水泵）的最优方案。因为此时，装机电功率最小，实现了无效电耗为零的工况；凡装机电功率大于Nmin的方案，都将有无效电耗存在（通过节流形式完成），都不是最优方案。分布式变频混水泵系统的设计目的，就是根据不同的实际工程，寻找接近Nmin的设计方案。
2．几种混水方案的比较
只在一次网上设置循环水泵，在二次网中形不成混水工况，因此，该方案在混水系统中不能成立，应给予排除。能够实现混水工况的，主要有以下四种：方案1，一次网、二次网分别设置循环水泵；方案2，二次网设置循环水泵；方案3，混水旁通管上设置循环水泵；方案4，在一、二次网和混水旁通管的交汇处设置喷射泵。下面分别就这些方案，进行比较，寻求节能的最佳方案。
（1）方案1，一、二次网上分别设置循环水泵。该方案的基本理念是就供热系统的大网而言，完全按照分布式变频循环水泵的设计方法设计：一次网循环水泵担当该热用户（可能是热力站，也可能为楼栋热入口）一次网热媒的输送功能，即循环水泵的流量为该热用户一次网的设计流量；扬程为该热用户与热源组成的环路管网的总压降。二次网循环水泵，即完成二次网的水循环，又实现一、二次网的混水功能。其水泵的流量为该热用户二次网的设计流量；扬程为热用户二次网与混水旁通管组成的环路网络总压降。该方案的总装机电功率NΙ由公式（13）表示，即：
NΙ=ΔH’1 G’1g+（ΔH’2+ΔH’h）G’2g （13）
=ΔH’1 G’1g+ΔH’2 G’2g +ΔH’h G’2g
比较公式（12）和公式（13），因G’2g > G’h，则有ΔH’h G’2g >ΔH’h G’h， 即NΙ > Nmin
但在实际工程中，混水旁通管可以设计的很短，而且通过水力计算，选取较小的比摩阻，适当选用较大管径，使其压力降很小，即ΔH’h趋近于0，此时，NΙ ≈Nmin。
通过上述分析，可以认为：方案1，是实际工程中，比较理想的优选方案。突出的优点是省掉了混水旁通管上的混水泵，简化了系统结构；使混水旁通管，实际上变成了均压管[2]。该方案中，一、二次网的水泵既可以安装在供水管上，也可以安装在回水管上，共有四种方案组合。从节电的数量上考虑都是优选的，从其他因素分析，仍有优劣之分。
（2）方案2，只在二次网上设置循环水泵。该循环水泵，即可以设置在二次网的供水管上，也可以设置在二次网的回水管上。其功能一兼三职：既是热用户的循环泵，也是热用户的热网循环泵，还是一、二次网的混水泵。从系统结构
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上考虑，是最简单的。现对其装机电功率进行考察：该泵的流量为热用户二次网的设计流量；扬程为该热用户与系统热源组成的环路的总压降，即ΔH’1+ΔH’2，则装机电功率NII有：
NII=（ΔH’1+ΔH’2）G’2g （14） =ΔH’1 G’2g +ΔH’2 G’2g
=ΔH’1（G’1g+ G’h）+ΔH’2 G’2g =ΔH’1 G’1g +ΔH’1 G’h +ΔH’2 G’2g
比较（12）、（14），和一次网压降ΔH’1和混水旁通管压降ΔH’h，可知ΔH’1?ΔH’h，因此：ΔH’1 G’h ?ΔH’h G’h
这样：
NII ? Nmin
可见，方案2虽然系统结构简单，但装机电功率大，不是节能方案。 公式（14），还进一步指出：混水方案2，要实现设定的G’1g、G’2g，和G’h，则混水旁通管的压力降必须由ΔH’h提高到ΔH’1，否则由于混水旁通管阻力过小，通过的实际流量Gh将远远大于G’h，不能满足二次网对其供水温度和循环流量的要求，此时必须通过缩小混水旁通管口径或在该旁通管上加装调节阀，依靠过量节流，来提高ΔHh。不论采用哪种方案，二次网循环水泵提供的过多电功率，将被消耗在混水旁通管上。这种以消耗过多电耗，换取设定的系统工况的工艺设计应尽量避免。
