從供暖水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)看新型采暖散熱器采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與管理

文/岑國(guó)輝/鄭祥元

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)采暖系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。不但要求有很好的可靠性，而且還對(duì)舒適性與節(jié)能環(huán)保性提出了嚴(yán)格的要求。從理論與實(shí)踐中我們認(rèn)識(shí)到采暖系統(tǒng)的水質(zhì)對(duì)采暖系統(tǒng)的性能起到了很關(guān)鍵的作用。為此，我國(guó)專(zhuān)門(mén)編制了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《采暖空調(diào)系統(tǒng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，并將馬上實(shí)行。如果我們很好地貫徹該標(biāo)準(zhǔn)，特別是在設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理的過(guò)程中認(rèn)真落實(shí)，則將大大提高我國(guó)采暖系統(tǒng)的各種性能。下面主要從該標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的各種新型散熱器的特性，就采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理談一些自己的經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)識(shí)。

1.供暖系統(tǒng)的水質(zhì)及其對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的影響

1.1 非封閉式供暖系統(tǒng)中的循環(huán)水都會(huì)含有一定的溶解氧。循環(huán)水中的溶解氧對(duì)系統(tǒng)中材質(zhì)為鋼制的設(shè)備及配套部件將產(chǎn)生氧化反應(yīng)，生成氧化鐵并快速一層層剝落，到一定程度造成系統(tǒng)漏水；循環(huán)水中的溶解氧對(duì)系統(tǒng)中材質(zhì)為鋁制的設(shè)備及配套部件也會(huì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)，但鋁氧化膜可防護(hù)原材料進(jìn)一步氧化；循環(huán)水中的溶解氧對(duì)系統(tǒng)中材質(zhì)為銅制的設(shè)備及配套部件也會(huì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)，但速度很慢。所以非封閉式系統(tǒng)是不適合使用鋼制設(shè)備的。

1.2 如果循環(huán)水直接使用含氯高的自來(lái)水或在循環(huán)水中加鹽等，則循環(huán)水中會(huì)含有超量的氯離子。氯離子的存在對(duì)極大多數(shù)金屬都會(huì)有較大的腐蝕性，這是由于氯離子的存在會(huì)破壞金屬表面的保護(hù)膜。另外氯離子愈大，溶液的電導(dǎo)率愈大，從而加劇微電池作用，腐蝕也就愈快。所以氯離子對(duì)各種材質(zhì)的供暖設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生很大的腐蝕，特別是鋁制設(shè)備腐蝕速度更快，不能在這樣的系統(tǒng)中使用。

1.3 供暖系統(tǒng)水質(zhì)的PH值（酸堿度）不同則循環(huán)水中的不同離子會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的設(shè)備產(chǎn)生不同的化學(xué)反應(yīng)，造成系統(tǒng)漏水：如鋼制設(shè)備不能運(yùn)行在PH≤9.5系統(tǒng)中，鋁制設(shè)備不能運(yùn)行在PH≥8.5的系統(tǒng)中等。所以系統(tǒng)設(shè)備材質(zhì)的不同，其循環(huán)水的PH值必須嚴(yán)格按國(guó)標(biāo)要求不同。

2.國(guó)標(biāo)《采暖空調(diào)系統(tǒng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)供暖水質(zhì)的規(guī)定

采暖系統(tǒng)供暖分為集中式和獨(dú)立式兩種。集中式又分為鍋爐直供和間供二次網(wǎng)采暖循環(huán)水系統(tǒng)，隨著國(guó)家對(duì)能耗高污染重的小鍋爐的取締，鍋爐直供系統(tǒng)已越來(lái)越少。根據(jù)成熟的理論與多年的實(shí)踐，我國(guó)對(duì)供暖水質(zhì)規(guī)定如下：

2.1 集中式間供二次網(wǎng)采暖循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)水及補(bǔ)充水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)下表）

注：①依據(jù)污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行水質(zhì)PH＞9.0時(shí)，需對(duì)排放水進(jìn)行深度處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，方可排入城市下水道。②當(dāng)水溫≥80℃時(shí)，AISI 304不銹鋼材質(zhì)的間供二次網(wǎng)采暖循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)水及補(bǔ)充水的氯離子濃度宜≤40mg/L。③城市自來(lái)水的PH值一般在6.5～7.5之間。

2.2 集中式直供采暖循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)水及補(bǔ)充水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

