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【摘要】：针对农村土暖气用户有直接从土暖气系统中取热水的习惯，提出土暖气系统中安装暖气热水换热器用于采暖和生活热水供应的必要性，并测试了应用效果；同时对土暖气系统的运行维护提出诸多建议，供使用者参考。
【关键词】：土暖气 暖气热水 换热器 运行维护
1土暖气系统运行维护中存在的常见问题分析
通过对农村土暖气用户的调查，发现目前农村土暖气用户在运行维护管理上存在以下问题：
（1）直接从土暖气系统中取热水
有些用户为了获得热水，直接将暖气系统中的循环水用来做热水使用。这种做法非常不好，土暖气系统的热水水质较差，不卫生；另外直接从土暖气系统取热水后，就要向系统中补水，如果经常向系统补生水，会使管道中的水垢浓度增加而结垢严重，影响传热，同时生水中带入大量空气，会增加采暖炉的氧腐蚀。
（2）非采暖季时将系统内水放空，造成腐蚀
土暖气系统在运行一段时间后，水中会有些杂质，在采暖结束后，有些用户就将系统中的水放掉，排除杂质。这种做法是非常错误的。土暖气系统非采暖季不烧时，如将水全部放空，而又不采取有效的防腐蚀措施，则金属管道及采暖炉内壁在潮湿的环境下将会被空气中的氧严重腐蚀，影响采暖炉及管道的使用年限。
2土暖气系统安装暖气热水换热器用于采暖和热水供应
2.1增设暖气热水换热器的必要性
对于土暖气用户，在冬季可利用土暖气的热水加热水，用于盥洗和洗涤用。为了利用土暖气系统的热量获得生活热水，可以在农村住房的厨房和卫生间的土暖气系统中安装暖气热水换热器，利用土暖气系统供暖的同时加热生活热水。暖气热水换热器是暖气和热水器的有效组合，可以取暖与供热水两用。它是一组暖气片，同时又是一台热水交换器，在利用土暖气进行采暖的同时，可随时为家庭生活提供出满足于吃、喝、洗等同暖气温度相当的真正自来热水，不影响其它暖气片的散热效果，如图1-1所示。
暖气热水换热器实际上是一种壳管式换热器，其工作原理如图6-2所示，暖气换热器的容水量和暖气片相似，不同点在于在换热器内部布设了15m～32m不等的铜管，铜管的导热性能优良，防腐蚀性高。在换热器的外观上有两个多与普通暖气片的接头，这就是铜管的进水和出水，是连接自来水的，当供暖时，换热器内部充满了循环水，和普通散热器一样，进行热水循环。自来水在暖气换热器内的盘管内流动，土暖气系统的循环热水在换热器的壳内和盘管外流动，自来水的进回水过程不与暖气循环水混合，保证自来水的干净度。暖气的高温热水与自来水在设备内部进行热量交换，自来水吸收热量，水温迅速提高变成热水。换句话说是利用暖气高温热水的热量将自来水加热。即开即热，不用等待，产热水多。暖气热水换热器的接管如图1-3所示。
2.2暖气热水换热器的类型
市场上的暖气热水换热器一般有四种：铸铁换热器、不锈钢板式换热器、不锈钢圆通换热器和迷你型换热器。暖气换热器效果的好坏主要在于换热器设备的储水量和里面铜管的长度，也就是说储存暖气循环水越多再加上里面铜管的长度足够，换热量就能足够满足使用要求，圆桶当之无愧是最好的，但是它需要的空间比较大，所以装修的时候要先预留位置。不锈钢板的迷你换热器虽然小巧，但换热量不够，只能短时间的供热。铸铁换热器是由外壳和内置金属导管两部分构成，外壳采用普通灰铸铁铸造而成，内置金属导管为优质铜管。通过暖气热水实现热交换，为用户提供冬季所需的生活热水，无使用成本，安装使用简单，打开手动阀门立即能得到理想的热水，能满足家庭的热水需求。
暖气热水换热器的市场价格在400～600元/组左右，比同样散热面积的普通散热器的价格高出30%～50%，虽然价格稍高，但用户只需在厨房和卫生间内安装，用量少，农民可以承受。
铸铁暖气热水换热器
2.3暖气热水换热器的性能测试