（3）方案3，在混水旁通管上设置混水泵。这种情况，通常是在一、二次网供水管的连接点压力（即混水旁通管的出口点）高于一、二次网回水管的连接点压力（即混水旁通管的入口点）时采用。考察供热系统全网的水压图，上述情况出现在供水压力线高于回水压力线的工况。对于传统循环水泵的设计方法（即在热源处设置一个循环水泵），则全网的水压图都处于这种工况；对于分布式变频循环水泵的设计方法，若将系统供回水压力的交汇点设计在系统中间部位（此方案并不节能[2]），则系统热源至交汇点之间的水压图处于这种工况。
在上述工况下，从理论上讲，混水泵可以设置在混水旁通管上，也可以设置在二次管网上。择优的目标，仍然是混水泵的装机电功率最小。不管混水泵设置在何处，它们的功能是一样的：即能使混水旁通管中的热媒反向流动，进而实现混水。此时，混水泵提供的扬程应等于、大于该热用户处一次网的供、回水压差。（由于此资用压头足够二次网的正常循环，因此设置在二次网上的混水泵，只起混水作用，不再提供循环压头）。由于二次网的循环流量任何时后都大于混水旁通管的混水量，因此，在扬程相同时（提升的压头相等），设置在混水旁通管上的混水泵比设置在二次网上的混水泵有较小的装机电功率，前者比后者具有更多
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的节能优势。
在供热系统的热源近端热用户，常常具有过量的资用压头（超过二次网所需的循环压头），这时，必须采用调节阀加以节流，以防发生冷热不均现象。那么是在一次网上节流，还是混水后，在二次网上节流？选择的原则，仍然是节流耗能最小。由于二次网循环流量、混水量通常都大于一次网循环流量（参见表1），因此，在节流压头相同的情况下，循环流量愈小，节流能耗愈小。由此可知，多余的资用压头，在一次网上节流，是最合理的；而且避免旁通混水泵提升多余资用压头，又在二次网上重复节流。至于，热用户资用压头不够的问题，应在全盘设计中解决。
（4）方案4，喷射泵设置。该方案是一种传统的混水方式。主要靠一次水通过喷嘴射流，提高热媒的动能，降低其静能，从而吸入二次网回水，达到混水目的。20世纪五、六十年代，我国学习前苏联，曾广泛应用过喷射泵混水连接方式。但由于喷嘴直径固定不变，混合比不能随供热规模的变化而变化，严重影响供热效果。致使喷射泵混水连接几近淘汰。为克服固定喷嘴的上述缺陷，笔者在上世纪八十年代，曾开发、研制过可调式喷射泵（喷嘴直径可调），工程实践，效果良好。但因种种原因，未能广泛推广应用。
喷射泵混水连接方式，具有结构简单、投资运行费用低和操作简便等优点。但在分布式变频水泵技术的广泛应用面前，喷射泵的上述优势，已不再明显；反而效率较低的缺点，愈来愈不被人们看好。喷射泵实现混水，必须通过节流完成。因此，混水是以耗能作为代价的。根据电功率可由流量与压力降的乘积来表示，则喷射泵的效率可由下式计算： p2?ph?P?(1?u)2 （15） p1?ph?P1??(1?u)式中，η——喷射泵效率； p1、p2、ph——分别为喷射泵前、后和混水入口的压力。 0.450.40.350.30.250.20.150.10.0500?1=0.75?1=0.70?1=0.65?1=0.60实验点P2P10.20.40.60.811.21.41.61.8混合比? 图4 可调式水喷射泵基本性能实验曲线 8
由图4[3]可知，混合比u愈大，喷射泵前后的压降比愈小，即喷射泵的节流损失愈大，喷射泵的效率愈低。图3给出：当一次网供、回水温差为130/70℃，二次网供、回水温差为95/70℃时，此时的混合比u=1.4，ΔP2/ΔP1=0.16（喷嘴按节流损失最小设计，即喷嘴的速度系数?1=0.75选取），亦即P2为1m水柱的资用压头时，一次网需提供6m水柱的资用压头。喷射泵节流损失为5m水柱。这时喷射泵的效率只有η=40%。由表1可知，当混合比u数值要求更大时，效率就更低了。通过上述比较，从节能的意义上考察，在混合比较大的情况下，采用分布式变频水泵混水要比喷射泵混水优越。