集中式直供采暖循環(huán)水系統(tǒng)的循環(huán)水水質(zhì)宜應(yīng)按照《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》（GB 1576-2008）標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，系統(tǒng)補(bǔ)充水水質(zhì)應(yīng)按照《城市熱力管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第三章第三節(jié)條款執(zhí)行。這是鍋爐內(nèi)水處理，溫度95℃的循環(huán)水要求pH＝10～12，爐水堿度為8-20毫克當(dāng)量／升，這項(xiàng)規(guī)定一方面是控制給水含氧量，保護(hù)水管道和鍋爐本體的腐蝕；另一方面是使結(jié)垢物質(zhì)變?yōu)槌猎?，以提高鍋爐的使用壽命。

3.各種新型采暖散熱器的性能

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上新型采暖散熱器主要有壓鑄鋁散熱器、鋼制板式、鋼制柱式、銅管對(duì)流、銅鋁復(fù)合等散熱器，其性能差異是比較大的，下面對(duì)上述散熱器性能分析以下：

3.1 壓鑄鋁散熱器

3.1.1 熱工性能好，金屬熱強(qiáng)度能達(dá)到2W/kg℃以上。

3.1.2 耐氧腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。

3.1.3 怕氯離子腐蝕，要求熱媒水中含氯量低。怕堿腐蝕，要求熱媒水PH值在6.5～8.5。所以不能用于鍋爐直供水和加了堿、加了軟化劑的系統(tǒng)?？捎煤容^低的自來(lái)水直接作循環(huán)水。

3.1.4 散熱器的水容量較小,采暖系統(tǒng)的熱惰性比較小,溫度調(diào)節(jié)較快，運(yùn)行阻力較小。

3.1.5 導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)合理，熱空氣較均勻，舒適性好又不會(huì)熏頂，外形簡(jiǎn)潔大方，整體性?xún)r(jià)比非常好，很適合二次換熱系統(tǒng)和獨(dú)立供暖系統(tǒng)。

3.2 鋼制板式、鋼制柱式散熱器

3.2.1 熱工性能較好，金屬熱強(qiáng)度能達(dá)到1W/kg℃以上。

3.2.2 怕氧腐蝕，要求系統(tǒng)必須是嚴(yán)格的封閉系統(tǒng)或?qū)⒀h(huán)水的PH值控制在9.5～12.0。如果系統(tǒng)管理不好，壽命極差。自來(lái)水必須經(jīng)過(guò)處理才能用于循環(huán)水。

3.2.3 耐氯離子較好，喜歡堿性水質(zhì)，可用于鍋爐直供水系統(tǒng)。

3.2.4 鋼制板式散熱器水容量較小，熱惰性小，溫度調(diào)節(jié)容易。而鋼制柱式散熱器水容量較大，熱惰性也大，適合間歇的供暖。

3.2.5 價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，但使用壽命一般。熱氣要熏頂又是它們的明顯缺陷。所以適用于堿性水質(zhì)又要求價(jià)格低但系統(tǒng)管理較嚴(yán)的系統(tǒng)。

