摘 要：本文根据多年的实践经验和理论研究，对目前在各地供热系统中仍普遍存在的直接式供热方式的优化及节能改造问题，提出全面的论述，并重点介绍了把直供系统改造为直供混水系统的方法，以及每种混水方式的特点和节能效果，供相关人员选用。
关键词：直接式系统 间接式系统 直供混水式系统 混水方式 混水泵 水压图
一、概述
在我国，直接式供热方式在中小型供热系统中普遍存在，所占比例很高。这主要与直接式供热方式的特点和我国供热事业由小到大逐步发展起来的状况有关。但是，近些年随着供热事业的迅速发展，许多供热单位在新建和改扩建供热系统时，未能认真分析各种供热方式的特点，结合本地区供热发展规划，恰当的选择供热方式，仍然不加区分地沿用原直接式供热模式。这样不但影响了整个供热系统的运行效果，而且使能耗居高不下，同时，很多新的高效节能措施也无法实施，严重影响了供热事业的发展和企业的经济效益，使节能降耗指标无法完成，成为地方政府负担。
本文将就直接式供热系统的优化和节能改造进行论述，提出能有效提高此类企业运行效果，降低企业能耗的各种方法，供相关企业和技术人员参考使用。
二、直接式供热方式的特点
这种供热方式因其结构简单，可在较短的时间内建成并投入使用，因此，它是一些小型供热系统常采用的方式。它是把系统的循环水直接由热源送到热用户散热设备中的一种供热方式。它的主要优点是：
1、结构简单，配套设备少，同时供热温度低，对保温材料的耐温程度要求低，综合造价低，容易建设，施工周期短。
2、热源热网热用户是一个统一的供热参数（温度、压力），因此，运行调节方式简单，对运行管理人员技术水平要求较低。
主要缺点是：
1、系统供回水温度低、温差小，因此循环水量大，运行电耗高，作用半径不宜过大。
2、因循环水量大，造成管网管径大，管网造价高。
3、供水压力受用户散热设备耐压程度限制，不能任意提高；回水压力受系统最高点制约，不能任意降低，因此使用条件受限。当系统所处地形高差变化较大时，处理难度较大；对于系统中的高层建筑也必须采取特殊的处理方式。
4、运行时系统任何一个地方失水倒空（进空气）都会影响全系统的供热，甚至造成全系统无法运行。因此，系统运行的稳定性和安全性低，不适合较大的供热系统（百万平米供热系统）采用。
5、因用户散热器中的水直接进入锅炉，全系统为统一水质的循环水，因此，水的质量不易控制，全系统氧腐蚀严重，维护费用高。
6、当系统较大时，系统的水利平衡调节难度大，如果没有好的调控设备，运行调节手段低下，或管理粗放，就会造成严重的冷热不均现象，很难保证合格的供热质量。如果此时为了提高供热质量，而采取的措施不当，如换大功率水泵等，就会造成更大的能源浪费。
三、直接式供热系统的优化
由于直接式供热系统的缺点远远超过其优点，尤其在节能降耗方面的问题更大。因此，对现有直供系统必须进行认真地优化改造，常用的优化方法主要有：
1、在保持原直接式供热系统不变的情况下的优化方法
由于原供热系统保持不变，因此直供系统缺点无法彻底消除，对其系统的优化改造主要是针对系统缺陷，从提高供热参数、解决水力平衡、提高锅炉效率和降低系统阻力、改善运行管理等五方面入手，具有投资小，适宜小型直供系统的改造的具体方法是：
1）、重新核定系统循环水量，不能过大，也不能偏小，一般控制在3-4kg/hm2即可。同时对系统进行详细水力计算，根据计算结果，重新核定循环水泵的流量和扬程，以达到节能降耗的目的。
2）、根据水力计算结果和实际运行效果，对管网系统阻力大的管段进行必要的改造，并在各建筑入口全部加装流量控制装置，以彻底解决水力失调造成的冷热不均问题，并降低系统综合能耗。
3）、对锅炉房热源系统进行必要改造，取消不必要节流阀（如循环泵出口和锅炉入口的止回阀），加大锅炉出入口管径，并增设锅炉旁通管，保证锅炉按额定循环水量运行。这样不但保证锅炉在高效状态下运行，而且可以大大降低电耗。
4）、建立完善的系统运行调节体系，制定运行调节曲线或控制表，依据用户实际供热效果和室外温度，及时调整输出供热量，在保证达到供热标准的情况下，严格控制超温现象，最大限度的降低系统能耗。
2、对原直接式供热系统进行彻底改造的方法
可对原供热系统进行彻底改造，将原系统改造成先进的间接式供热系统，此类改造可以彻底克服直接式供热系统的所有缺点，但投资大，是大中型系统改造的首选方式，也为广大用户所熟知，相关论述较多，本文不再赘述。
3、把原直接式供热系统改造为直供混水式的优化方法
简单的说，就是把原直接式供热系统按区域划分成若干个小的独立系统，在每个独立系统中各建一个混水热力站。这种优化改造方式可以部分地克服直供系统存在的缺点。
下面就直接式供热系统改造成直供混水式供热系统的方法进行详细论述。
四、直供混水式供热系统的特点
直供混水式供热系统较直接式供热系统的区别，是在热源和热用户之间增加了热力混水站而组成的。这个混水站把热网也分成了两部分：热源到混水站之间为一级网、一级网供水管运行的是高温水。混水站到热用户是二级网，二级网的供水管运行的是适合用户采暖系统需要的低温水。混水站是把由一级网送来的高温水和二级网回水的一部分经混合后变成二级网的供水送入热用户中。较直接式供热系统它的主要优点是：
