摘  要：本文根據多年的實踐經驗和理論研究，對目前在各地供熱系統中仍普遍存在的直接式供熱方式的優化及節能改造問題，提出全面的論述，并重點介紹了把直供系統改造為直供混水系統的方法，以及每種混水方式的特點和節能效果，供相關人員選用。
關鍵詞：直接式系統  間接式系統  直供混水式系統  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由小到大逐步發展起來的狀況有關。但是，近些年隨著供熱事業的迅速發展，許多供熱單位在新建和改擴建供熱系統時，未能認真分析各種供熱方式的特點，結合本地區供熱發展規劃，恰當的選擇供熱方式，仍然不加區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的運行效果，而且使能耗居高不下，同時，很多新的高效節能措施也無法實施，嚴重影響了供熱事業的發展和企業的經濟效益，使節能降耗指標無法完成，成為地方政府負擔。
本文將就直接式供熱系統的優化和節能改造進行論述，提出能有效提高此類企業運行效果，降低企業能耗的各種方法，供相關企業和技術人員參考使用。
二、直接式供熱方式的特點
這種供熱方式因其結構簡單，可在較短的時間內建成并投入使用，因此，它是一些小型供熱系統常采用的方式。它是把系統的循環水直接由熱源送到熱用戶散熱設備中的一種供熱方式。它的主要優點是：
1、結構簡單，配套設備少，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，施工周期短。
2、熱源熱網熱用戶是一個統一的供熱參數（溫度、壓力），因此，運行調節方式簡單，對運行管理人員技術水平要求較低。
主要缺點是：
1、系統供回水溫度低、溫差小，因此循環水量大，運行電耗高，作用半徑不宜過大。
2、因循環水量大，造成管網管徑大，管網造價高。
3、供水壓力受用戶散熱設備耐壓程度限制，不能任意提高；回水壓力受系統最高點制約，不能任意降低，因此使用條件受限。當系統所處地形高差變化較大時，處理難度較大；對于系統中的高層建筑也必須采取特殊的處理方式。
4、運行時系統任何一個地方失水倒空（進空氣）都會影響全系統的供熱，甚至造成全系統無法運行。因此，系統運行的穩定性和安全性低，不適合較大的供熱系統（百萬平米供熱系統）采用。
5、因用戶散熱器中的水直接進入鍋爐，全系統為統一水質的循環水，因此，水的質量不易控制，全系統氧腐蝕嚴重，維護費用高。
6、當系統較大時，系統的水利平衡調節難度大，如果沒有好的調控設備，運行調節手段低下，或管理粗放，就會造成嚴重的冷熱不均現象，很難保證合格的供熱質量。如果此時為了提高供熱質量，而采取的措施不當，如換大功率水泵等，就會造成更大的能源浪費。
三、直接式供熱系統的優化
由于直接式供熱系統的缺點遠遠超過其優點，尤其在節能降耗方面的問題更大。因此，對現有直供系統必須進行認真地優化改造，常用的優化方法主要有：
1、在保持原直接式供熱系統不變的情況下的優化方法
由于原供熱系統保持不變，因此直供系統缺點無法徹底消除，對其系統的優化改造主要是針對系統缺陷，從提高供熱參數、解決水力平衡、提高鍋爐效率和降低系統阻力、改善運行管理等五方面入手，具有投資小，適宜小型直供系統的改造的具體方法是：
1）、重新核定系統循環水量，不能過大，也不能偏小，一般控制在3-4kg/hm2即可。同時對系統進行詳細水力計算，根據計算結果，重新核定循環水泵的流量和揚程，以達到節能降耗的目的。
2）、根據水力計算結果和實際運行效果，對管網系統阻力大的管段進行必要的改造，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造成的冷熱不均問題，并降低系統綜合能耗。
3）、對鍋爐房熱源系統進行必要改造，取消不必要節流閥（如循環泵出口和鍋爐入口的止回閥），加大鍋爐出入口管徑，并增設鍋爐旁通管，保證鍋爐按額定循環水量運行。這樣不但保證鍋爐在高效狀態下運行，而且可以大大降低電耗。 
4）、建立完善的系統運行調節體系，制定運行調節曲線或控制表，依據用戶實際供熱效果和室外溫度，及時調整輸出供熱量，在保證達到供熱標準的情況下，嚴格控制超溫現象，最大限度的降低系統能耗。
2、對原直接式供熱系統進行徹底改造的方法
可對原供熱系統進行徹底改造，將原系統改造成先進的間接式供熱系統，此類改造可以徹底克服直接式供熱系統的所有缺點，但投資大，是大中型系統改造的首選方式，也為廣大用戶所熟知，相關論述較多，本文不再贅述。
3、把原直接式供熱系統改造為直供混水式的優化方法
簡單的說，就是把原直接式供熱系統按區域劃分成若干個小的獨立系統，在每個獨立系統中各建一個混水熱力站。這種優化改造方式可以部分地克服直供系統存在的缺點。
下面就直接式供熱系統改造成直供混水式供熱系統的方法進行詳細論述。
四、直供混水式供熱系統的特點
直供混水式供熱系統較直接式供熱系統的區別，是在熱源和熱用戶之間增加了熱力混水站而組成的。這個混水站把熱網也分成了兩部分：熱源到混水站之間為一級網、一級網供水管運行的是高溫水。混水站到熱用戶是二級網，二級網的供水管運行的是適合用戶采暖系統需要的低溫水。混水站是把由一級網送來的高溫水和二級網回水的一部分經混合后變成二級網的供水送入熱用戶中。較直接式供熱系統它的主要優點是：
1、一級網水溫高、供回水溫差大，循環水量小，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，而不增加換熱設備，降低了改造投資費用，總造價明顯低于間接式供熱系統。
2、一級網的供回水壓力受熱用戶采暖設備和系統最高點的制約程度明顯降低，較容易處理復雜地形對管網壓力參數的影響。
3、局部熱用戶或二級網的大量失水時可關斷熱力站與一級網的閥門，使失水不會影響全系統的供熱，因此系統的穩定性好，運行的安全性、可靠性高。
4、由于全系統被分劃為一級網和多個二級網系統，使系統運行調節更加靈活，水力工況易調節，適宜于采用更節能更經濟的運行方式，整體節能效果顯著增加。
主要缺點有：因全系統仍然為同樣的循環水，因此鍋爐水質不好控制，如采用的水處理方式不當，或根本沒有水處理時，全系統的腐蝕嚴重，系統維護量大，維護費用高；同時，也增加了熱力站的建設投資。
五、直供混水方式的選擇
直供混水系統混水方式的改造，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混水泵站在管網中的位置，依據系統的水壓圖確定，同時，選擇恰當的混水泵的揚程和流量。
常用混水方式主要有以下四種情況：
1、二級網旁通管上設水泵的方式
在供熱系統的前端，一級網的供水壓力均大于二級網的供水壓力，而且一級網的資用壓頭（即此處一級網的供回水壓差）也大于二級網所需要的資用壓頭（即二級網的總阻力損失），此時即可在混水旁通管上設混水泵。相應混水站位置見水壓圖中A點。
此方式循環水泵的流量為二級網的混水量，揚程應等于二級網的阻力損失。這種方式水泵的流量小，揚程低，系統運行效果和節電效果最好，在條件允許的情況下應盡量采用。系統圖見圖一。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
圖一 水  壓  圖
2、混水旁通管與一級網回水管同時設水泵的方式
當熱力站的位置在一級網供、回水壓力都高于二級網供、回水壓力時采用此種方式。其混水泵的流量等于混水量，揚程為二級網的阻力損失；回水加壓泵的流量等于一級網的回水量，揚程為二級網回水壓力低于此處一級網回水壓力的數值。相應混水站位置見水壓圖中B點。系統圖見圖二。
 
