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摘要：在國家“煤改氣”政策推動下，以壁掛爐為熱源的分戶采暖系統(tǒng)也越來越普及，同時也暴露了一些供暖系統(tǒng)問題，特別是舊系統(tǒng)改造。發(fā)生的系統(tǒng)管路問題如系統(tǒng)運(yùn)行堵塞、結(jié)垢腐蝕最為普遍。本文針對供暖系統(tǒng)管路問題進(jìn)行分析，包含管路雜質(zhì)的形成、種類及危害，并對系統(tǒng)添加防護(hù)劑進(jìn)行試驗及驗證，選出具有實際防護(hù)效果的防護(hù)劑，以便用戶供暖系統(tǒng)運(yùn)行更加舒適、節(jié)能、可靠。

關(guān)鍵詞：壁掛爐；供暖系統(tǒng)；管路問題；系統(tǒng)防護(hù)劑

目前，在國家“煤改氣、煤改電”的政策推動下，應(yīng)用燃?xì)獗趻鞝t或電壁掛爐為熱源的分戶采暖系統(tǒng)也越來越普及，見下圖1所示，同時也暴露了一些供暖系統(tǒng)問題，特別是舊系統(tǒng)改造。發(fā)生的系統(tǒng)管路問題如系統(tǒng)運(yùn)行堵塞、結(jié)垢腐蝕最為普遍，表現(xiàn)為換熱效率下降，耗氣量增加或水溫不夠熱、冷凝水量減少。本文針對不同的材料易產(chǎn)生的系統(tǒng)管路問題分析，如最常用的為含鐵質(zhì)材料（鍍鋅管）、銅、鋁、不銹鋼或塑料，在系統(tǒng)運(yùn)行中最易出現(xiàn)的雜質(zhì)，進(jìn)行了分析，最后對系統(tǒng)添加防護(hù)劑進(jìn)行試驗及驗證，選出具有實際防護(hù)效果的防護(hù)劑，以便用戶供暖系統(tǒng)運(yùn)行更加舒適、節(jié)能、可靠。

在供暖設(shè)備運(yùn)行期間，可能出現(xiàn)的管路問題有結(jié)垢、腐蝕、沉積、生物滋生，排除凍結(jié)（只對暴露在寒冷環(huán)境中的系統(tǒng)和部分）和傳熱介質(zhì)的退降（與太陽能或空調(diào)設(shè)備有關(guān)），主要的管路問題為這些。

2.1 結(jié)垢

結(jié)垢是鈣鎂離子（決定硬度的鹽類）沉積在管壁、熱交換表面和控制調(diào)節(jié)元件上所致，如下圖2所示。沉積程度取決于：溫度、水的硬度、用水量。鈣鎂鹽會隨著溫度的升高變得難溶于水，因此，所有供應(yīng)熱水的系統(tǒng)都易結(jié)垢。

一般來說，衛(wèi)浴熱水管路中經(jīng)常在鍋爐、熱交換器、輸水龍頭和管道形成結(jié)垢。在這些系統(tǒng)中，溫度和用水量都很高，比較容易看到結(jié)垢。相對而言，在供暖系統(tǒng)中就沒有那么要緊了，因為碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀只在開始階段形成沉積：注水補(bǔ)水中所含的鈣質(zhì)沉積在系統(tǒng)中最熱的區(qū)域（一般是鍋爐）。然而，一旦形成，水垢就無法簡單地通過排泄系統(tǒng)水清除。所以，在部分泄水以及后續(xù)注水時，就又會給系統(tǒng)帶進(jìn)鈣鹽，進(jìn)而形成另一層水垢。如果頻繁注水（由于維護(hù)或運(yùn)行不暢），短期內(nèi)不斷補(bǔ)水會造成以下問題：

●循環(huán)水局部過熱，形成水蒸汽，造成鍋爐發(fā)出噪音，或觸發(fā)壁掛爐過熱保護(hù)裝置； 

●管路通道橫斷面逐漸狹窄直至堵塞；

●降低交換器表面的熱交換，效率下降，水溫不熱。 

因此為了避免結(jié)垢的形成，建議可對水進(jìn)行以下處理：

●向里面加入專門的抑制劑；

●外部進(jìn)行補(bǔ)水的軟化處理；

●減少系統(tǒng)補(bǔ)水次數(shù)。

2.2 腐蝕

眾所周知，管路腐蝕是供暖系統(tǒng)中最令人擔(dān)憂的現(xiàn)象。腐蝕可分為兩大類：一種是整體性的，均勻地在整個金屬表面形成腐蝕，另一種是局部的，在某些金屬區(qū)域附近形成腐蝕。 

