暖通管综合比较材料成本.doc

暖通管综合比较材料成本
【发表时间】2009-3-10 【点击次数】144
一、循环水系统概况
中央空调循环水系统一般分为三部分，即循环水系统、冷冻水系统、采暖水系统。循环冷却水多为开式，冷冻水与采暖水为封闭式；目前，高层建筑或封闭式厂方的冷冻水与采暖水多为同一系统，在夏季走冷冻水，在冬季走采暖水。这三套循环水系统各有特点，但存在同一问题：结垢、腐蚀和生物粘泥，如不进行适当的处理，势必会引起管道堵塞，腐蚀泄漏、传热效率大为降低等一系列问题，影响整个空调系统的正常工作。
综合对中央空调用水情况广泛的调查，综合起来看：现中央空调水系统的用水分为三类，即未经过任何处理的自来水、软化水和去离子水。水中对设备主要产生影响的因素分别为碱度、PH值、Cl-、氧含量等。自来水因地区不同而水质变化较大，在水的循环过程中，硬度和碱度是造成结垢的主要因素，而Cl-、低PH值、溶解氧是造成腐蚀的罪魁祸首。在自来水中这两种危害同时存在，只是由于水质差异，危害的主副性有所区别；相对腐蚀而言，结垢性离子Ca2+、Mg2+、碱度为保护性离子，软化水正是由于去除了这些离子，增加了Na+、Cl-等腐蚀性离子，从而加重了设备的腐蚀，所以说软化水虽然避免了结垢问题，却加重了腐蚀，这种现象会随着时间推移而显露出来。如大港开发区某空调系统一年就出现腐蚀穿孔现象，可见软化水腐蚀性的强弱。去离子水相对地说即去除了结垢因素，也去除了腐蚀因素，但实际上并非如此，同样，去离子水中虽然不存在结垢性离子和腐蚀性离子，但却并未除去水中的溶解氧，初始时，腐蚀速度较慢，有一个逐渐加速过程，最终会导致同前两种水一样的红水现象。、
1、循环冷却水
中央空调循环冷却水基本使用自来水。其首次充水及运行期间的补充水亦为城市自来水或深井水。冷却水温度一般为38－32℃，或低于该温度。冷却水受影响比较大，如尘埃（空气中的悬浮物）、细菌、空气中的氧气、二氧化硫、氮氧化合物、酸雨等。这些物质一旦进入冷却水系统，则将严重污染冷却水，加上由于冷却水不断蒸发，水中的Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-及溶解固形物、悬浮物的浓度不断增加，造成对冷却水系统的腐蚀、结垢、细菌藻类繁殖，严重时会产生粘泥并堵塞管道或设备，造成机组功能下降、使用寿命降低、能耗增加。使得业主长期处于设备、管线维修的局面。

2、冷冻水
　 冷冻水是只通过制冷机使其温度下降后再流向冷却工艺的循环水，主要用于中央空调和工厂中需低温冷却的系统。就冷却系统的构成而言，冷冻水分为密闭式和非密闭式，非密闭式又分为部分敞开式和喷淋式两种类型。中央空调冷冻水系统多为密闭式；工厂中冷冻水系统多为敞开式。
冷冻水系统因其水量基本保持不变，水中钙、镁离子不因循环而增加，所以结垢趋势并不严重。系统主要存在的问题为溶解氧腐蚀，碳钢在水中由于形成微电池而引起腐蚀。腐蚀反应的过程可表示为：
阳极反应 FeFe2+＋2e； 阴极反应 1/2O2＋H2O＋2e20H-
在水中Fe2+＋20H-Fe(OH)2
　 氢氧化亚铁极易氧化成红棕色的铁锈，这是冷冻水出现红水的主要原因。在敞开式和喷淋式系统中，由于系统部分暴露于空气中或与空气直接接触，系统中溶解氧的含量比较充足；在密闭式冷冻水系统中，溶解氧会因腐蚀的发生而迅速消耗，变的不充分。但这些系统仍会有少量的溶解氧存在，主要是通过阀门、管接头、泵的压垫漏进来的。此外，冷冻水系统虽然补充水很少，但溶解氧也会随着补充水的加入而带入系统中。所以溶解氧是造成冷冻水系统腐蚀的主要原因。
伴随着氧化铁的腐蚀机理，另一种腐蚀循环反应也同时发生。
1/2Fe3+＋Fe23Fe2+； Fe2+＋1/2O2Fe3+
　　这是去离子水或软化水腐蚀的主要原因，一旦形成腐蚀反应，还有一个加速过程而这种腐蚀在氧的存在下是一个往复连锁反应。这是因为钙、镁、碱度对腐蚀而言为保护性离子，而软化水与去离子水正是去除了这些离子，所以在某些用户出现设备一年就穿孔腐蚀现象
3、　采暖水
采暖水是指通过锅炉加热或蒸汽热交换器而使水加热然后进行循环使用的热水系统。在空调系统中，采暖水与冷冻水系统常使用同一管程，只是使用时间不同，夏季为冷冻水，冬季为采暖水，同样，二者都属于密闭系统，其腐蚀机理基本相似。
二、中央空调循环水发展及存在局限

