于海濤，魏 震，李晟偉，夏 禹，曹志恒，肖業(yè)鵬

（石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院，新疆石河子 832003）

地暖是近年以來在國(guó)內(nèi)采暖地區(qū)尤其是西北地區(qū)興起的一種新型的采暖技術(shù)，目前應(yīng)用相對(duì)廣泛。地暖廣泛應(yīng)用的同時(shí)，如何清潔長(zhǎng)期存留在供暖管道中的污垢成為一個(gè)重要問題。

地暖的全稱叫做地面輻射供暖，是指在木地板下面或者是瓷磚下面安裝一層可以發(fā)熱的材料，再通過發(fā)熱材料向房?jī)?nèi)提供熱量，從而幫助房?jī)?nèi)實(shí)現(xiàn)良好的供暖效果的一種取暖方式，具有舒適、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

地暖是一種非常節(jié)能、環(huán)保的室內(nèi)采暖方式，如果是根據(jù)供暖方式來進(jìn)行分類的話，一般可以分為兩種，分別是水地暖和電地暖。其中水地暖是指在地下安裝熱水管道，通過往管道中輸送熱水來進(jìn)行取暖。而電地暖是指發(fā)現(xiàn)在地下安裝發(fā)熱電纜或者是電膜，通過插電發(fā)熱來進(jìn)行取暖。

經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，如今越來越多人開始關(guān)心地暖清潔的問題，有很多居民想要洗地暖。而隨著地暖的廣泛應(yīng)用，為什么清潔地暖管道，如何更好地清潔地暖管道成為人們普遍關(guān)心的問題。

1 為什么要進(jìn)行地暖清洗

地暖管道中本身含有大量雜質(zhì)，通水后，長(zhǎng)期處于水環(huán)境中，使管道中寄生了大量的微生物，會(huì)產(chǎn)出大量生物泥及鈣鎂離子等附著在地暖管道壁上，形成水垢，使地暖達(dá)不到供暖效果。由此可知，清洗地暖是為了保障供暖的效果；水垢長(zhǎng)期累積在地暖管壁上，會(huì)增加壁厚，從而造成熱量的消耗。

地暖中大量存在的雜質(zhì)會(huì)影響地暖的采暖效果和使用壽命。一般來說，當(dāng)?shù)嘏械乃负宛つ嗖粩喾e累而不能得到有效清潔，則會(huì)使水流量減少、流速減慢。并且還會(huì)造成管道堵塞，若無(wú)法疏通，會(huì)導(dǎo)致地暖管路的永久失效。

清洗地暖減少了能源的浪費(fèi)，在地暖的使用過程中，地暖管內(nèi)壁會(huì)附著的水垢及生物黏泥會(huì)增大水的阻力。同時(shí)，這些水垢會(huì)影響熱量的散發(fā)，增加采暖能耗。

此外，水垢及相關(guān)雜質(zhì)的大量堆積，不能及時(shí)清理時(shí)，就會(huì)造成管道的堵塞，造成一定范圍內(nèi)不能供暖。然而，整體更換地暖管道又會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間，經(jīng)濟(jì)不十分樂觀。

再者，地暖清潔能對(duì)人體的健康也會(huì)有所保障，地暖管中長(zhǎng)期存在雜質(zhì)，很容易滋生細(xì)菌，細(xì)菌會(huì)給生活環(huán)境帶來很多的隱患，所以要定期進(jìn)行清洗地暖。

2 地暖中的雜質(zhì)有哪些

2.1 微生物

地暖水中通常含有大量的微生物，在適當(dāng)?shù)臈l件下會(huì)產(chǎn)生大量的生物粘泥，并附著在管壁上。

2.2 鈣鎂離子

水中一般含有鈣、鎂離子，其含量與水的硬度有關(guān)。在加熱時(shí)水中的鈣、鎂離子會(huì)形成碳酸鈣、碳酸鎂，還可能含有一定量的碳酸氫鎂，如果長(zhǎng)期不清理就會(huì)附著在地暖管路的內(nèi)壁上。

2.3 外網(wǎng)

一般來說，如果是集中供暖，外網(wǎng)管道中的生物粘泥、雜質(zhì)、水垢、鐵銹、污染物等也有可能進(jìn)入自家的管路。

3 地暖什么時(shí)候需要清洗

（1）分集水器連接管變色：分集水器連接管管壁如果顏色呈黃色、銹色、黑色，說明沉淀和附著在管壁內(nèi)側(cè)的雜質(zhì)較多，已經(jīng)影響供熱效果。

