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I最近检查了中西部一所大学学生宿舍的机械系统。这所学校的数百间公寓都安装了10多年前安装的高效热水器。据报道,这里存在热水不足的问题。
我的检查发现一个高效热水器有紫色/棕色PVC管和黄色PVC烟道管配件。烟道因受热而明显变形,而且下垂。大学的一名维修人员说,一些非常糟糕的管道在连接处裂开并熔化了。这触发了一氧化碳报警器,并接到了维修电话。由于供水中含有矿物质,热水器已经变大了;这导致烟气温度升高,从而产生了注意到的问题。
管子是40号PVC管。虽然我们获得的热水器安装手册建议使用PVC管作为烟道材料,但PVC管制造商不建议这样做。在这种情况下,我打电话给PVC管的制造商,并向代表询问了一些关于使用PVC管作为燃料气体燃烧烟道的问题。他对这个问题非常熟悉,并通过电子邮件给我发了一个该公司技术手册的链接,其中讨论了管道的所有物理和温度限制。
他说,该公司已经收到了许多关于用于排放烟道气的PVC管道的投诉,他们总是指出,他们不建议使用这种方法,而且他们的手册中没有列出这种方法。他已要求锅炉和热水器的每一个主要制造商提供数据,以支持其文献中关于使用PVC管作为燃烧烟道材料的建议,但尚未收到任何答复。
这与我有关。仅仅因为制造商建议使用PVC并不意味着它是可以接受的或安全的。仅仅因为PVC在新装置中起作用,并不意味着不会发生在硬水地区在短时间内形成水垢并导致高烟气温度的情况。大多数锅炉和热水器制造商都列出了不锈钢排气的其他方式,但他们似乎总是推荐最便宜的方式,试图使锅炉对消费者来说更实惠。
管道制造商的PVC管技术手册有以下信息:
使用塑料进行燃烧气体排气
管道制造商建议,关于塑料管道系统用于排放燃烧气体的适用性的咨询应直接向正在安装的水或空间加热设备的制造商咨询。
如国际规则理事会的《国际燃气规则》503.4.1.1所述:
用于排气器具的塑料管和配件应按照器具制造商的安装说明安装。
此外,一些适用于本公司生产的PVC塑料管和配件的ASTM标准包括以下说明:本PVC管的标准规范不包括用于排放燃烧气体的管道和配件的要求。
在美国的任何规范中都没有关于燃烧烟气管道的塑料烟道通风口的参考标准,尽管许多热水器和锅炉制造商建议这样做。有一个加拿大标准,ULC S636,但该标准有几个缺陷,因为它允许烟气温度超过管道材料制造商的温度限制。
ABS、PVC和CPVC管材制造商技术文献中列出的最高温度如下表所示。任何高于额定温度的温度都会使管道熔化、凹陷,并可能坍塌或撕裂。一氧化碳窒息和火灾的严重后果是不容忽视的。
一般来说,对于新的冷凝热水器或锅炉,堆温会比水温高20度左右。机组的设计和效率,以及其他几个因素,包括水质,都会影响堆温。如果热水器设置为140华氏度储存水以减少军团菌的生长,则当加热器是新的时,烟气温度将约为160华氏度。
随着水垢的积累和加热器效率的下降,烟气温度很容易上升到350华氏度以上。即使有人把热水器设置在120华氏度,有了水垢,烟气温度也可以上升到300华氏度以上。锅炉恒温器或燃烧器控制通常限制在200华氏度,商用热水器恒温器或燃烧器控制到180华氏度,住宅热水器燃烧器控制到160华氏度,所有这些都可以超调几度。当水垢积聚在受热面时,水垢使烟气与系统中的热水隔绝,导致烟气温度升高。
一些锅炉和热水器制造商提供烟囱或烟道气温度计,作为一种方式来查看机组是否扩大和失去效率,这有助于监测烟道状况。可以在烟道与锅炉或热水器的烟道连接处插入具有高极限控制的温度传感器或探头。
如果烟气温度超过烟道管的额定温度,该控制装置将关闭燃烧器。
塑料烟道需要一个标准,应该包括一个温度计和一个高极限探头。然后PVC, CPVC和聚丙烯烟道管可以安全地用于高效锅炉和热水器上。这将解决成本与安全之间的两难困境。
如果没有将这些安全装置与塑料烟道管结合使用的标准,或者不使用不锈钢烟道,塑料烟道材料就会随着烟气温度的升高而熔化。当这种情况发生时,不仅能量损失,而且烟道可能会堵塞或断开,这可能是一氧化碳或火灾的危险。