应对三套循环水系统存在的同一问题：结垢、腐蚀和生物粘泥；循环水系统引进了电子水处理仪、磁水器等物理方法及化学药剂等化学方法来进行水处理，从改变水质途径来减轻循环水对管道的腐蚀以及结垢与生物粘泥等。
1、 物理方法
电子水处理仪、磁水器等是通过形成高频电磁场产生防垢、除垢、缓蚀、杀菌、灭藻、防锈功能，但只在某种水质的情况下有阻垢效果，而没有防止腐蚀的作用，因而会使系统发生严重的腐蚀。某商厦安装螺杆冷水机组，运行几年后发现设备、管道严重腐蚀，原物理水处理设备根本不起作用。后将原有的“电子水处理仪”及所有腐蚀管道全部拆除，拆除过程中发现管道内壁有大量锈瘤及氧化铁。
2、 化学方法
化学方法是利用在循环水中加入化学药剂即缓蚀剂，利用化学反应减少循环水中可产生结垢，腐蚀等的离子， 缓蚀剂的工作原理是将金属与腐蚀环境被隔绝开来，腐蚀也就停止，从而有效地防止金属氧化和电化学腐蚀。

而在实际使用中：
⑴、被膜缓蚀剂的溶解有温度要求，水温过低，药物不能溶解，不能取得良好的效果，基至有害，由于被膜缓蚀剂一般都属于阳极型缓蚀剂，加药量不足使阳极的表面不能成膜，电流反而集中通过未成膜的表面，而使这个部位的腐蚀加剧。水温过高，缓蚀率下降；
⑵、被膜剂要连续使用，否则已形成的被膜可能脱落，循环水系统停止运行后，若将系统中水放空，需要另外采用停机防腐措施，被膜剂主要防止电化学腐蚀，停机放水后，膜会自行脱落，不起任何防腐作用。
⑶、被膜缓蚀剂可以阻垢，但并不能将水中的污垢除去，若不冲洗就会影响药剂的溶解而降低效果，而表面上还可以形成黏性物质，若带入系统容易造成堵塞。
⑷、药剂损失：系统本身密闭性不强，在某些接口及泵处有泄漏现象，会造成药量流失以及系统本身吸附的药剂与喷淋装置冷冻水系统中吸湿作用溢流而造成的损失，这些损失会增加补药的频率及影响药剂的使用效果。
⑸、破坏环境，由于循环水在不断使用过程中在不断的添加化学药剂，循环水在排放时会含有大量的化学药剂及产生化学反应新生成的对环境造成污染的物质。
三、涂塑管应用于循环水系统
在改变循环水质及利用药剂对管材进行防护仍不理想时，我们就开始考虑管材本身的材质，若管材本身不惧怕腐蚀、防结垢、防藻，空调循环水现存的问题基本上就可以解决，从而钢塑复合管应用于空调循环水系统就被纳入暖通设计规范并作为一种理想材料推荐使用。
钢塑复合管分为衬塑管与涂塑管；衬塑管是以钢管为基体，利用普通树脂挤出内衬管，再进行涂胶串管，加温利用塑管的热胀性与钢管结合；涂塑管是以钢管为基体，经粉末熔融真空吸涂或喷涂等工艺在内壁（外壁亦可）涂敷高分子材料而成。因此钢塑复合管具有钢管的特性又兼具塑料的特点；
1、清洁无毒不锈蚀、不积垢、不滋生微生物；
2、耐腐蚀、无渗出物、不污染介质；
3、强度高、耐热、耐压性好、不老化、脆化；
4、内壁光滑、不缩小流通通径（涂塑管）、提高输送效率；
5、涂层附着力强、抗冲击性能好；
6、安装简便可靠，与普通镀锌管类似；
7、耐候性好，适应苛刻的自然环境；
8、使用寿命长，是镀锌管的三倍以上；
使得管材在防腐、防结垢、使用年限等要求上均能达到设计要求。但由于衬塑管加工工艺的限制，使其在暖通循环水上的应用比较局限，而涂塑管由于其比衬塑管良好的使用性能及加工工艺等，在空调循环水上使用前景极其看好。
涂塑管的涂层材质有PE（聚乙烯）、PERT（耐热聚乙烯）两种，PE适应60度以下的循环水，PERT适应95度以下的循环水，根据设计温度及使用环境，我们推荐不同的材质。