3.3 銅管對(duì)流散熱器（又叫銅管鋁串片散熱器）

3.3.1 熱工性能較好，金屬熱強(qiáng)度能達(dá)到1.8W/kg℃以上，對(duì)流散熱為主。

3.3.2 耐氧腐蝕，使用壽命較長(zhǎng)。

3.3.3 怕氯離子腐蝕，要求熱媒水中含氯離子低。耐一定的酸和堿?？捎煤鹊偷淖詠?lái)水直接按作循環(huán)水。

3.3.4 水容量很小，溫度調(diào)節(jié)容易。

3.3.5 外形美觀，但價(jià)格較高，對(duì)系統(tǒng)循環(huán)水的溫度與流量要求高。

3.4 銅鋁復(fù)合散熱器

3.4.1 熱工性能中，金屬熱強(qiáng)度能達(dá)到1.5W/kg℃以上。

3.4.2 耐氧腐蝕，但銅鋁復(fù)合有一定的壽命，所以可靠性一般。

3.4.3 怕氯離子腐蝕，要求熱媒水中含氯離子低。耐一定的酸和堿?？捎煤鹊偷淖詠?lái)水直接作循環(huán)水。

3.4.4 水容量一般，溫度調(diào)節(jié)中。

3.4.5 價(jià)格較高，所以只用于循環(huán)水質(zhì)很不確定的系統(tǒng)。

3.5 鋼壓鑄鋁復(fù)合散熱器（又叫雙金屬散熱器）

3.5.1 熱工性能中，金屬熱強(qiáng)度能達(dá)到1.2W/kg℃以上。

3.5.2 怕氧化腐蝕，要求系統(tǒng)必須是嚴(yán)格的封閉系統(tǒng)或?qū)⒀h(huán)水的PH值調(diào)到9.5～12.0，所以壽命一般。但由于鋼水道壁厚均勻，焊接點(diǎn)少，故比一般的鋼制散熱器壽命長(zhǎng)。自來(lái)水必須經(jīng)過(guò)處理才能用于循環(huán)水。

3.5.3 耐氯離子較好，喜歡堿性水質(zhì)，可用于鍋爐直供水系統(tǒng)。

3.5.4 水容量很小，溫度調(diào)節(jié)容易。

3.5.5 導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)合理，舒適性好又不會(huì)熏頂。外形簡(jiǎn)潔大方，但價(jià)格偏高。故適合于堿性水質(zhì)，但又對(duì)外觀與熏頂有較高要求的系統(tǒng)。

綜合上述，壓鑄鋁散熱器的綜合性能要優(yōu)于其它新型散熱器，特別在二次換熱的集中供暖和獨(dú)立采暖中，它的熱工性能、可靠性和舒適性以及性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)更加突出。用壓鑄鋁散熱器時(shí)系統(tǒng)循環(huán)水的PH值中性，所以自來(lái)水可作直接循環(huán)水并且循環(huán)水也可直接排放，符合環(huán)保要求，降低了運(yùn)行費(fèi)用。該系統(tǒng)的熱惰性小符合熱計(jì)量的要求，為系統(tǒng)節(jié)能提供了保障。該散熱器外形簡(jiǎn)潔大方，熱氣很少熏頂?shù)奶攸c(diǎn)非常符合現(xiàn)代人們對(duì)室內(nèi)裝飾要求較高的需求。所以隨著我國(guó)二次換熱的集中供暖普及化和獨(dú)立供暖的增加，壓鑄鋁散熱器的使用將越來(lái)越普遍。

4.采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)的原則

4.1.1 首要原則是采暖系統(tǒng)的可靠性 ，即系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)故障率要低，系統(tǒng)所用設(shè)備的壽命要長(zhǎng)。這就要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)熱源的條件和終端的要求確定合適的系統(tǒng)，從而選擇相配套的管材、控制器和散熱器等，再根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定循環(huán)水的水質(zhì)要求。

4.1.2 終端的舒適性，這包括散熱器與室內(nèi)環(huán)境的協(xié)調(diào)度，室內(nèi)熱空氣的均勻度，室內(nèi)空氣的流動(dòng)度等。

4.1.3 節(jié)能環(huán)保，要求所用設(shè)備必須是環(huán)保的材料，散熱器的金屬熱強(qiáng)度盡量高一些，散熱器的熱惰性盡量小一些，每個(gè)散熱器都必須配備溫控器。

4.2 集中式二次換熱系統(tǒng)(集中式間供二次網(wǎng)供暖)

在這種系統(tǒng)中熱源為二次換熱的換熱器或換熱站，熱媒為循環(huán)水，一般用自來(lái)水作補(bǔ)充水。從國(guó)外與國(guó)內(nèi)的用戶(hù)反映中我們總結(jié)認(rèn)為：

從可靠性看，最好的為銅制設(shè)備系統(tǒng)，第二為鋁制設(shè)備系統(tǒng)，第三為鋼制設(shè)備系統(tǒng)。但銅制設(shè)備價(jià)格太高，僅適用于高端用戶(hù)系統(tǒng)。而鋁制設(shè)備性?xún)r(jià)比很好，適合于中高端用戶(hù)系統(tǒng)。鋼制設(shè)備價(jià)格最低，適合較低端用戶(hù)系統(tǒng)。

從舒適性看，最好的為壓鑄鋁散熱器，第二為鋼壓鑄鋁散熱器，第三為鋼制板式散熱器。

從節(jié)能環(huán)?？矗娩X制設(shè)備 金屬熱強(qiáng)度最大，熱惰性最小，節(jié)能效果最好。另外循環(huán)水的PH值為中性，對(duì)環(huán)境的影響為最小。