为了获得暖气热水换热器的使用效果，2010年1月19日，课题组对北京平谷区夏各庄村于俊华家的暖气热水换热器的使用效果进行了测试。
（1）测试方案
暖气热水换热器性能测试所采用的测试方案见表1-1。
表1-1 暖气热水换热器性能测试方案
测试内容 测试方案 测试图片
暖气侧热水流量测试 在土暖气系统循环热水侧安装超声波流量计，测试暖气侧的热水流量
生活热水侧流量测试 关闭除暖气热水换热器所有用水，记录自来水水表的示数，打开热水暖气换热器的热水龙头，直到测试时间结束，再记录自来水水表的示数，水表两次示数之差，即为生活热水侧用水的总量，除以放水记录时间，即为生活热水侧的平均流量
放水前水表数
放水后水表数
暖气侧进出水温度 在土暖气系统进出暖气热水换热器的支管上安装温度自记仪，测试暖气热水侧进出管路的壁面温度，以其差值作为暖气循环热水的进出口水温差
生活热水侧进出水温度 在进出暖气热水换热器的生活热水系统的进出口支管上安装温度自记仪，测试生活热水侧进出口管路的壁面温度，以其差值作为生活热水的进出口水温差
（2）测试数据分析
测试期间，暖气热水换热器系统循环水进出口温度和生活热水的冷热水进出口温度数据变化，如图1-5所示
图1-5 暖气热水换热器的温度测试数据
从图1-5上可看出：由于暖气热水换热器中的盘管中储存一定量已被加热的热水，其温度与土暖气循环水的水温基本相同，当生活热水侧的水龙头打开时，放出的热水温度与土暖气系统循环水进水温度相同，放水2分钟后，生活热水侧的出口温度开始下降，放水9分钟后，热水侧的出口温度基本稳定在31℃左右，在暖气热水换热器中暖气热水和生活热水系统的换热达到热平衡状态。 土暖气循环水侧的回水在生活热水未放水时，温度较高，与暖气供水温度的差值只有7℃左右，这个时候只是通过散热器向房间散热，暖气侧水温降小，当生活热水侧开始放水时，随着原来暖气热水换热器中热水的流出，大量的冷水进入到暖气热水换热器中，吸收土暖气侧循环热水的热量来提高出水温度，所以随着生活热水侧热水的不断流出，暖气回水的温度在不断降低，直到稳定在32～34℃。
测试时间内，土暖气系统暖气循环热水侧的供热量计算公式为：
（1-1） （1-2）
式中： —— 水的比热容，kJ/kg·℃；水的 kJ/（㎏·℃）；
G —— 质量流量，kg/h；
—— 暖气供水温度，℃；
—— 暖气回水温度，℃；
—— 水的密度，kg/m3；
—— 体积流量，m3/h。
测试时间内，生活热水侧的得热量计算公式为： （1-3）
式中： —— 生活热水出口温度，℃； —— 冷水温度，℃。
根据附表1，暖气热水换热器在稳定换热平衡状态期间，土暖气系统热水侧的总供热量为3375.49kJ；生活热水的总得热量为2523kJ；
因此暖气热水换热器的换热效率为
暖气供热量与生活热水侧的热量差值为测试期间在暖气热水换热器向房间散出的热量，即热水换热器散热器的散热效率为25.26%。
2.4 暖气热水换热器的安装使用
土暖气用户在安装热水换热器时，应注意以下的施工安装要求：
1、换热器在挂墙前不要开启内包装膜，以保证产品外观不受损伤；
2、安装暖气热水换热器时，必须安装与进出管道相应的进水阀门和排水阀门；
3、安装搬动暖气热水换热器时，不得在进出水口内插入任何硬物而借力，以免损坏内部铜管与螺纹；
4、安装完毕试水时，因自来水管道水压较小，换热器内置铜管的水流速度相应较慢，稍后方可有水流出；
5、若自来水管道出现破裂需要维修时，应先与暖气热水换热器的连接口断开；维修完毕后应先放掉自来水管内的污水；
6、长期不使用和采暖结束后，应将系统注满干净合格的水密封保养，防止暖气热水换热器及配件的腐蚀；
7、冬季不使用时须将系统内的水放掉；
8、安装后的暖气热水换热器使用一段时间后，确认水质清洁、无油污后方可做食用水；