2008年,科罗拉多州阿斯彭的一个四口之家死于一氧化碳中毒,原因是一套出租房屋的冷凝融雪锅炉系统的PVC塑料烟道出现故障。塑料管道制造商没有过错,因为他们发布了管道使用限制,并且他们没有推荐PVC管道用于该应用。推荐使用PVC管作为烟道材料的锅炉制造商是幸存者家属索赔责任的目标。
我听过许多承包商的争论,他们不相信PVC烟道通风的燃烧气体是一个问题,但我在许多调查中看到融化和变色的管道,所以我知道这是一个问题。我也看到了来自高效率,冷凝锅炉和热水器设备制造商的建议,即使用可燃和未上市的PVC管道产品作为耐腐蚀的燃烧烟道排气口。
这种方法似乎是一种减少安装高效锅炉或热水器的初始成本的方法。高效设备的成本将大大高于效率较低的型号,因此,制造商似乎在推广这些未上市的材料,因此,非代码批准的材料,而不是代码批准和上市的不锈钢烟道,这是耐腐蚀的。
有些人认为机械代码允许您遵循制造商的建议。《2009年国际机械规则》的文字如下:
801.20塑料排气接头。用于排气器具的塑料管和配件应按照器具制造商的安装说明安装。
第802节通风口
802.1一般。所有排气系统都应列出并贴上标签。
没有用于烟道气排气应用的塑料管道的清单。
2009年IMC也有以下语言:
第304节安装
304.2冲突。如果本守则与清单条件或制造商的安装说明发生冲突,应适用本守则的规定。
例外:如果规范规定的限制小于设备或器具的清单条件或制造商的安装说明,则应适用清单条件和制造商的安装说明。
801.20节和802.1节之间存在冲突。热水器制造商的安装说明与第802.1节的要求相冲突,该要求要求列出所有的排气系统并为应用贴上标签。PVC管并没有被列为燃烧烟道管材料,正如上面管道制造商的说明所指出的那样,然而热水器和锅炉的制造商似乎在避免这个问题,他们继续建议在安装说明中使用PVC烟道排气。
第304.2节讨论了冲突。要求将所有烟道材料按其预期用途列出并加以标记的规范限制是更为严格的语言,因此将适用要求列出和标记烟道管材料的更严格的规范要求。《国际燃气规则》中有附加的语言。
我还没有看到任何来自锅炉或热水器制造商的测试数据或独立测试报告,表明PVC管道已经经过测试并批准了它可能在水加热或锅炉安装中看到的条件。任何测试都应包括在设备使用寿命接近尾声时发生结垢和烟气温度上升的极端条件。
加拿大标准ULC S636涵盖了用于产生以下温度的烟气的燃气器具的负压或正压排气的气体排气系统的设计、结构和性能:
1.I类通风系统适用于产生烟气温度超过135摄氏度(275华氏度)但不超过245摄氏度(473华氏度)的燃气器具;
2.II类排气系统适用于产生135摄氏度(275华氏度)或更低烟气温度的燃气器具;
3.第II类通风系统进一步分为以下四种温度等级:
(A)不超过65摄氏度(149华氏度)
该温度限制旨在允许使用PVC管作为烟气材料。PVC管材的温度限制为140华氏度,ULC S636标准中的允许温度超过了PVC管材制造商设定的温度限制。
(B)高达并包括90摄氏度(190华氏度)
该温度限制旨在允许使用CPVC管道作为烟气材料。管道制造商技术资料中的温度为180华氏度。ULC S636标准允许材料超过CPVC管道的限制10华氏度。
(C)高达并包括110摄氏度(230华氏度)
该温度限制旨在允许使用聚丙烯(PP)管作为烟气材料。目前有一家制造商被列入该标准,但烟气超过230华氏度的可能性仍然存在。建议使用高限位开关来关闭锅炉或热水器。
(D)不超过135摄氏度(275华氏度)
我不知道有任何塑料管制造商符合这一小节的标准。烟气温度超过华氏230度的可能性仍然存在。建议使用高限位开关来关闭锅炉或热水器。
看看这个行业在这个问题上走哪条路将会很有趣。各方都有各自的力量,我相信在未来几年内将会发生重大变化。我希望业界能够制定一个标准,允许低成本、高温的塑料材料。我相信在下一轮的代码听证会中,我们会看到关于这个主题的一些代码更改。2012年版《准则》已接近完成,将于2011年发布。2015代码周期将在不久的将来开始。
Ron George是Plumb-Tech设计与咨询服务公司的总裁。他曾担任国际住宅管道和机械规范委员会主席。要联系罗恩,请写信给他rgdc@rongeorgedesign.com.