淺談中央空調(diào)循環(huán)水水質(zhì)處理技術(shù)

沈建明 / 福建省海洋技術(shù)學(xué)校

淺談中央空調(diào)循環(huán)水水質(zhì)處理技術(shù)

沈建明 / 福建省海洋技術(shù)學(xué)校

中央空調(diào)不僅給人們帶來舒適的環(huán)境，同時也被用來調(diào)節(jié)工業(yè)生產(chǎn)所需環(huán)境的溫度和濕度。

循環(huán)水系統(tǒng)；水質(zhì)處理

一、前言

隨著社會的發(fā)展，空調(diào)制冷技術(shù)的普及，國內(nèi)采用中央空調(diào)進(jìn)行室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)的場所越來越多。它不僅給人們帶來舒適的環(huán)境，同時也被用來調(diào)節(jié)工業(yè)生產(chǎn)所需環(huán)境的溫度和濕度。中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)包括冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)和采暖水系統(tǒng)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是由冷卻水泵、管道、冷卻水塔、熱交換器、積水池等部件組成的一個敞開式的循環(huán)回路。循環(huán)冷媒水系統(tǒng)是由冷凍水泵、管道、熱交換器、風(fēng)機(jī)盤管(或空調(diào)機(jī)組)、膨脹水箱等部件組成的一個封閉的循環(huán)回路。熱水和冷凍水共用一套管道系統(tǒng)。

與此同時，中央空調(diào)使用過程中的水質(zhì)問題也就越加突出。其中以循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和制冷機(jī)的結(jié)垢、菌藻類的增長；冷凍水系統(tǒng)黑水及銹渣的出現(xiàn)、風(fēng)機(jī)盤管因銹渣而堵塞等現(xiàn)象尤為突出。這些現(xiàn)象導(dǎo)致運行工作人員難以應(yīng)付，并且影響制冷機(jī)的正常運行。

中央空調(diào)水質(zhì)處理是對空調(diào)冷凍、冷卻系統(tǒng)的管道及冷卻塔、主機(jī)采取化學(xué)人工投藥進(jìn)行處理，以達(dá)到除銹、防銹、除垢、防垢，控制微生物生長的作用，從而保證整個空調(diào)的正常效果。

二、系統(tǒng)特點

（一）中央空調(diào)系統(tǒng)特點

中央空調(diào)一般承擔(dān)著夏季供冷、冬季供熱的任務(wù)，春季和秋季停機(jī)檢修或保養(yǎng)，即使在正常運行期間也根據(jù)氣溫的變化和工作環(huán)境的需要停機(jī)。大多數(shù)企事業(yè)單位由于編制上的限制不設(shè)專門水處理技術(shù)管理人員，實行粗放式管理，因此，水處理技術(shù)和方案對這一情況應(yīng)有較強的適應(yīng)性，既要有良好的處理效果，又要管理簡單方便，水處理成本低廉。

（二）冷凍水系統(tǒng)特點

冷凍水系統(tǒng)是以水做冷媒介質(zhì)和空氣進(jìn)行能量交換的密閉式體系，雖然與外界接觸較少，但在整個體系的最高處設(shè)有膨脹水箱，這樣冷凍水介質(zhì)還是和空氣有所接觸，使溶解氧和一些營養(yǎng)物進(jìn)入冷凍水系統(tǒng)，導(dǎo)致粘泥沉積，不僅影響傳熱，還可能形成氧濃差引起設(shè)備的腐蝕，經(jīng)常出現(xiàn)黃褐色水質(zhì)或黑灰色水質(zhì)。冷凍水的化學(xué)處理采用一次性投加藥劑的方法，重點控制設(shè)備的腐蝕及粘泥的產(chǎn)生。

（三）冷卻水系統(tǒng)特點

冷卻水在循環(huán)使用過程中不斷蒸發(fā)濃縮，含鹽量不斷上升，為了不使含鹽量無限制的升高，必須排放掉一部分冷卻水，同時補入新鮮水，前者稱之為排污，后者稱之為補水。含鹽量上升后極易在熱交換器的水側(cè)形成水垢，垢的形成不僅使傳熱效率下降、制冷負(fù)荷增大，還會形成垢下腐蝕，造成水電浪費和縮短機(jī)組使用壽命。冷卻水系統(tǒng)的另一特點是保有水量小，極易濃縮，如掌握不好排污量和補水量，濃縮倍數(shù)波動較大，難以保證水處理效果。因此，對于冷卻水系統(tǒng)水處理的重點是控制結(jié)垢兼顧緩蝕并定時加藥、排污、補水?！?〕

三、中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)存在的主要問題

循環(huán)水的這些特點致使循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)備易腐蝕、易損壞，傳熱面和輸水管道易結(jié)垢，從而降低傳熱效率和輸水能力。循環(huán)水系統(tǒng)大量繁殖滋生微生物也會產(chǎn)生嚴(yán)重問題。