9、在使用中如发现暖气热水换热器的热水与暖气水混淆，应停止使用，并检查换热导管是否裂穿。
3土暖气系统运行维护管理建议
（1）采暖炉需要经常清除烟灰
采暖炉的烟灰对传热影响极大，约为金属的几百分之一，所以应当经常清扫烟灰，最好每一、二天就清扫一次，常常看到有的居民采暖炉积灰甚重，特别是砌筑型锅炉，炉膛内的水套均挂有后厚厚的一层烟灰硬壳，对传热影响极大，这样暖气不易热，浪费大量的燃料。
炉膛内的结渣、积灰和烟囱内的积灰应经常彻底地清理；定期清理水套夹缝之间的煤渣、积灰和焦油；定期清理、擦试炉盘炉体，保持干净整洁，防止腐蚀；定期清理盛灰斗内的积灰，避免烧坏炉。
（2）补水最好用开水
由于水分蒸发等原因，系统里时间长了也会缺水，缺水严重时就会影响系统的运行，因此也经常需要往系统里补水。补水最好能用开水，并让开水多开几分钟，以使溶解在水中的空气较彻底地析出，以减少对金属的氧腐蚀。
（3）非采暖季时，应采用满水湿法养护
土暖气系统停炉后，为了排除系统中的杂质，停炉时，可将系统中的水全部排空，再上满新水，然后将整个系统中的水全部加热到80～90℃，以排除系统中的空气，这样，采暖炉、散热器和管道在满水状态下停炉养护，不致受到氧化腐蚀。
4小结
通过调研了解到农村土暖气用户在运行维护方面主要存在直接从土暖气系统中取热水和非采暖季时将系统内水放空两大问题。提出在农村住房的厨房和卫生间的土暖气系统中安装暖气热水换热器，利用土暖气系统供暖的同时加热生活热水，并对农户家中安装暖气热水换热器的使用效果进行现场测试，暖气热水换热器在稳定换热平衡状态期间的换热效率为74.74%，散热效率为25.26%。对暖气热水换热器的安装和使用提出规范要求，同时对土暖气系统的运行维护提出建议。
参考文献：
[1] 实用土暖气指南，王星魁著，农业出版社，1990
[2] 家用土暖气，姚资生著，黑龙江科学技术出版社，1982
作者简介：李丛霞（1974-3） 女 河北石家庄人 大学本科 中城建第五工程局有限公司工程师；研究方向：工程技术和管理。
【关键词】：土暖气 暖气热水 换热器 运行维护
1土暖气系统运行维护中存在的常见问题分析
通过对农村土暖气用户的调查，发现目前农村土暖气用户在运行维护管理上存在以下问题：
（1）直接从土暖气系统中取热水
有些用户为了获得热水，直接将暖气系统中的循环水用来做热水使用。这种做法非常不好，土暖气系统的热水水质较差，不卫生；另外直接从土暖气系统取热水后，就要向系统中补水，如果经常向系统补生水，会使管道中的水垢浓度增加而结垢严重，影响传热，同时生水中带入大量空气，会增加采暖炉的氧腐蚀。
（2）非采暖季时将系统内水放空，造成腐蚀
土暖气系统在运行一段时间后，水中会有些杂质，在采暖结束后，有些用户就将系统中的水放掉，排除杂质。这种做法是非常错误的。土暖气系统非采暖季不烧时，如将水全部放空，而又不采取有效的防腐蚀措施，则金属管道及采暖炉内壁在潮湿的环境下将会被空气中的氧严重腐蚀，影响采暖炉及管道的使用年限。
2土暖气系统安装暖气热水换热器用于采暖和热水供应
2.1增设暖气热水换热器的必要性
对于土暖气用户，在冬季可利用土暖气的热水加热水，用于盥洗和洗涤用。为了利用土暖气系统的热量获得生活热水，可以在农村住房的厨房和卫生间的土暖气系统中安装暖气热水换热器，利用土暖气系统供暖的同时加热生活热水。暖气热水换热器是暖气和热水器的有效组合，可以取暖与供热水两用。它是一组暖气片，同时又是一台热水交换器，在利用土暖气进行采暖的同时，可随时为家庭生活提供出满足于吃、喝、洗等同暖气温度相当的真正自来热水，不影响其它暖气片的散热效果，如图1-1所示。