（2）感溫度：室內(nèi)溫度逐漸降低。這可能是地暖管內(nèi)壁附著大量板結(jié)的泥垢，這時(shí)就需要及時(shí)清洗。

（3）流量發(fā)生變化：地暖管通當(dāng)下水量小于往年。如果地暖管內(nèi)壁粘附的泥垢過多，就會(huì)造成地暖管道的局部狹窄，繼續(xù)使用容易造成管內(nèi)栓塞，導(dǎo)致無(wú)法使用，因而需要清洗。

（4）多年未洗：多年使用地暖，期間沒有更換、從未清洗過的地暖管道。

4 現(xiàn)有的地暖清洗方式及弊端

4.1 脈沖清洗

脈沖清洗是地暖清洗方式中較為常用的一種。它利用水、氣、超聲波等，靠脈沖波和震動(dòng)對(duì)于地暖管內(nèi)壁的沖擊作用實(shí)現(xiàn)的。操作簡(jiǎn)單，清理效果較好。

4.2 彈射清洗

彈射清洗的主要原理是依靠氣體的沖擊力，清洗人員將地暖管從分水器上解下來，將清洗彈放進(jìn)地暖管管道，由氣槍將清洗彈推入地暖管，從地暖管的另一端打出來。由此達(dá)到的清洗的目的。這種方法相對(duì)而言比較麻煩，很少利用。

4.3 化學(xué)清洗

化學(xué)清洗是指用一些酸性溶液對(duì)管壁進(jìn)行清洗，在清洗過程中，氫離子起決定性因素。酸洗對(duì)水垢的清洗很有效，常用的酸有無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸。酸的種類不同，氫離子的解離度也就不同。無(wú)機(jī)酸解離度較大，酸性強(qiáng)，能在常溫下清洗，但是腐蝕性強(qiáng)；有機(jī)酸解離度較小，酸性弱，常需加熱清洗，但腐蝕也較弱。無(wú)機(jī)酸主要有鹽酸、硝酸、磷酸和氫氟酸等，溶解污垢的能力較好，速度快并且便宜。其缺點(diǎn)是：在清洗過程中會(huì)出現(xiàn)霧，從而引起環(huán)境問題。有機(jī)酸比較貴、耗時(shí)長(zhǎng)、浪費(fèi)能源，但是對(duì)人體的傷害較小[4]。

4.4 清水清洗

清水清洗是我們最為通俗的清潔方法，同時(shí)也是最不合理的清潔方法。普通的清水清洗需要耗費(fèi)大量的清水，但是并沒有能力剝離或溶解銹垢。

5 方案研究

由此可見，在地暖的使用過程中，由于地暖管道中水垢和生物粘泥的累積而造成的地暖管道堵塞，已經(jīng)成為一個(gè)困擾廣大用戶的問題。然而，在常用的清洗方法中，單獨(dú)進(jìn)行化學(xué)或物理法可能會(huì)造成新的污染和清洗不干凈等，并不適用于地暖管道的清洗。因此，此項(xiàng)目擬設(shè)計(jì)一個(gè)通過物理和化學(xué)相輔的方法對(duì)管道進(jìn)行清洗的裝置，并安裝智能檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)于地暖管道內(nèi)的污垢進(jìn)行智能檢測(cè)，達(dá)到設(shè)定值后，自動(dòng)進(jìn)行清洗的一體化智能裝置。

6 方案研究過程

我們針對(duì)“如何將化學(xué)清洗與物理清洗有效結(jié)合在一起，形成一整套自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行高效的去除地暖管網(wǎng)中的污垢？”“該清洗方法與原有清洗方法有什么優(yōu)勢(shì)？”“該自動(dòng)化設(shè)備是否在成本上比原有清洗方法更有優(yōu)勢(shì)?！比齻€(gè)問題展開方案研究。經(jīng)過清洗劑和清洗方法的篩選后，為了使這兩種方法既能發(fā)揮出各自的清洗優(yōu)勢(shì)又能使之相結(jié)合而達(dá)到更好的清潔效果設(shè)計(jì)了下列清洗步驟和清洗設(shè)備。

