從供暖水質標準看新型采暖散熱器采暖系統的設計與管理

文/岑國輝/鄭祥元

隨著我國經濟的不斷發展，人們對采暖系統的要求越來越高。不但要求有很好的可靠性，而且還對舒適性與節能環保性提出了嚴格的要求。從理論與實踐中我們認識到采暖系統的水質對采暖系統的性能起到了很關鍵的作用。為此，我國專門編制了國家標準《采暖空調系統水質標準》，并將馬上實行。如果我們很好地貫徹該標準，特別是在設計與運行管理的過程中認真落實，則將大大提高我國采暖系統的各種性能。下面主要從該標準出發，根據我國現有的各種新型散熱器的特性，就采暖系統的設計和運行管理談一些自己的經驗與認識。

1.供暖系統的水質及其對系統設備的影響

1.1 非封閉式供暖系統中的循環水都會含有一定的溶解氧。循環水中的溶解氧對系統中材質為鋼制的設備及配套部件將產生氧化反應，生成氧化鐵并快速一層層剝落，到一定程度造成系統漏水；循環水中的溶解氧對系統中材質為鋁制的設備及配套部件也會產生氧化反應，但鋁氧化膜可防護原材料進一步氧化；循環水中的溶解氧對系統中材質為銅制的設備及配套部件也會產生氧化反應，但速度很慢。所以非封閉式系統是不適合使用鋼制設備的。

1.2 如果循環水直接使用含氯高的自來水或在循環水中加鹽等，則循環水中會含有超量的氯離子。氯離子的存在對極大多數金屬都會有較大的腐蝕性，這是由于氯離子的存在會破壞金屬表面的保護膜。另外氯離子愈大，溶液的電導率愈大，從而加劇微電池作用，腐蝕也就愈快。所以氯離子對各種材質的供暖設備都會產生很大的腐蝕，特別是鋁制設備腐蝕速度更快，不能在這樣的系統中使用。

1.3 供暖系統水質的PH值（酸堿度）不同則循環水中的不同離子會對系統中的設備產生不同的化學反應，造成系統漏水：如鋼制設備不能運行在PH≤9.5系統中，鋁制設備不能運行在PH≥8.5的系統中等。所以系統設備材質的不同，其循環水的PH值必須嚴格按國標要求不同。

2.國標《采暖空調系統水質標準》對供暖水質的規定

采暖系統供暖分為集中式和獨立式兩種。集中式又分為鍋爐直供和間供二次網采暖循環水系統，隨著國家對能耗高污染重的小鍋爐的取締，鍋爐直供系統已越來越少。根據成熟的理論與多年的實踐，我國對供暖水質規定如下：

2.1 集中式間供二次網采暖循環水系統循環水及補充水水質標準（見下表）

注：①依據污水排入城市下水道水質標準，當系統運行水質PH＞9.0時，需對排放水進行深度處理達到排放標準后，方可排入城市下水道。②當水溫≥80℃時，AISI 304不銹鋼材質的間供二次網采暖循環水系統循環水及補充水的氯離子濃度宜≤40mg/L。③城市自來水的PH值一般在6.5～7.5之間。

2.2 集中式直供采暖循環水系統循環水及補充水水質標準

集中式直供采暖循環水系統的循環水水質宜應按照《工業鍋爐水質》（GB 1576-2008）標準執行，系統補充水水質應按照《城市熱力管網設計規范》第三章第三節條款執行。這是鍋爐內水處理，溫度95℃的循環水要求pH＝10～12，爐水堿度為8-20毫克當量／升，這項規定一方面是控制給水含氧量，保護水管道和鍋爐本體的腐蝕；另一方面是使結垢物質變為沉渣，以提高鍋爐的使用壽命。

3.各種新型采暖散熱器的性能

目前國內市場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、銅管對流、銅鋁復合等散熱器，其性能差異是比較大的，下面對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，金屬熱強度能達到2W/kg℃以上。

3.1.2 耐氧腐蝕，使用壽命長。

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。可用含氯較低的自來水直接作循環水。

3.1.4 散熱器的水容量較小,采暖系統的熱惰性比較小,溫度調節較快，運行阻力較小。

3.1.5 導風結構合理，熱空氣較均勻，舒適性好又不會熏頂，外形簡潔大方，整體性價比非常好，很適合二次換熱系統和獨立供暖系統。

3.2 鋼制板式、鋼制柱式散熱器

3.2.1 熱工性能較好，金屬熱強度能達到1W/kg℃以上。

3.2.2 怕氧腐蝕，要求系統必須是嚴格的封閉系統或將循環水的PH值控制在9.5～12.0。如果系統管理不好，壽命極差。自來水必須經過處理才能用于循環水。

3.2.3 耐氯離子較好，喜歡堿性水質，可用于鍋爐直供水系統。

3.2.4 鋼制板式散熱器水容量較小，熱惰性小，溫度調節容易。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 價格優勢明顯，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又要求價格低但系統管理較嚴的系統。

3.3 銅管對流散熱器（又叫銅管鋁串片散熱器）

3.3.1 熱工性能較好，金屬熱強度能達到1.8W/kg℃以上，對流散熱為主。

3.3.2 耐氧腐蝕，使用壽命較長。

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。可用含氯低的自來水直接按作循環水。

3.3.4 水容量很小，溫度調節容易。

3.3.5 外形美觀，但價格較高，對系統循環水的溫度與流量要求高。

3.4 銅鋁復合散熱器

3.4.1 熱工性能中，金屬熱強度能達到1.5W/kg℃以上。

3.4.2 耐氧腐蝕，但銅鋁復合有一定的壽命，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。可用含氯低的自來水直接作循環水。

