換熱站，先行流經換熱器，低溫回水經過換熱器與一級管網的高溫高壓熱水進行熱量交換，再進入循環泵，對水流進行加壓處理后，變成符合熱用戶系統溫度和壓力的熱用戶供水，經過流量調節和分配，輸送到不同的熱用戶室內系統。

  三、方案比較
      根據這兩種方式的不同布置，對于換熱站的系統運行及熱用戶的供熱效果有什么樣的影響呢？
我們一起來分析一下：
      對于方式一，熱用戶的低溫低壓回水先行進入循環泵，則對于循環泵的溫度要求較低，只需考慮系統的總阻力，能夠滿足最末端用戶的需求即可，循環泵出口的壓力值為系統中的壓力最高點，由于一般的板式換熱器對水流產生一定的流動阻力，當用戶回水經過換熱器后，即可消減部分壓力，換熱站出口及熱用戶入口的水壓相對低一些，對于熱用戶室內系統來說，運行壓力較低，可很好的保證散熱設備的正常運行和穩定的壓力。但對于換熱器的要求相對提高，由于加壓的回水對于換熱器的沖擊，換熱器二次側所承受的壓力較大，對換熱器的耐壓等級和密封墊有較高要求。其水壓圖如圖（三）所示。
      如圖中所示，AB段是用戶回水先經過循環泵后加壓后的水壓線，BC段為經過換熱器的一個壓降過程，CD段為換熱站出口至用戶入口系統的壓降情況，DE段為用戶室內系統的壓降，EF段為經過用戶系統放熱后的回水水壓線。
      對于方式二，二級回水在熱用戶室內系統及管路中放熱后，沿途損失了大部分壓力，此時低溫低壓回水進入換熱器，流經換熱器的流速較低，要克服換熱器內的阻力，就必須保證回水在進入換熱器前至少還要保持必要的壓力，這就意味著，水流在熱用戶系統中必須保持一個較高的壓力，以保證回到換熱站后順利流經換熱器，對于承壓能力較低的熱用戶系統是很危險的，難免會有散熱器爆裂或滴冒跑漏的問題。但對于換熱器的壓力沖擊較小，便于換熱器的維修保養和延長使用壽命。經換熱后的水流進入循環泵加壓后，給熱用戶供出。其水壓圖如圖（四）所示。
      如圖中所示，AB段為用戶回水進入換熱站的水壓線，BC段為回水先經過換熱器后的壓降，后經過循環泵的加壓至D點，DE段為換熱站出口至用戶入口系統的壓降情況，EF段用戶室內系統的壓降，FA段為經過用戶系統放熱后的回水水壓線。
      經過兩個水壓圖的比較，可以清晰的看到，系統的最低壓力均為10米，而最高壓力點在方式二中增加到90米，且對于用戶系統來說系統中始終保持一個較高的壓力，用來克服進入換熱站后順利流通換熱器的阻力，對用戶系統的壓力等級要求較高。
      綜上所述，結合換熱站運行情況的分析比較后，總結出換熱站內循環泵放置在換熱器出口處存在以下弊端：
      （1）二級網循環水先流經換熱器，再經過循環泵，使循環泵長期處于高溫運行狀態中，對水泵的壽命會有較大影響。
      （2）由于水溫較高，循環泵入口處的汽化壓力會降低，使此處的水極易產生汽化，導致水泵葉輪產生汽蝕現象，影響水泵的工作性能，不利于安全運行。
      （3）補水系統的定壓點在循環泵的入口處，由于補水溫度低，循環水溫度高，過大的溫差會造成較大的水流沖擊，不利于運行的安全和穩定。
      （4）由于循環水經過循環泵加壓后直接輸送至熱用戶端，對于用戶系統來說，須承受較高的系統壓力，對用戶系統的運行維護及壽命都有一定影響。

四、優化應用
      循環泵到底放置在系統的什么位置比較合理呢？筆者認為應該根據不同的用熱系統進行分析，在不同的用熱系統中考慮運用兩種不同的布置方式，進行優化處理，以取長補短。
      方式一在目前是比較常用的一種布置方式，普遍適用于各種采暖系統中，最適合用于承壓能力低的暖氣片系統換熱站中，但對于樓層較高的高層住宅鑄鋼暖氣片系統不是很理想，由于高層住宅系統的補水定壓壓力較高，而一般的定壓點都在循環泵的入口處，則循環泵出口的壓力很高，有的系統能達到1.0MPa，此時的高壓回水進入換熱器對于換熱器的壓力沖擊是很大的，可以考慮采用方式二的布置原則，鑄鋼暖氣片的承壓能力相對較高，一般能夠達到1.0MPa，完全能夠滿足系統的運行壓力。方式二可以用于低溫熱水地板輻射采暖系統的換熱站中，二級回水經過換熱器后的溫度一般在60℃以下，這個溫度對于循環泵的壽命影響相對較小，對于由于高溫熱水所帶來的弊端有所減少，因此可以采用。

結 論
      綜上所述，根據不同的采暖系統和供暖方式采用不同的布置形式，方式一可普遍用于大多數采暖系統換熱站中，方式二可用于高層建筑高區的鑄鋼暖氣片采暖系統、低溫熱水地板輻射采暖系統的換熱站中。布置形式可根據實際情況靈活運用，也可結合使用，以最大的節能優化方式實現優質的供暖服務。

參考文獻
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