暖气热水换热器实际上是一种壳管式换热器，其工作原理如图6-2所示，暖气换热器的容水量和暖气片相似，不同点在于在换热器内部布设了15m～32m不等的铜管，铜管的导热性能优良，防腐蚀性高。在换热器的外观上有两个多与普通暖气片的接头，这就是铜管的进水和出水，是连接自来水的，当供暖时，换热器内部充满了循环水，和普通散热器一样，进行热水循环。自来水在暖气换热器内的盘管内流动，土暖气系统的循环热水在换热器的壳内和盘管外流动，自来水的进回水过程不与暖气循环水混合，保证自来水的干净度。暖气的高温热水与自来水在设备内部进行热量交换，自来水吸收热量，水温迅速提高变成热水。换句话说是利用暖气高温热水的热量将自来水加热。即开即热，不用等待，产热水多。暖气热水换热器的接管如图1-3所示。
2.2暖气热水换热器的类型
市场上的暖气热水换热器一般有四种：铸铁换热器、不锈钢板式换热器、不锈钢圆通换热器和迷你型换热器。暖气换热器效果的好坏主要在于换热器设备的储水量和里面铜管的长度，也就是说储存暖气循环水越多再加上里面铜管的长度足够，换热量就能足够满足使用要求，圆桶当之无愧是最好的，但是它需要的空间比较大，所以装修的时候要先预留位置。不锈钢板的迷你换热器虽然小巧，但换热量不够，只能短时间的供热。铸铁换热器是由外壳和内置金属导管两部分构成，外壳采用普通灰铸铁铸造而成，内置金属导管为优质铜管。通过暖气热水实现热交换，为用户提供冬季所需的生活热水，无使用成本，安装使用简单，打开手动阀门立即能得到理想的热水，能满足家庭的热水需求。
暖气热水换热器的市场价格在400～600元/组左右，比同样散热面积的普通散热器的价格高出30%～50%，虽然价格稍高，但用户只需在厨房和卫生间内安装，用量少，农民可以承受。
铸铁暖气热水换热器
2.3暖气热水换热器的性能测试
为了获得暖气热水换热器的使用效果，2010年1月19日，课题组对北京平谷区夏各庄村于俊华家的暖气热水换热器的使用效果进行了测试。
（1）测试方案
暖气热水换热器性能测试所采用的测试方案见表1-1。
表1-1 暖气热水换热器性能测试方案
测试内容 测试方案 测试图片
暖气侧热水流量测试 在土暖气系统循环热水侧安装超声波流量计，测试暖气侧的热水流量
生活热水侧流量测试 关闭除暖气热水换热器所有用水，记录自来水水表的示数，打开热水暖气换热器的热水龙头，直到测试时间结束，再记录自来水水表的示数，水表两次示数之差，即为生活热水侧用水的总量，除以放水记录时间，即为生活热水侧的平均流量
放水前水表数
放水后水表数
暖气侧进出水温度 在土暖气系统进出暖气热水换热器的支管上安装温度自记仪，测试暖气热水侧进出管路的壁面温度，以其差值作为暖气循环热水的进出口水温差
生活热水侧进出水温度 在进出暖气热水换热器的生活热水系统的进出口支管上安装温度自记仪，测试生活热水侧进出口管路的壁面温度，以其差值作为生活热水的进出口水温差
（2）测试数据分析
测试期间，暖气热水换热器系统循环水进出口温度和生活热水的冷热水进出口温度数据变化，如图1-5所示
图1-5 暖气热水换热器的温度测试数据
从图1-5上可看出：由于暖气热水换热器中的盘管中储存一定量已被加热的热水，其温度与土暖气循环水的水温基本相同，当生活热水侧的水龙头打开时，放出的热水温度与土暖气系统循环水进水温度相同，放水2分钟后，生活热水侧的出口温度开始下降，放水9分钟后，热水侧的出口温度基本稳定在31℃左右，在暖气热水换热器中暖气热水和生活热水系统的换热达到热平衡状态。 土暖气循环水侧的回水在生活热水未放水时，温度较高，与暖气供水温度的差值只有7℃左右，这个时候只是通过散热器向房间散热，暖气侧水温降小，当生活热水侧开始放水时，随着原来暖气热水换热器中热水的流出，大量的冷水进入到暖气热水换热器中，吸收土暖气侧循环热水的热量来提高出水温度，所以随着生活热水侧热水的不断流出，暖气回水的温度在不断降低，直到稳定在32～34℃。
