一种复合式可调节混水喷射器节能装置的制作方法

本发明涉及城镇供热领域，尤其涉及一种用于城镇供热系统在住宅小区内二次热网的复合式可调节混水喷射器节能装置。

背景技术：

城镇区域供热技术中普遍采用水泵作为二次热网的循环泵。在整个供热期间，水泵需要不间断的电力驱动，保证用户得到足够的循环水量。因此，在二次热网需要大量消耗电能提供循环动力。同时，在中国北方城镇普遍具有较为完备集中供热系统作为冬季楼宇取暖的基本设施。近年来，采用地板取暖的用户越来越多。这些用户与传统的暖气片散热器取暖的用户不同，地板取暖的用户只需要较低的供热水温，如40-50℃。采用传统的节流阀等技术很难避免地暖用户过度取暖；此外，在这种混合地暖和暖气片散热器方式的楼宇供暖系统中，混水喷射泵的工作稳定性差，而且水泵的电耗非常高。基于上述问题，本发明提出一种复合式可调节混水喷射器节能装置，能够针对这种住宅小区的供暖方式进行动态调节，实现地暖用户自主调节入户阀门，取得适度的热量，在提高混水喷射泵的工作稳定性的同时大幅的减少循环泵的电耗，即可满足用户需求又可实现节能。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种复合式可调节混水喷射器节能装置，包括：一级可调节混水喷射器1，二级可调节混水喷射器2，调节阀3，供水三通4，回水三通5，4个接口法兰(6-9)和用于进行内部连接的管道；

所述4个接口法兰为第一接口法兰6、第二接口法兰7、第三接口法兰8、第四接口法兰9；

一级可调节混水喷射器1的供水接口连接供水三通4的一个出水口；回水接口连接回水三通5的一个出水口；混水接口连接调节阀3的入口；

二级可调节混水喷射器2的供水接口连接供水三通4的一个出水口；回水接口连接调节阀3的出口；混水接口连接第二接口法兰7；

调节阀3的入口连接一级可调节混水喷射器1的混水口；调节阀3的出口连接二级可调节混水喷射器2的回水口；

供水三通4的一个接口连接第一接口法兰6，一个接口连接一级可调节混水喷射器1的供水接口，另外一个接口连接二级可调节混水喷射器2的供水接口；

回水三通5的一个接口连接第三接口法兰8，一个接口连接第四接口法兰9，另外一个接口连接二级可调节混水喷射器2的回水接口。

进一步的，所述第一接口法兰6接入外网供水。

进一步的，所述第二接口法兰7连接楼宇供水。

进一步的，所述第三接口法兰8连接楼宇回水。

进一步的，所述第三接口法兰8连接外网回水。

进一步的，一级可调节喷射器1的水力特性满足公式(1)，

其中，和分别为一级可调节喷射器1的供水口，回水口和混合口的质量流量，单位为kg/s；和分别为供水口，回水口和混合口的压力，单位为pa；是喷嘴出口截面积，单位为m²；是混合室截面积，单位为m²；是喷管的速度系数；是混合室的速度系数；是扩散管的速度系数；是混合室入口段的速度系数；

其中，式(3)中的混水比u定义为，

进一步的，现场操作人员手动或电动调节一级可调节混水喷射器1和二级可调节混水喷射器2的喷嘴面积。

进一步的，所述第一、第二、第三、第四接口法兰为相同结构的接口法兰。

本发明的有益效果包括：能够针对这种住宅小区的供暖方式进行动态调节，实现地暖用户自主调节入户阀门，取得适度的热量，在提高混水喷射泵的工作稳定性的同时大幅的减少循环泵的电耗，即可满足用户需求又可实现节能。

【附图说明】

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明的复合式可调节混水喷射器节能装置的示意图。

图2是本发明的复合式可调节混水喷射器节能装置的应用场景示意图。

【具体实施方式】

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

对本发明所应用的一种复合式可调节混水喷射器节能装置进行详细说明。本发明可布置在建筑楼宇的楼口处，用于实现该楼宇的供水和回水的水量按照设定要求的比例混合；

如附图1所示，所述复合式可调节混水喷射器节能装置包括：一级可调节混水喷射器1，二级可调节混水喷射器2，调节阀3，供水三通4，回水三通5，4个接口法兰(6-9)和用于进行内部连接的管道；

所述4个接口法兰为第一接口法兰6、第二接口法兰7、第三接口法兰8、第四接口法兰9；

一级可调节混水喷射器1的供水接口连接供水三通4的一个出水口；回水接口连接回水三通5的一个出水口；混水接口连接调节阀3的入口；

二级可调节混水喷射器2的供水接口连接供水三通4的一个出水口；回水接口连接调节阀3的出口；混水接口连接第二接口法兰7；

调节阀3的入口连接一级可调节混水喷射器1的混水口；调节阀3的出口连接二级可调节混水喷射器2的回水口；

供水三通4的一个接口连接第一接口法兰6，一个接口连接一级可调节混水喷射器1的供水接口，另外一个接口连接二级可调节混水喷射器2的供水接口；

回水三通5的一个接口连接第三接口法兰8，一个接口连接第四接口法兰9，另外一个接口连接二级可调节混水喷射器2的回水接口；

优选的：所述第一接口法兰6接入外网供水；

优选的：所述第二接口法兰7连接楼宇供水；

优选的：所述第三接口法兰8连接楼宇回水；

优选的：所述第三接口法兰8连接外网回水；

现场操作人员手动或电动调节一级可调节混水喷射器1和二级可调节混水喷射器2的喷嘴面积，改变外网供水水量与楼宇回水水量的混水比例，达到设定的楼宇供水水量和水温的目的；