1、一级网水温高、供回水温差大，循环水量小，使运行电耗降低，作用半径加大。由于只在热力站增加混水泵，而不增加换热设备，降低了改造投资费用，总造价明显低于间接式供热系统。
2、一级网的供回水压力受热用户采暖设备和系统最高点的制约程度明显降低，较容易处理复杂地形对管网压力参数的影响。
3、局部热用户或二级网的大量失水时可关断热力站与一级网的阀门，使失水不会影响全系统的供热，因此系统的稳定性好，运行的安全性、可靠性高。
4、由于全系统被分划为一级网和多个二级网系统，使系统运行调节更加灵活，水力工况易调节，适宜于采用更节能更经济的运行方式，整体节能效果显著增加。
主要缺点有：因全系统仍然为同样的循环水，因此锅炉水质不好控制，如采用的水处理方式不当，或根本没有水处理时，全系统的腐蚀严重，系统维护量大，维护费用高；同时，也增加了热力站的建设投资。
五、直供混水方式的选择
直供混水系统混水方式的改造，重点在热力站中混水方式的选择。采用何种混水方式必须根据混水泵站在管网中的位置，依据系统的水压图确定，同时，选择恰当的混水泵的扬程和流量。
常用混水方式主要有以下四种情况：
1、二级网旁通管上设水泵的方式
在供热系统的前端，一级网的供水压力均大于二级网的供水压力，而且一级网的资用压头（即此处一级网的供回水压差）也大于二级网所需要的资用压头（即二级网的总阻力损失），此时即可在混水旁通管上设混水泵。相应混水站位置见水压图中A点。
此方式循环水泵的流量为二级网的混水量，扬程应等于二级网的阻力损失。这种方式水泵的流量小，扬程低，系统运行效果和节电效果最好，在条件允许的情况下应尽量采用。
2、混水旁通管与一级网回水管同时设水泵的方式
当热力站的位置在一级网供、回水压力都高于二级网供、回水压力时采用此种方式。其混水泵的流量等于混水量，扬程为二级网的阻力损失；回水加压泵的流量等于一级网的回水量，回水加压泵的流量等于一级网的回水量，扬程为二级网回水压力低于此处一级网回水压力的数值。相应混水站位置见水压图中B点。
3、二级网供水管设混水泵的方式
当热力站的位置在管网的末端或地势较高处，同时一级网的供水压头无法满足二级网的需要时，可在二级网的供水管道上设加压混水泵。参见水压图中C点。
此方式循环水泵的流量等于二网循环水量，水泵的扬程等于二级网阻力损失。此时循环水泵同时把一级网的供水和二级网的部分回水混合成合格的二级网供水温度后，送入二级网。此方式循环泵的电耗最大。
4、二级网回水管设水泵的方式
此方式循环水泵的流量等于二级网循环水量，为使系统能正常运行，水泵的扬程必须把二级网回水压力提高到二级网供水压力相等的程度，这样带来的后果是二级网送回一级网的那部分回水压力超过了一级网回水的压力，如不设减压阀把此剩余压头损耗掉，一级网回水的动压线将被提升到与二级网供水动压线相同的水平，破坏了一级网的水力工况。因此这种设水泵的方式在一级网的供水压力大于0.4MPa时，必须在一网上设两个减压阀或自力式流量控制器，设在供水上的自力式流量控制器，使二级网的供水压力Pg2 ≤ 0.4 MPa；设在回水上的自力式流量控制器，消掉一级网回水多余的压头，造成了能量的浪费。因此，采用此种方式对供热不利，不应选用。但目前有些供热企业因为对此种方式的缺点没有认清，仍大量采用。这样不但造成了大量的能源浪费，而且给系统的运行调节带来很大困难，应尽早纠正。
六、直供混水式供热系统应注意的技术问题
1、本文中在三—1中提出的直供系统的优化方法，应完全用在直供混水系统的改造中。
2、在对直供系统进行混水改造时，必须重新进行热力计算，确定合理的一级网和二级网的供热参数，以及一、二级网的混水比。最好加大一级网温差，以提高二级网的混水量（即采用大混水比的方式），以便进一步节约电能，同时扩大一级网的供热面积和供热半径。
3、为了设计和方便运行调节，一级网和二级网均采用恒流量的质调节方式。同时水力计算和水泵扬程选择要准确，否则，会给运行调节带来麻烦。
4、应在关键部位，如一级网供、回水管和旁通混水管等处设置质量好的自力式流量控制器或调节阀、流量计，以及压力表、温度计等，以方便运行调节。
七、综述
改造中，通过本文前面介绍的直接式和直供混水式供热系统的特点，以及相关供热系统的实际运行和管理经验，我们认为简单的直接式供热系统只适用于40万平米以下小规模的供热系统；对于40到100万平米供热面积的中等规模的供热系统，宜采用直供混水式供热系统；而供热100万平米以上大规模的供热系统，则宜采用间接式供热系统，才能较好的保证供热系统在高效率和低能耗状态下平稳运行。
由于直接式供热系统存在的不足，明显不适应当前全国节能降耗的要求，相关供热单位应及时对现有直供系统进行综合改造。根据系统实际状况，并结合当地供热发展规划，确定最适合本单位现有系统的优化改造方案，以彻底提高供热系统技术水平和管理水平，彻底改变企业能耗高、效果差的落后局面，为企业拓展更广阔的生存及发展空间，为全社会节约能源、改善环境和提高生活质量做更大贡献。