测试时间内，土暖气系统暖气循环热水侧的供热量计算公式为：
（1-1） （1-2）
式中： —— 水的比热容，kJ/kg·℃；水的 kJ/（㎏·℃）；
G —— 质量流量，kg/h；
—— 暖气供水温度，℃；
—— 暖气回水温度，℃；
—— 水的密度，kg/m3；
—— 体积流量，m3/h。
测试时间内，生活热水侧的得热量计算公式为： （1-3）
式中： —— 生活热水出口温度，℃； —— 冷水温度，℃。
根据附表1，暖气热水换热器在稳定换热平衡状态期间，土暖气系统热水侧的总供热量为3375.49kJ；生活热水的总得热量为2523kJ；
因此暖气热水换热器的换热效率为
暖气供热量与生活热水侧的热量差值为测试期间在暖气热水换热器向房间散出的热量，即热水换热器散热器的散热效率为25.26%。
2.4 暖气热水换热器的安装使用
土暖气用户在安装热水换热器时，应注意以下的施工安装要求：
1、换热器在挂墙前不要开启内包装膜，以保证产品外观不受损伤；
2、安装暖气热水换热器时，必须安装与进出管道相应的进水阀门和排水阀门；
3、安装搬动暖气热水换热器时，不得在进出水口内插入任何硬物而借力，以免损坏内部铜管与螺纹；
4、安装完毕试水时，因自来水管道水压较小，换热器内置铜管的水流速度相应较慢，稍后方可有水流出；
5、若自来水管道出现破裂需要维修时，应先与暖气热水换热器的连接口断开；维修完毕后应先放掉自来水管内的污水；
6、长期不使用和采暖结束后，应将系统注满干净合格的水密封保养，防止暖气热水换热器及配件的腐蚀；
7、冬季不使用时须将系统内的水放掉；
8、安装后的暖气热水换热器使用一段时间后，确认水质清洁、无油污后方可做食用水；
9、在使用中如发现暖气热水换热器的热水与暖气水混淆，应停止使用，并检查换热导管是否裂穿。
3土暖气系统运行维护管理建议
（1）采暖炉需要经常清除烟灰
采暖炉的烟灰对传热影响极大，约为金属的几百分之一，所以应当经常清扫烟灰，最好每一、二天就清扫一次，常常看到有的居民采暖炉积灰甚重，特别是砌筑型锅炉，炉膛内的水套均挂有后厚厚的一层烟灰硬壳，对传热影响极大，这样暖气不易热，浪费大量的燃料。
炉膛内的结渣、积灰和烟囱内的积灰应经常彻底地清理；定期清理水套夹缝之间的煤渣、积灰和焦油；定期清理、擦试炉盘炉体，保持干净整洁，防止腐蚀；定期清理盛灰斗内的积灰，避免烧坏炉。
（2）补水最好用开水
由于水分蒸发等原因，系统里时间长了也会缺水，缺水严重时就会影响系统的运行，因此也经常需要往系统里补水。补水最好能用开水，并让开水多开几分钟，以使溶解在水中的空气较彻底地析出，以减少对金属的氧腐蚀。
（3）非采暖季时，应采用满水湿法养护
土暖气系统停炉后，为了排除系统中的杂质，停炉时，可将系统中的水全部排空，再上满新水，然后将整个系统中的水全部加热到80～90℃，以排除系统中的空气，这样，采暖炉、散热器和管道在满水状态下停炉养护，不致受到氧化腐蚀。
4小结
通过调研了解到农村土暖气用户在运行维护方面主要存在直接从土暖气系统中取热水和非采暖季时将系统内水放空两大问题。提出在农村住房的厨房和卫生间的土暖气系统中安装暖气热水换热器，利用土暖气系统供暖的同时加热生活热水，并对农户家中安装暖气热水换热器的使用效果进行现场测试，暖气热水换热器在稳定换热平衡状态期间的换热效率为74.74%，散热效率为25.26%。对暖气热水换热器的安装和使用提出规范要求，同时对土暖气系统的运行维护提出建议。
参考文献：
[1] 实用土暖气指南，王星魁著，农业出版社，1990
[2] 家用土暖气，姚资生著，黑龙江科学技术出版社，1982
作者简介：李丛霞（1974-3） 女 河北石家庄人 大学本科 中城建第五工程局有限公司工程师；研究方向：工程技术和管理。