四、几点结论
通过特性分析，方案比较，可对供热混水系统的设计、运行调节和节能效果计算作如下结论：
1．当供热系统采用分布式变频循环水泵的方案设计时，热力站（含热入口）最优方案是采用双泵系统：一次网循环泵安装在回水管上，二次网循环混水泵安装在供水管上。该方案的优点除节能（电）外，循环水泵都置于低水温下运行，有利于提高水泵的运行寿命。该方案与双泵分别置于一、二次网的回水管上的方案相比较，都有节电和低温运行的优势，但从水力工况上分析（见图5所示），后者的一、二次网的水压偏差较大，工况复杂，不如前者，水力工况平稳，易于控制。
2．当供热系统的水压图，供水压力线大于回水压力线时，各热力站（含热入口）的变频混水泵应置于混水旁通管上。混水泵的设计流量为符合该热用户的设计混合比下的设计混水量；扬程数值为该混水旁通管的设计压降和该热力站一次网供、回水压差之和。当该压差小于二次网所需循环压头时，还需在二次网上增设循环混水泵（供、回水管上皆可），其扬程宜补足二次网循环压头的不足。这种设计方案，通常是在供热的改造工程中应用。因为此时的系统循环水泵往往是按照传统方法设计的。对于采用分布式变频循环水泵设计的供热系统，其供、回水压力线的交汇点，尽量不要设计在有热用户的区段内，因为这种设计不是节能（电）的最优方案。
3．在混水系统中，一次网循环泵，二次网循环混水泵，都应随室外气温的变化，进行变频变流量调节。在整个运行期间，循环流量（含一、二次网）应在设计循环流量的50~100%之间调节，与定流量运行相比，可节电50%左右。从二次网混水泵的调节特性可知：混水泵进行变频调节，只能改变二次网的循环流量大小，但不能改变系统的混合比数值。当系统的供热规模发生变化，引起一次
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网设计供水温度的变化，或热用户采暖方式的改变，都可能要求混合比做适当调整，此时二次网上的变频混水泵将无能为力。实现混合比的变化，必须调整管网的阻力系数，为此，有二种处理方法：一是设置一定的电动调节阀；二是依靠一次网上的循环泵进行变频调速。因此，当混水热力站采用双泵系统时，二次网的循环混水泵，通过变频调速，可以进行二次网的变流量调节。一次网循环泵的变频调速，既可进行一次网的变流量调节，又可实现混合比的调节。通过以上分析，对于双泵系统，原则上可不安装电动调节阀，混合比调节功能由一次网循环泵完成。但在实际工程中，为了安全、可靠起见，在一次网上安装一个电动调节阀作为备用也是可以的。对于单一混水泵的混水系统，为了调节混合比，必须装置一个电动调节阀。该阀最好安装在一次管网上，因为一次管网的循环流量最小，节流损失也最小，符合节电原则。图5给出了二种优选混水系统电动调节阀的安装位置，以及运行中的水压图。从水压图上可以很清晰地看出电动调节阀的节流作用。与图5系统相比较，目前不少现行的混水系统，常常同时在一次网、二次网和混水旁通上都安装电动调节阀，把本来有用的电能，通过电动调节阀的反复节流，白白浪费掉了，这是一种思维方式很落后的工艺设计。
回水压力线供水P1线回水压压力线供水力线电动阀节流值压力P2 二次网资用压头P1供水压力P2线 二次网资用压头Ph压回水力线 二次网资用压头P2均压管二次网一次网M电动阀M二次网热用户一次网电动阀均压管二次网一次网电动阀MP1P2PhP1
图5 优选混水系统的结构示意图和水压图
4．节能（电）计算。上述优选混水设计方案与传统设计方案相比较，其节能（电）效益，完全可以通过理论计算获得结果。根据年延续热负荷的无因次综
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