 
 
 
 
圖  二
3、二級網供水管設混水泵的方式
當熱力站的位置在管網的末端或地勢較高處，同時一級網的供水壓頭無法滿足二級網的需要時，可在二級網的供水管道上設加壓混水泵。參見水壓圖中C點。
此方式循環水泵的流量等于二網循環水量，水泵的揚程等于二級網阻力損失。此時循環水泵同時把一級網的供水和二級網的部分回水混合成合格的二級網供水溫度后，送入二級網。此方式循環泵的電耗最大。
系統圖見圖三。
 
 
 
 
 
圖   三
4、二級網回水管設水泵的方式
此方式循環水泵的流量等于二級網循環水量，為使系統能正常運行，水泵的揚程必須把二級網回水壓力提高到二級網供水壓力相等的程度，這樣帶來的后果是二級網送回一級網的那部分回水壓力超過了一級網回水的壓力，如不設減壓閥把此剩余壓頭損耗掉，一級網回水的動壓線將被提升到與二級網供水動壓線相同的水平，破壞了一級網的水力工況。因此這種設水泵的方式在一級網的供水壓力大于0.4MPa時，必須在一網上設兩個減壓閥或自力式流量控制器，設在供水上的自力式流量控制器，使二級網的供水壓力Pg2 ≤ 0.4 MPa；設在回水上的自力式流量控制器，消掉一級網回水多余的壓頭，造成了能量的浪費。因此，采用此種方式對供熱不利，不應選用。但目前有些供熱企業因為對此種方式的缺點沒有認清，仍大量采用。這樣不但造成了大量的能源浪費，而且給系統的運行調節帶來很大困難，應盡早糾正。系統圖見圖四。
　
 
 
 
 
　         圖  四
六、直供混水式供熱系統應注意的技術問題
1、本文中在三—1中提出的直供系統的優化方法，應完全用在直供混水系統的改造中。
2、在對直供系統進行混水改造時，必須重新進行熱力計算，確定合理的一級網和二級網的供熱參數，以及一、二級網的混水比。最好加大一級網溫差，以提高二級網的混水量（即采用大混水比的方式），以便進一步節約電能，同時擴大一級網的供熱面積和供熱半徑。
3、為了設計和方便運行調節，一級網和二級網均采用恒流量的質調節方式。同時水力計算和水泵揚程選擇要準確，否則，會給運行調節帶來麻煩。
4、應在關鍵部位，如一級網供、回水管和旁通混水管等處設置質量好的自力式流量控制器或調節閥、流量計，以及壓力表、溫度計等，以方便運行調節。
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的特點，以及相關供熱系統的實際運行和管理經驗，我們認為簡單的直接式供熱系統只適用于40萬平米以下小規模的供熱系統；對于40到100萬平米供熱面積的中等規模的供熱系統，宜采用直供混水式供熱系統；而供熱100萬平米以上大規模的供熱系統，則宜采用間接式供熱系統，才能較好的保證供熱系統在高效率和低能耗狀態下平穩運行。
由于直接式供熱系統存在的不足，明顯不適應當前全國節能降耗的要求，相關供熱單位應及時對現有直供系統進行綜合改造。根據系統實際狀況，并結合當地供熱發展規劃，確定最適合本單位現有系統的優化改造方案，以徹底提高供熱系統技術水平和管理水平，徹底改變企業能耗高、效果差的落后局面，為企業拓展更廣闊的生存及發展空間，為全社會節約能源、改善環境和提高生活質量做更大貢獻。