四、循环水管道采用涂塑管与无缝管的优势及投资比较
1、材料成本
⑴、无缝钢管：选择无缝钢管主要是考虑提高耐腐蚀能力来延长其寿命，需要增加腐蚀厚度，因此相应口径的管材其管壁较厚；口径越大，壁厚相差也越大；
⑵、涂塑复合管：由于暖通循环水中使用的钢管压力等级通常在1.0 MPa，因此我们在满足其压力等级的前提下可选用管壁相对较薄的管材；如黑铁管（螺旋焊接管）外涂防锈漆；，

因此可将降低的钢管原材料成本来做防腐层即内涂塑层，同时由于壁厚减薄，重量减轻，更便于安装，降低施工成本。

2、使用寿命（二次投入材料成本）

名 称
无缝管
镀锌管
钢塑复合管
理论寿命（年）
10
8-10
30-50
备注：⑴ 无缝管采用焊接连接，易腐蚀，由于循环水质本身含有杂质，局部极易产生锈瘤，管道通径变小，同时会产生垢下腐蚀，从而造成点腐蚀，只要有一点渗漏就将使得整个系统无法工作，而采用焊接方式连接，检修及更换非常复杂。
⑵ 循环水处理要求极高，处理不当会降低其使用寿命（循环水处理器由加药器和除垢器组成，通常使用缓蚀剂，通过形成被膜将金属与介质隔绝而有效防止腐蚀，但是被膜缓蚀剂溶解对温度要求很高，水温过低，药剂不能充分溶解，阳极表面不能成膜，不能形成保护膜；水温过高，缓蚀剂过于活泼，反而加剧管道腐蚀，不能对管道进行有效防护）。
⑶ 基于以上两点无缝管与镀锌管的使用年限均少于理论寿命
因此使用涂塑管可延长管线和设备的使用寿命。
如果在主要管线和设备上发生泄露，或在敷设管道上发生泄露，需更换维修，不但要花费较大更换管道的费用，而且还附加重新装潢费用，同时，在实施时也存在许多困难。空调循环水管道使用涂塑管的必要性就在于使管线和设备达到设计的使用寿命。

3、后期维护

空调水循环系统由于其本身存在的问题：较严重的腐蚀、结垢等（受环境影响使冷却水中含有大量的尘埃、细菌、空气中的氧气、二氧化硫、氮氧化合物、酸雨等污染，以及冷却水不断蒸发，水中原有的Ca+、Mg2+、Cl- 、SO42-及溶解固形物、悬浮物浓度不断增加造成对冷却水系统的腐蚀、结垢和细菌藻类的繁殖，以致产生粘泥并堵塞管道或设备），在使用过程中需大力维护，如采用化学药剂法；
采用化学药剂法维护每年的费用为：
空调制冷量为2800冷吨，建筑面积为12万平米左右，其维护费用：
⑴、一般药剂，费用15万/年左右；
⑵、环保型药剂，费用为30－40万/年；

由于涂塑钢管较之使用普通钢管的优势使其使用于中央空调水循环系统具有：
⑴ 防腐、防结垢、防菌等特点，无需对循环水管道进行清洗；
⑵ 在酸洗和工作状态时无需再为钢管做防腐保护；
⑶ 机组进行检修时放空循环水，无需再做停机防腐措施;
⑷ 对循环水温无过高要求（化学药剂法缓蚀剂对水温要求较高）;
⑸ 节能、环保
a、磨阻系数降低，水流速度增大，水头损失减少，降低能耗 ；
b、使用普通钢管易结垢和腐蚀，由此产生的锈垢堆积物导致传热率下降，会增加能耗，增加运作成本；同时会增加机组运作负荷，降低机组使用寿命。
c、无需清洗，循环水在保养时可直接排放，不会对环境产生污染。

降低每年的维护费用，最多只占现在所花费用的20％。

以空调机组使用年限为20年比较：

一般药剂

钢管名称
维护费用（元/年）
10年
20年
无缝管
15万
150万
300万

涂塑管
3万
30万
60万
减少费用
12万
120万
240万

环保药剂

钢管名称
维护费用（元/年）
10年
20年
无缝管
30万
300万
600万
涂塑管
6万
60万
120万
减少费用
24万
240万
480万

4、综合比较材料成本、使用年限（更换管道及重新装潢）、后期维护等方面：

该表以空调机组使用寿命为20年计算：
管道名称
类别
镀锌/无缝管
钢塑复合管
材料成本
2X
Y
后期维护
15万/年
3万/年
使用年限
10年
20年
总费用（万元）
300+2X+Z
60+Y
综合比较减少的总费用为：240+（2X+Z-Y）万元
备注：1、材料成本：每批无缝管假设为X，复合管为Y。
2、使用年限一到需更换管道，连带破坏装璜，需重新装璜；假设一次装潢的费用为Z。<, /SPAN>

综上所述，涂塑复合钢管是经济、环保并能有效解决目前暖通循环水管道诸多问题的行之有效的管材。