（一）腐蝕的危害

中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)的大多數(shù)設(shè)備是用碳鋼管、鍍鋅管及銅管等制成的。碳鋼管、銅管在循環(huán)水系統(tǒng)中易受腐蝕；由于國內(nèi)鍍鋅工藝不是非常先進(jìn)，鍍鋅管在系統(tǒng)運行一段時間后，鍍鋅管內(nèi)局部區(qū)域鍍鋅膜會脫落，設(shè)備將產(chǎn)生較嚴(yán)重的局部腐蝕。腐蝕的存在縮短了設(shè)備的使用壽命。

（二）污垢的危害

水中的一些微溶物質(zhì)，如碳酸鈣、磷酸鈣和硫酸鈣等可在換熱面上形成垢層。懸浮固體，如泥土、泥塵和腐蝕產(chǎn)物易聚沉在流速較低的地方。微生物大量繁殖時迅速形成生物粘泥，粘滯泥沙或腐蝕產(chǎn)物附在換熱面上。污垢降低傳熱效率，影響冷卻效果，嚴(yán)重時合冷卻設(shè)備堵塞而不得不停機(jī)清理。污垢還會降低輸水能力，增加泵的動力消耗，并間接引起腐蝕，同時有助于微生物滋生繁殖，抑制藥物對微生物的毒殺。

（三）微生物的危害

微生物的新陳代謝過程，會產(chǎn)生大量的粘性物質(zhì)，粘附在熱交換器的表面，并不斷粘聚懸浮物、結(jié)垢物及腐蝕產(chǎn)物形成污垢。因為微生物常常會迅速大量繁殖，所以粘泥的危害也往往會短時間內(nèi)出現(xiàn)迅速惡化，還會使水發(fā)臭。許多微生物的新陳代謝過程直接或間接引起腐蝕。如鐵細(xì)菌可溶性的二價鐵變?yōu)椴蝗苄缘娜齼r鐵，增加鐵溶出的速度；硫酸鹽還原菌的生命過程把硫酸鹽還原為硫化物，使金屬受到嚴(yán)重腐蝕?！?〕

四、中央空調(diào)循環(huán)水水質(zhì)處理的好處

1.保護(hù)設(shè)備、延長使用壽命：可以除銹防銹，避免設(shè)備腐蝕損壞，特別是經(jīng)預(yù)防處理后，使設(shè)備使用壽命延長，投入緩蝕劑后可使腐蝕速度下降90%。

2.減少事故發(fā)生、改善制冷效果：可殺菌滅藻、去除污泥，使管道暢通、水質(zhì)清澈，同時防垢，提高冷凝器、蒸發(fā)器的熱交換效率，從而避免高壓運行、超高停機(jī)現(xiàn)象，提高冷凍水的流量，改善制冷效果，使系統(tǒng)安全高效運行。

3.節(jié)約用電用水并節(jié)約燃料：除去水垢和阻止水垢的形成，提高熱交換效率，從而減少電能和燃料的消耗，而且水處理還可減少排污，從而提高循環(huán)水的利用率，一般可節(jié)約用水60%以上。

4.為用戶節(jié)約大量維修費：未經(jīng)處理的中央空調(diào)，則會出現(xiàn)管道堵塞、結(jié)垢、腐蝕，超壓停機(jī)直至發(fā)生事故，如主機(jī)因腐蝕泄漏、溶液污染，則需更換銅管，更換溶液，維修主機(jī)，一般需維修費20～40萬元，而經(jīng)過處理后，既可減少維修費用，又可延長設(shè)備使用壽命。

5.符合國家環(huán)保要求：經(jīng)過水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)處理后的循環(huán)水質(zhì)能達(dá)到國家環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，可直接向外排放，這樣既可為業(yè)主節(jié)約費用，又保護(hù)生態(tài)環(huán)境；同時空調(diào)系統(tǒng)所供應(yīng)的冷暖氣清新優(yōu)質(zhì)、不含軍團(tuán)菌，有利于使用者的身體健康。〔3〕

五、中央空調(diào)循環(huán)水水質(zhì)處理的方法

中央空調(diào)水處理的方法可分為傳統(tǒng)、現(xiàn)代和新近開發(fā)方法。

（一）中央空調(diào)循環(huán)水傳統(tǒng)、現(xiàn)代處理方法

1.樹脂交換。

直接將循環(huán)水變?yōu)檐浰苌儆糜谔幚砝鋮s水。效果雖然理想，但在實際應(yīng)用中存在兩個問題：軟水的PH值在6左右，屬酸性，對管路腐蝕嚴(yán)重；冷卻水每天需補大量水，樹脂交換處理的出水量受限制，若用其處理冷卻水，則造價昂貴，基本都用樹脂交換處理冷凍水。

2.電子除垢儀。

通過破壞結(jié)晶格起作用。每個用戶幾乎都會安裝電子除垢儀，在小量補水（每日幾噸或十幾噸）時，有一定效果，當(dāng)補水量較大時，經(jīng)實踐證明無明顯效果，60～70% 的市場已經(jīng)放棄了電子除垢儀。

