摘要：在“煤改气”政策推动下，以壁挂炉为热源的分户采暖系统也越来越普及，同时也暴露了一些供暖系统问题，特别是旧系统改造。发生的系统管路问题如系统运行堵塞、结垢腐蚀为普遍。本文针对供暖系统管路问题进行分析，包含管路杂质的形成、种类及危害，并对系统添加防护剂进行试验及验证，选出具有实际防护效果的防护剂，以便用户供暖系统运行更加舒适、节能、可靠。

关键词：壁挂炉；供暖系统；管路问题；系统防护剂

目前，在“煤改气、煤改电”的政策推动下，应用燃气壁挂炉或电壁挂炉为热源的分户采暖系统也越来越普及，见下图1所示，同时也暴露了一些供暖系统问题，特别是旧系统改造。发生的系统管路问题如系统运行堵塞、结垢腐蚀为普遍，表现为换热效率下降，耗气量增加或水温不够热、冷凝水量减少。本文针对不同的材料易产生的系统管路问题分析，如常用的为含铁质材料（镀锌管）、铜、铝、不锈钢或塑料，在系统运行中易出现的杂质，进行了分析，后对系统添加防护剂进行试验及验证，选出具有实际防护效果的防护剂，以便用户供暖系统运行更加舒适、节能、可靠。

在供暖设备运行期间，可能出现的管路问题有结垢、腐蚀、沉积、生物滋生，排除冻结（只对暴露在寒冷环境中的系统和部分）和传热介质的退降（与太阳能或空调设备有关），主要的管路问题为这些。

2.1 结垢

结垢是钙镁离子（决定硬度的盐类）沉积在管壁、热交换表面和控制调节元件上所致，如下图2所示。沉积程度取决于：温度、水的硬度、用水量。钙镁盐会随着温度的升高变得难溶于水，因此，所有供应热水的系统都易结垢。

一般来说，卫浴热水管路中经常在锅炉、热交换器、输水龙头和管道形成结垢。在这些系统中，温度和用水量都很高，比较容易看到结垢。相对而言，在供暖系统中就没有那么要紧了，因为碳酸钙和氢氧化镁沉淀只在开始阶段形成沉积：注水补水中所含的钙质沉积在系统中热的区域（一般是锅炉）。然而，一旦形成，水垢就无法简单地通过排泄系统水清除。所以，在部分泄水以及后续注水时，就又会给系统带进钙盐，进而形成另一层水垢。如果频繁注水（由于维护或运行不畅），短期内不断补水会造成以下问题：

●循环水局部过热，形成水蒸汽，造成锅炉发出噪音，或触发壁挂炉过热保护装置； 

●管路通道横断面逐渐狭窄直至堵塞；

●降低交换器表面的热交换，效率下降，水温不热。 

因此为了避免结垢的形成，建议可对水进行以下处理：

●向里面加入专门的抑制剂；

●外部进行补水的软化处理；

●减少系统补水次数。

2.2 腐蚀

众所周知，管路腐蚀是供暖系统中令人担忧的现象。腐蚀可分为两大类：一种是整体性的，均匀地在整个金属表面形成腐蚀，另一种是局部的，在某些金属区域附近形成腐蚀。 

产生腐蚀的原因多种多样：如杂散的水流、水中溶解的氧、电解、侵蚀、气蚀、沉积、材料出现裂纹。一般来说，金属表面各种沉积并存尤其容易催生腐蚀现象。在供暖系统中，下层沉积的腐蚀（也称作氧差腐蚀）是封闭管路中可能发生的主要腐蚀现象，右图3所示。 

在有水条件下，金属表面的杂质层（如铁的氧化物沉积）会导致形成含氧量不同的两个区域水/ 杂质区域（阴极区）的含氧量明显高于杂质/ 金属区域（阳极区）。于是就会形成局部的“氧差电池”效应，在水流的作用下，氧差会对金属表面产生腐蚀。这种腐蚀发生在水流速度慢且易形成沉积的区域。

以下是不同系统材料在系统管路耐腐蚀性对比分析，具体见下表1所述。

2.3 生物滋养

生物滋养诸如细菌、真菌、藻类和酵母菌等各种生物，光、热、氧气和沉淀物的存在，以及偶发污染和不利的系统状态都会助长它们的滋生。它们的滋生依赖于：

● 氧的存在（是有氧菌离不开的）；

● 低温（37/38℃是细菌和真菌生长适宜的温度）；

● 有机物的存在（是细菌的营养源）；

● 水处理产物，如灭菌剂，当它失去保护效果后会变成细菌繁殖的养物；

● 滞留状态（在泥状沉淀物下会滋生厌氧菌，它们的代谢会促使局部腐蚀堆积）；

● 钙质沉积（是细菌滋生的极佳环境）。

供暖系统中有的“死路”及滞水区域是细菌滋生的环境，尤其是低温辐射供暖系统。细菌如果是孤立的，没有危险性。然而，细菌的滋生会在管壁上形成生物淤积（生物膜），如果不进行适当处理，会降低换热面积和水流的截面。生物膜难以渗透，只有通过专门产品（生物灭杀剂）或相应的处理才能去除。