优选的：一级可调节喷射器1的水力特性满足公式(1)，

其中，和分别为一级可调节喷射器1的供水口，回水口和混合口的质量流量，单位为kg/s；和分别为供水口，回水口和混合口的压力，单位为pa；是喷嘴出口截面积，单位为m²；是混合室截面积，单位为m²；是喷管的速度系数；是混合室的速度系数；是扩散管的速度系数；是混合室入口段的速度系数；

其中，式(3)中的混水比u定义为，

优选的：二级可调节喷射器2的水力特性为需满足公式(5)；

其中，和分别为二级可调节喷射器2的供水口，回水口和混合口的质量流量，单位为kg/s；和分别为供水口，回水口和混合口的压力，单位为pa；是喷嘴出口截面积，m²；是混合室截面积，单位为m²；是喷管的速度系数；是混合室的速度系数；是扩散管的速度系数；是混合室入口段的速度系数；

其中，式(7)中的混水比uⁱⁱ定义为，

优选的：调节阀3的工作特性需满足公式(9)：

其中，δpv为调节阀3的前后压差；kv为调节阀3的流通系数；ρv为流过调节阀3的水密度；vv为调节阀3处的流速；

优选的：所述复合式可调节混水喷射器节能装置的全局混水比uⁱ⁺ⁱⁱ通过公式(10)计算；

由上述关系可得，

优选的：通过调节喷嘴截面积和喷嘴截面积以改变混水比uⁱ和uⁱⁱ；从而调节了全局混水比uⁱ⁺ⁱⁱ；

本发明所提出的这种复合式可调节混水喷射器节能装置，采用了这种特定的两级混水喷射器的级联方式，具有下述4个显著的优势：

(1)全局混水比uⁱ⁺ⁱⁱ的稳定性大幅增加。当楼宇内部的水力阻力的变化不超过±50％时，全局混水比的波动范围不超过设定值的±3％，喷射器的供水流量变化范围不超过设定值的±1％；

(2)采用本发明所提出的复合式混水喷射器装置时，楼宇内部运行采用“小温差，大流量”方式，可有效减少楼内用户见的水力失衡。而外部热网采用“大温差，小流量”方式，可有效减少循环水泵电耗。与传统节流阀方式相比，典型场景下，外网循环流量可减少50％，电耗节约30％；

(3)可调节的喷嘴面积可调整范围比采用一级混水喷射器的范围大；通过这样的方式，全局混水比uⁱ⁺ⁱⁱ的可设定范围大幅度变宽，可达到0.1～15.5；

(4)针对小区住宅内部分用户采用地板散热器供暖、部分用户采用暖气片散热器供暖的运行模式，可对两者进行分别采用不同的混水比运行方式。采用地板散热器供暖用户可根据需要调节入户阀门，获取所需的适度的热量，避免过度取暖；

以一个典型的5万平米供热面积的住宅小区为例，讲述本发明在小区热力管网中的应用及其节能效果。这个小区有5栋居民住宅楼，每栋楼的供热面积为1万平米。其中，1#楼，2#楼和3#楼是暖气片散热器用户；4#楼和5#楼是地暖用户。

本发明所提出的复合式可调节混水喷射器布置在每栋楼宇的楼口处。喷射器的工作方式为：从小区供热管网来的热水经过混水喷射器的引射、混合回水操作后再进入楼宇内部。

在设计工况下，热源的供水压力为4.9bar，回水压力为2.0bar。喷射器1，喷射器2和喷射器3的供水流量为150t/h，回水流量为150t/h，混合流量300t/h。此时，喷射泵的混水比为1.0。喷射器4和喷射器5的供水流量为140t/h，回水流量为180t/h，混合流量330t/h。此时，喷射泵的混水比为1.286。

当热源供水温度为70℃时，1#楼，2#楼和3#楼的用户设计回水温度为50℃。则根据设计混水比1.0，可得1#楼，2#楼和3#楼的暖气片散热器的入口温度为60℃。在楼内，用户散热器的温度下降仅为10℃，但流量可达到300t/h。这种楼内运行“小温差，大流量”方式可有效减少楼内用户见的水力失衡。而热源到楼宇入口的外部热网采用“大温差，小流量”方式可有效减少循环水泵电耗。

当热源供水温度为70℃时，4#楼和5#楼的用户设计回水温度为45℃。则根据设计混水比1.2，可得4#楼和5#楼的地暖散热器的入口温度为55.9℃。相对于暖气片散热器用户，地暖用户的平均供暖温度较低。而且，在4#楼和5#楼内，地暖散热器的温度下降仅为10.9℃，但流量可达到320t/h。同样，4#楼和5#楼也具备楼内运行“小温差，大流量”的方式。

当1#楼～5#楼的内部阻力变化±50％时，各楼口所在的喷射器的供水流量变化均为±1％以内，喷射器混水比的波动范围不超过设定值的±3％。。因此，采用本发明所提出的复合式混水喷射器装置可大幅提高楼宇的供水稳定性。

与传统节流阀方式相比，在这个典型场景下，外网循环流量可减少50％，电耗节约30％。

与传统的单级混水喷射器相比，本发明所提出的复合式混水喷射器装置具有2级喷射器进行级联工作。这样，有两个可调喷射器，提高喷嘴的总可调节截面积，对全局混水比的调节范围可大幅度提高。在本例中，喷嘴全局混水比uⁱ⁺ⁱⁱ的可设定范围大幅度变宽，可达到0.1～15.5。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。