我們做的是一種新型地暖清洗方法的研究，現(xiàn)有的地暖清洗技術(shù)很不方便，并且清洗成本比較高，我們考慮研究一種地暖自動(dòng)清洗的裝置。

用什么方式清洗？

在管道中利用氣脈沖混合清洗，水氣脈沖管道清洗的清洗方法，加上對(duì)水垢清洗效果最佳的清洗劑配合比設(shè)計(jì)，能夠有效去除地暖管道水垢。

采用網(wǎng)絡(luò)問卷星調(diào)查形式，對(duì)全科住院醫(yī)師雙語(yǔ)學(xué)習(xí)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，具體問卷內(nèi)容包括：（1）調(diào)查對(duì)象基本情況；（2）對(duì)雙語(yǔ)學(xué)習(xí)態(tài)度；（3）雙語(yǔ)學(xué)習(xí)情況和影響因素；（4）學(xué)習(xí)需求。

怎么實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗？

利用南京化工院研制的便攜式污垢熱阻監(jiān)測(cè)裝置，可有效檢測(cè)地暖何時(shí)需要清洗。

設(shè)備清洗管道過程是怎么樣的？

由便攜式污垢熱阻監(jiān)測(cè)裝置判斷地暖管道是否存在大量水垢，若存在則由設(shè)定的程序關(guān)閉出水管閥，向管道內(nèi)加入清洗劑，打開水泵閥，水泵開始低速運(yùn)轉(zhuǎn)12—24h，目的是讓清洗劑能充分作用，而后水泵正常工作，若水流狀態(tài)不符合要求，則重新加入清洗劑并通知用戶；若水流狀態(tài)符合要求，則由設(shè)定的程序關(guān)閉回水管閥，打開排泥管閥門，循環(huán)水從排泥管排出，打開進(jìn)水管，開啟回水管閥門，關(guān)閉排泥管閥門，到此沖洗完成。

步驟簡(jiǎn)述：

（2）若判斷有污垢堆積，則管壁壁掛爐的出水管閥，系統(tǒng)內(nèi)加入清洗劑，同時(shí)水泵開始低速運(yùn)轉(zhuǎn)12—24h，使清洗劑與管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的污垢充分接觸并使其脫落。

（3）水泵在持續(xù)低速運(yùn)轉(zhuǎn)后，開始正常速度運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)空氣泵打開，開始進(jìn)行脈沖沖洗，在清洗完后便攜式污垢熱阻監(jiān)測(cè)裝置繼續(xù)檢測(cè)，若清洗不完全則重復(fù)此動(dòng)作。

（4）若沖洗完全后，則壁掛爐回水閥門關(guān)閉，排泥管閥打開，排出污垢，完成一次沖洗。

7 經(jīng)濟(jì)性比較

清洗劑成本分析：

采用每100mL清洗劑含鹽酸1mL、氟化鈉0.05g、檸檬酸0.05g、草酸鈉0.05g、EDTA二鈉鹽0.05g時(shí)成本計(jì)算。

總成本比較分析：

為了更加清楚了解兩種清洗方式使用成本的變化，故從收集的數(shù)據(jù)中推測(cè)兩種方法1—10年內(nèi)的總花費(fèi)情況。

由上述計(jì)算可以看出在1—5年內(nèi)使用常規(guī)清洗方法花費(fèi)較低，但5—10年內(nèi)使用自動(dòng)清洗設(shè)備總花費(fèi)較低，故若長(zhǎng)久使用地暖，選用自動(dòng)清洗裝置使用成本較低。

8 方案研究結(jié)論

從調(diào)查報(bào)告分析來看，現(xiàn)在地暖普及率很高，相當(dāng)一部分居民家里都有地暖，但是多數(shù)居民不了解地暖清潔的重要性，而且許多居民從來沒有對(duì)地暖管網(wǎng)進(jìn)行過清潔，故該清潔設(shè)備應(yīng)用應(yīng)用前景廣泛。

該清洗設(shè)備的清洗程序按照先化學(xué)處理，后物理處理的順序?qū)艿肋M(jìn)行清洗，充分發(fā)揮這兩種清洗方法的優(yōu)勢(shì)。

從技術(shù)成本比較來看，前期使用設(shè)備清潔管網(wǎng)雖然價(jià)格比普通清潔方法要高，但是使用設(shè)備清潔可以使熱量充分散出，有節(jié)能的效果，而且從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來看，使用清潔設(shè)備更加便宜。

該設(shè)備采用了自動(dòng)化控制技術(shù)，后續(xù)還可在自動(dòng)控制方面進(jìn)行升級(jí)，例如加入家庭物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，所以該設(shè)備有較好的潛在開發(fā)價(jià)值。