綜上所述，在這種系統(tǒng)中最佳選擇為壓鑄鋁設(shè)備系統(tǒng)。即選用壓鑄鋁散熱器為終端，鋁塑管或熱水塑料管為管材并取用一般的溫度控制器的鋁制設(shè)備系統(tǒng)。

只要是價(jià)格可以接受，本人不建議在此系統(tǒng)中使用鋼制設(shè)備。首先，因?yàn)榕卵醺g所以鋼制設(shè)備為提高可靠性必須是閉式或接近閉式系統(tǒng)，但這在實(shí)際運(yùn)行中很難做到，鋼制設(shè)備的可靠性都不高即使用壽命不長(zhǎng)。其次，鋼制散熱器都有熏頂現(xiàn)象，熱空氣均勻度也一般，所以舒適性較差。另外，鋼制散熱器要求循環(huán)水的PH值必須是9.5－12.0，這對(duì)溫控設(shè)備和熱計(jì)量設(shè)備會(huì)造成較大的損害并且在換水時(shí)或跑、冒、滴、漏時(shí)對(duì)環(huán)境有很大的污染。最后，鋼制系統(tǒng)容易生成氧化鐵廢屑將對(duì)熱計(jì)量設(shè)備造成損害，不利于熱計(jì)量節(jié)能的要求。

4.3 小型鍋爐直供系統(tǒng)

由于循環(huán)水的PH值必須是10.0－12.0，所以這樣的系統(tǒng)最好選用鋼制設(shè)備。絕對(duì)不能使用鋁制設(shè)備。

如果是中高端用戶(hù)可選用鋼壓鑄鋁散熱器代替鋼制板式或鋼制柱式散熱器，可得到較好的舒適性。

4.4 獨(dú)立供暖系統(tǒng)

熱源一般為燃?xì)獗趻鞝t，對(duì)循環(huán)水的PH值要求不高。

在這種系統(tǒng)中，可靠性、舒適性、節(jié)能環(huán)保性最好的為鋁制設(shè)備系統(tǒng)，即選用壓鑄鋁散熱器、鋁塑管或熱水塑料管管材，普通的銅制控制器。這種壓鑄鋁散熱器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行管理都簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，性?xún)r(jià)比最好。

如果從價(jià)格考慮一定要使用鋼制散熱器，則必須同時(shí)使用鋼質(zhì)的管材，并且對(duì)循環(huán)水的水質(zhì)進(jìn)行處理。但這個(gè)系統(tǒng)的壽命是無(wú)法與上述的鋁制設(shè)備系統(tǒng)相比的。

5.運(yùn)行管理

采暖系統(tǒng)的運(yùn)行管理最主要的是要根據(jù)不同的系統(tǒng)進(jìn)行不同的管理和控制；其次要嚴(yán)格控制跑、冒、滴、漏，補(bǔ)水量必須控制在一定的水平；最后要堅(jiān)持滿水保養(yǎng)。非滿水保養(yǎng)對(duì)各種設(shè)備都有損害，但對(duì)鋼制設(shè)備損害最大。

在管理以壓鑄鋁散熱器為主的鋁制設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行中，除了上述兩點(diǎn)外，主要對(duì)循環(huán)水的水質(zhì)要進(jìn)行定期檢測(cè)，在運(yùn)行中不要對(duì)循環(huán)水添加任何的堿、鹽和任何水質(zhì)軟化劑，要監(jiān)控PH值在6.5－8.5之間，氯離子≦30mg/L。在第一次補(bǔ)水中，可直接用自來(lái)水，但要注意消毒用氯不能太濃。如果用作循環(huán)水中的自來(lái)水消毒用氯太濃，則可將自來(lái)水放到容器中在空氣里自然存放24小時(shí)，將氯氣散發(fā)掉即可。

在以鋼制散熱器為主的鋼制設(shè)備的運(yùn)行管理中，滿水保養(yǎng)非常重要，并且要盡量將PH值調(diào)整到9.5－12.0之間。運(yùn)行中的補(bǔ)水量一定要控制，這直接關(guān)系到系統(tǒng)的壽命。

總之，好的系統(tǒng)必然是好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)加好的運(yùn)行管理。好的系統(tǒng)將充分保證采暖的可靠性、舒適性和節(jié)能環(huán)保性。