3.4.4 水容量一般，溫度調節中。

3.4.5 價格較高，所以只用于循環水質很不確定的系統。

3.5 鋼壓鑄鋁復合散熱器（又叫雙金屬散熱器）

3.5.1 熱工性能中，金屬熱強度能達到1.2W/kg℃以上。

3.5.2 怕氧化腐蝕，要求系統必須是嚴格的封閉系統或將循環水的PH值調到9.5～12.0，所以壽命一般。但由于鋼水道壁厚均勻，焊接點少，故比一般的鋼制散熱器壽命長。自來水必須經過處理才能用于循環水。

3.5.3 耐氯離子較好，喜歡堿性水質，可用于鍋爐直供水系統。

3.5.4 水容量很小，溫度調節容易。

3.5.5 導風結構合理，舒適性好又不會熏頂。外形簡潔大方，但價格偏高。故適合于堿性水質，但又對外觀與熏頂有較高要求的系統。

綜合上述，壓鑄鋁散熱器的綜合性能要優于其它新型散熱器，特別在二次換熱的集中供暖和獨立采暖中，它的熱工性能、可靠性和舒適性以及性價比優勢更加突出。用壓鑄鋁散熱器時系統循環水的PH值中性，所以自來水可作直接循環水并且循環水也可直接排放，符合環保要求，降低了運行費用。該系統的熱惰性小符合熱計量的要求，為系統節能提供了保障。該散熱器外形簡潔大方，熱氣很少熏頂的特點非常符合現代人們對室內裝飾要求較高的需求。所以隨著我國二次換熱的集中供暖普及化和獨立供暖的增加，壓鑄鋁散熱器的使用將越來越普遍。

4.采暖系統的設計

4.1 設計的原則

4.1.1 首要原則是采暖系統的可靠性 ，即系統運行時故障率要低，系統所用設備的壽命要長。這就要求系統設計時必須根據熱源的條件和終端的要求確定合適的系統，從而選擇相配套的管材、控制器和散熱器等，再根據國家標準制定循環水的水質要求。

4.1.2 終端的舒適性，這包括散熱器與室內環境的協調度，室內熱空氣的均勻度，室內空氣的流動度等。

4.1.3 節能環保，要求所用設備必須是環保的材料，散熱器的金屬熱強度盡量高一些，散熱器的熱惰性盡量小一些，每個散熱器都必須配備溫控器。

4.2 集中式二次換熱系統(集中式間供二次網供暖)

在這種系統中熱源為二次換熱的換熱器或換熱站，熱媒為循環水，一般用自來水作補充水。從國外與國內的用戶反映中我們總結認為：

從可靠性看，最好的為銅制設備系統，第二為鋁制設備系統，第三為鋼制設備系統。但銅制設備價格太高，僅適用于高端用戶系統。而鋁制設備性價比很好，適合于中高端用戶系統。鋼制設備價格最低，適合較低端用戶系統。

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。

從節能環保看，用鋁制設備 金屬熱強度最大，熱惰性最小，節能效果最好。另外循環水的PH值為中性，對環境的影響為最小。

綜上所述，在這種系統中最佳選擇為壓鑄鋁設備系統。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備系統。

只要是價格可以接受，本人不建議在此系統中使用鋼制設備。首先，因為怕氧腐蝕所以鋼制設備為提高可靠性必須是閉式或接近閉式系統，但這在實際運行中很難做到，鋼制設備的可靠性都不高即使用壽命不長。其次，鋼制散熱器都有熏頂現象，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水的PH值必須是9.5－12.0，這對溫控設備和熱計量設備會造成較大的損害并且在換水時或跑、冒、滴、漏時對環境有很大的污染。最后，鋼制系統容易生成氧化鐵廢屑將對熱計量設備造成損害，不利于熱計量節能的要求。

4.3 小型鍋爐直供系統

由于循環水的PH值必須是10.0－12.0，所以這樣的系統最好選用鋼制設備。絕對不能使用鋁制設備。

如果是中高端用戶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 獨立供暖系統

熱源一般為燃氣壁掛爐，對循環水的PH值要求不高。

在這種系統中，可靠性、舒適性、節能環保性最好的為鋁制設備系統，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設計、安裝、運行管理都簡單，使用壽命長，性價比最好。

如果從價格考慮一定要使用鋼制散熱器，則必須同時使用鋼質的管材，并且對循環水的水質進行處理。但這個系統的壽命是無法與上述的鋁制設備系統相比的。

5.運行管理

采暖系統的運行管理最主要的是要根據不同的系統進行不同的管理和控制；其次要嚴格控制跑、冒、滴、漏，補水量必須控制在一定的水平；最后要堅持滿水保養。非滿水保養對各種設備都有損害，但對鋼制設備損害最大。

在管理以壓鑄鋁散熱器為主的鋁制設備系統的運行中，除了上述兩點外，主要對循環水的水質要進行定期檢測，在運行中不要對循環水添加任何的堿、鹽和任何水質軟化劑，要監控PH值在6.5－8.5之間，氯離子≦30mg/L。在第一次補水中，可直接用自來水，但要注意消毒用氯不能太濃。如果用作循環水中的自來水消毒用氯太濃，則可將自來水放到容器中在空氣里自然存放24小時，將氯氣散發掉即可。

在以鋼制散熱器為主的鋼制設備的運行管理中，滿水保養非常重要，并且要盡量將PH值調整到9.5－12.0之間。運行中的補水量一定要控制，這直接關系到系統的壽命。

總之，好的系統必然是好的系統設計加好的運行管理。好的系統將充分保證采暖的可靠性、舒適性和節能環保性。