 以下是不同系统材料在系统管路中出现的管路问题对比分析，具体见下表2所述。

由上表可知：供暖系统运行中，铁质材料易发生腐蚀和淤泥的形成，铝易发生结垢，而塑料易发生生物滋养管路问题。

如前所述，系统管路出现的问题，如结垢、腐蚀、沉淀物和生物滋生。这些现象在相对较短的时间里发生，而且会持续数年，如下图4所示。由此造成大面积的腐蚀。具有这些问题的系统其特点是水的颜色呈污浊的暗灰色，而且易产生杂质。

 下面介绍一下未进行适当水处理的系统中杂质可能带来的主要危害。

3.1 水泵卡死或烧坏

由于水泵内部的流通构造的特殊性及其运行时产生磁场，水流中的杂质易于堆积在水泵内部造成水泵堵塞或彻底卡死，严重时导致水泵电机烧坏，增加售后产品维护成本。现如今壁挂炉售后包修政策是2年、5年、8年或终身不等，假如每年都因杂质异物导致水泵烧坏，更坏水泵的费用投入是巨大的，比较壁挂炉水泵不便宜。

3.2 换热器热效率降低

假如换热器中的存在悬浮颗粒或发生腐蚀残留：一会阻塞水流通过，大大降低水流流量，二是减少换热面积，降低换热效率。 

另外，这些结垢和沉积形成分布不均匀，造成各区域有明显的温差和换热器金属局部过热。局部过 热会造成里面的水汽化如下图5左图所示，伴随着噪音明显变大，极端情况下会使换热器因为集中强烈膨胀而断裂。需要强调的一点是，厚度很薄的结垢也会明显增加换热器的热阻性，具体影响如下图5右图所示。

所以为了抵消这种热阻增加的影响和保持换热功率，壁挂炉的调节系统就会增加燃烧器的功率。终导致烟气温度提高、热散失增加以及烟气冷凝作用降低，所有这些都会造成壁挂炉的效率变低和燃气成本的增加。在冷凝式锅炉中，这一现象尤为突出，特别是在结垢初期即沉淀物厚度还很有限的时候。其实，烟气温度仅提高几度就会明显降低锅炉的冷凝能力及其效率。所以，冷凝式锅炉的效率受杂质沉积的影响巨大。

3.3 散热器换热效率降低

若铁屑、磁性杂质等沉积物堆积在散热器底部，会导致热失衡、舒适度不足和运行成本增加。如果发生堵塞的话，还会阻断散热器内的一些通道，妨碍热水循环，造成一些区域变冷，不利于热交换。同时，散热器上部空气的存在带来的损害丝毫不亚于杂质：一方面降低散热器的热效率，另一方面往往还是腐蚀发生的元凶。

3.4 散热器换热效率降低

阻塞会沿着管道形成，特别是弯曲处或管径粗细有变化的地方。在高温系统中，循环不畅主要由于悬浮的杂质颗粒引起，颗粒是随着时间推移而沉积下来的，特别是在夏季。在低温系统中，造成堵塞的主因则是藻类和细菌繁衍形成生物膜。实际上，在辐射式供暖板系统中的常见低温（37/38℃）状态是细菌生长的理想条件。

为了更好的了解管路发生的腐蚀、结垢及沉积等问题， 现选取不同类型的材料在不同水质下，放置在模拟供暖系统运行温度的环境中，试验时间为3到4个月（一个供暖季），具体试验及结果如下表3和表4所示。

由上表3和表4可知，在供暖系统管路运行中，若不添加任何防护剂，系统中的铁质材料、铜、铝、锌、不锈钢都会发生腐蚀，随着时间的延长，管路问题会更加严重；若添加系统防护剂中，在自来水、蒸馏水或冷凝水环境下，添加防护剂A对铁质材料、铜、铝、锌、不锈钢都能起到良好的防护作用，而防护剂B发生了轻微的腐蚀现象，添加防护剂C相对于失效，腐蚀情况反而更加严重。所以我们在选择防护剂添加在系统管路进行防护时，需慎重选择，并且定期对系统管路进行清理及防护剂浓度进行检测。

通过对壁挂炉供暖系统管路问题的结垢、腐蚀、沉积、生物滋生的原因分析，以及对管路系统造成的危害认识，终经过对不同材料在不同水质环境下的腐蚀情况进行对比验证分析，得出不同类别的系统防护剂对系统管路的防护作用是存在较大差异。我们需正确的选择系统防护剂，必须考虑是否具有实际防护效果，而不是考虑其价格，为供暖系统用户负责，提供更加舒适、节能、可靠的供暖系统。