產(chǎn)生腐蝕的原因多種多樣：如雜散的水流、水中溶解的氧、電解、侵蝕、氣蝕、沉積、材料出現(xiàn)裂紋。一般來說，金屬表面各種沉積并存尤其容易催生腐蝕現(xiàn)象。在供暖系統(tǒng)中，下層沉積的腐蝕（也稱作氧差腐蝕）是封閉管路中可能發(fā)生的主要腐蝕現(xiàn)象，右圖3所示。 

在有水條件下，金屬表面的雜質(zhì)層（如鐵的氧化物沉積）會導(dǎo)致形成含氧量不同的兩個區(qū)域水/ 雜質(zhì)區(qū)域（陰極區(qū)）的含氧量明顯高于雜質(zhì)/ 金屬區(qū)域（陽極區(qū)）。于是就會形成局部的“氧差電池”效應(yīng)，在水流的作用下，氧差會對金屬表面產(chǎn)生腐蝕。這種腐蝕發(fā)生在水流速度慢且易形成沉積的區(qū)域。

以下是不同系統(tǒng)材料在系統(tǒng)管路耐腐蝕性對比分析，具體見下表1所述。

2.3 生物滋養(yǎng)

生物滋養(yǎng)諸如細(xì)菌、真菌、藻類和酵母菌等各種生物，光、熱、氧氣和沉淀物的存在，以及偶發(fā)污染和不利的系統(tǒng)狀態(tài)都會助長它們的滋生。它們的滋生依賴于：

● 氧的存在（是有氧菌離不開的）；

● 低溫（37/38℃是細(xì)菌和真菌生長最適宜的溫度）；

● 有機(jī)物的存在（是細(xì)菌的營養(yǎng)源）；

● 水處理產(chǎn)物，如滅菌劑，當(dāng)它失去保護(hù)效果后會變成細(xì)菌繁殖的養(yǎng)物；

● 滯留狀態(tài)（在泥狀沉淀物下會滋生厭氧菌，它們的代謝會促使局部腐蝕堆積）；

● 鈣質(zhì)沉積（是細(xì)菌滋生的極佳環(huán)境）。

供暖系統(tǒng)中有的“死路”及滯水區(qū)域是細(xì)菌滋生的環(huán)境，尤其是低溫輻射供暖系統(tǒng)。細(xì)菌如果是孤立的，沒有危險性。然而，細(xì)菌的滋生會在管壁上形成生物淤積（生物膜），如果不進(jìn)行適當(dāng)處理，會降低換熱面積和水流的截面。生物膜難以滲透，只有通過專門產(chǎn)品（生物滅殺劑）或相應(yīng)的處理才能去除。

 以下是不同系統(tǒng)材料在系統(tǒng)管路中出現(xiàn)的管路問題對比分析，具體見下表2所述。

由上表可知：供暖系統(tǒng)運(yùn)行中，鐵質(zhì)材料最易發(fā)生腐蝕和淤泥的形成，鋁最易發(fā)生結(jié)垢，而塑料最易發(fā)生生物滋養(yǎng)管路問題。

如前所述，系統(tǒng)管路出現(xiàn)的問題，如結(jié)垢、腐蝕、沉淀物和生物滋生。這些現(xiàn)象在相對較短的時間里發(fā)生，而且會持續(xù)數(shù)年，如下圖4所示。由此造成大面積的腐蝕。具有這些問題的系統(tǒng)其特點是水的顏色呈污濁的暗灰色，而且易產(chǎn)生雜質(zhì)。

 下面介紹一下未進(jìn)行適當(dāng)水處理的系統(tǒng)中雜質(zhì)可能帶來的主要危害。

3.1 水泵卡死或燒壞

由于水泵內(nèi)部的流通構(gòu)造的特殊性及其運(yùn)行時產(chǎn)生磁場，水流中的雜質(zhì)易于堆積在水泵內(nèi)部造成水泵堵塞或徹底卡死，嚴(yán)重時導(dǎo)致水泵電機(jī)燒壞，增加售后產(chǎn)品維護(hù)成本?，F(xiàn)如今壁掛爐售后包修政策是2年、5年、8年或終身不等，假如每年都因雜質(zhì)異物導(dǎo)致水泵燒壞，更壞水泵的費(fèi)用投入是巨大的，比較壁掛爐水泵不便宜。

3.2 換熱器熱效率降低

假如換熱器中的存在懸浮顆粒或發(fā)生腐蝕殘留：一會阻塞水流通過，大大降低水流流量，二是減少換熱面積，降低換熱效率。 

另外，這些結(jié)垢和沉積形成分布不均勻，造成各區(qū)域有明顯的溫差和換熱器金屬局部過熱。局部過 熱會造成里面的水汽化如下圖5左圖所示，伴隨著噪音明顯變大，極端情況下會使換熱器因為集中強(qiáng)烈膨脹而斷裂。需要強(qiáng)調(diào)的一點是，厚度很薄的結(jié)垢也會明顯增加換熱器的熱阻性，具體影響如下圖5右圖所示。

所以為了抵消這種熱阻增加的影響和保持換熱功率，壁掛爐的調(diào)節(jié)系統(tǒng)就會增加燃燒器的功率。最終導(dǎo)致煙氣溫度提高、熱散失增加以及煙氣冷凝作用降低，所有這些都會造成壁掛爐的效率變低和燃?xì)獬杀镜脑黾?。在冷凝式鍋爐中，這一現(xiàn)象尤為突出，特別是在結(jié)垢初期即沉淀物厚度還很有限的時候。其實，煙氣溫度僅提高幾度就會明顯降低鍋爐的冷凝能力及其效率。所以，冷凝式鍋爐的效率受雜質(zhì)沉積的影響巨大。

3.3 散熱器換熱效率降低

若鐵屑、磁性雜質(zhì)等沉積物堆積在散熱器底部，會導(dǎo)致熱失衡、舒適度不足和運(yùn)行成本增加。如果發(fā)生堵塞的話，還會阻斷散熱器內(nèi)的一些通道，妨礙熱水循環(huán)，造成一些區(qū)域變冷，不利于熱交換。同時，散熱器上部空氣的存在帶來的損害絲毫不亞于雜質(zhì)：一方面降低散熱器的熱效率，另一方面往往還是腐蝕發(fā)生的元兇。

3.4 散熱器換熱效率降低

阻塞會沿著管道形成，特別是彎曲處或管徑粗細(xì)有變化的地方。在高溫系統(tǒng)中，循環(huán)不暢主要由于懸浮的雜質(zhì)顆粒引起，顆粒是隨著時間推移而沉積下來的，特別是在夏季。在低溫系統(tǒng)中，造成堵塞的主因則是藻類和細(xì)菌繁衍形成生物膜。實際上，在輻射式供暖板系統(tǒng)中的常見低溫（37/38℃）狀態(tài)是細(xì)菌生長的理想條件。

為了更好的了解管路發(fā)生的腐蝕、結(jié)垢及沉積等問題， 現(xiàn)選取不同類型的材料在不同水質(zhì)下，放置在模擬供暖系統(tǒng)運(yùn)行溫度的環(huán)境中，試驗時間為3到4個月（一個供暖季），具體試驗及結(jié)果如下表3和表4所示。

由上表3和表4可知，在供暖系統(tǒng)管路運(yùn)行中，若不添加任何防護(hù)劑，系統(tǒng)中的鐵質(zhì)材料、銅、鋁、鋅、不銹鋼都會發(fā)生腐蝕，隨著時間的延長，管路問題會更加嚴(yán)重；若添加系統(tǒng)防護(hù)劑中，在自來水、蒸餾水或冷凝水環(huán)境下，添加防護(hù)劑A對鐵質(zhì)材料、銅、鋁、鋅、不銹鋼都能起到良好的防護(hù)作用，而防護(hù)劑B發(fā)生了輕微的腐蝕現(xiàn)象，添加防護(hù)劑C相對于失效，腐蝕情況反而更加嚴(yán)重。所以我們在選擇防護(hù)劑添加在系統(tǒng)管路進(jìn)行防護(hù)時，需慎重選擇，并且定期對系統(tǒng)管路進(jìn)行清理及防護(hù)劑濃度進(jìn)行檢測。

通過對壁掛爐供暖系統(tǒng)管路問題的結(jié)垢、腐蝕、沉積、生物滋生的原因分析，以及對管路系統(tǒng)造成的危害認(rèn)識，最終經(jīng)過對不同材料在不同水質(zhì)環(huán)境下的腐蝕情況進(jìn)行對比驗證分析，得出不同類別的系統(tǒng)防護(hù)劑對系統(tǒng)管路的防護(hù)作用是存在較大差異。我們需正確的選擇系統(tǒng)防護(hù)劑，必須考慮是否具有實際防護(hù)效果，而不是第一考慮其價格，為供暖系統(tǒng)用戶負(fù)責(zé)，提供更加舒適、節(jié)能、可靠的供暖系統(tǒng)。

 

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