3.化學(xué)水處理。

通過化學(xué)反應(yīng)生成沉淀物，去除Ca2+、Mg2+等離子。

4.殺菌滅藻。

水沖洗后想循環(huán)系統(tǒng)加入殺菌劑，清除循環(huán)水中的各種菌藻。

5.預(yù)膜緩蝕。

投入表面預(yù)膜劑，在金屬表面形成致密的聚合高分子保護(hù)膜，以起防蝕作用。

6.粘泥剝離。

加入粘泥剝離劑，將管道內(nèi)的生物粘泥剝離脫落，通過循環(huán)將粘泥清洗出來。

7.日常養(yǎng)護(hù)。

日常養(yǎng)護(hù)就是對系統(tǒng)循環(huán)水處理，通過加入阻垢緩蝕劑，避免金屬生銹，并防止鈣鎂離子結(jié)晶沉淀；同時間歇式的加入殺菌滅藻劑，控制循環(huán)水中的菌藻。并定期檢驗與監(jiān)控水質(zhì)。這是一套非常成熟的循環(huán)冷卻水化學(xué)水處理技術(shù)。該技術(shù)核心是向水中投加水質(zhì)穩(wěn)定劑——包括分散劑、阻垢劑、緩蝕劑、殺菌劑等，通過化學(xué)方法，使水中結(jié)垢型離子穩(wěn)定在水中。其原理是通過螫合、絡(luò)合和吸附分散作用，使Ca2+、Mg2+穩(wěn)定地溶于水中，并對氧化鐵、二氧化硅等膠體也有良好的分散作用。同時，能在金屬表面形成保護(hù)膜，阻止腐蝕性離子的浸入，對設(shè)備表面起到緩蝕效果；并且具有優(yōu)良的粘泥剝離和抑制菌藻繁殖的效果。這樣就可以減少中央空調(diào)清洗次數(shù)，延長設(shè)備的使用壽命?！?〕

（二）中央空調(diào)循環(huán)水新近開發(fā)的處理方法

1.“環(huán)保型”中央空調(diào)水處理復(fù)合劑。

以毒性極低的鎢酸鹽為緩蝕劑，復(fù)合有機(jī)羧酸鹽、銅緩蝕劑、分散劑進(jìn)行協(xié)同處理，利用 “協(xié)同效應(yīng)”和 “溶限效應(yīng)”復(fù)配恰當(dāng)比例，能達(dá)到優(yōu)良的緩蝕處垢效果。復(fù)合劑無毒、無公害，符合水處理劑向 “低毒、高效”發(fā)展的方向。

2.磁化處理。

利用磁場效應(yīng)對水進(jìn)行處理，方法為冷卻水通過永久性磁鐵的磁場，切割若千次磁力線后成為 “磁化水”。在 “磁化水”中產(chǎn)生的晶體不形成水垢，而是無定型粉狀，不會粘附在管壁或物體接觸表面，再通過定期排污去處理。

3.靜電水處理技術(shù)。

靜電水處理設(shè)備分為兩類：一類是靜電除垢儀，利用高壓靜電場進(jìn)行水處理；另一類是電子水處理儀，水流經(jīng)低壓靜電場，與電極接觸，水中大量電子被激勵，達(dá)到處理的目的。靜電水處理屬于物理方法，與化學(xué)藥劑方法不同，基本上不是靠改變水中離子成分達(dá)到水處理目的，而是通過高壓或低壓靜電場的作用，改變水分子結(jié)構(gòu)或改變水中的電子結(jié)構(gòu)，致使水中所含陽離子不致趨向器壁，更不致在器壁聚集，從而達(dá)到防垢除垢目的。對于器壁上已有的老垢，靜電除垢器可釋放少量氧，破壞垢分子之間的電子結(jié)合力，改變其晶體結(jié)構(gòu)，使堅硬垢變?yōu)槭柢浌福瑫r增大了水分子的偶極矩，使它與鹽的正負(fù)離子的水合能力增大，提高水垢的溶解速率，這樣老垢就逐漸剝蝕，乃至成碎屑、碎片脫落，達(dá)到除垢目的。電子水處理去垢的機(jī)理是由于被處理水的分子中含有大量被激勵的電子，它們對垢分子有破壞作用，使器壁積垢逐漸剝蝕、溶解直至清除。

4.高頻電磁場法。

通過向水中施加高頻電磁場而使水得到處理它可起到防垢、除垢、緩蝕、殺菌滅藻作用，其機(jī)理的研究還未見報道，據(jù)認(rèn)為高頻電磁場可擊破水中微生物的細(xì)胞壁，使原生質(zhì)流出而導(dǎo)致其死亡；對其緩蝕功能有認(rèn)為減輕了結(jié)垢從而減緩了由結(jié)垢引發(fā)的腐蝕形態(tài)。高頻電磁水處理儀由電子發(fā)生器和電子充電器組成。電子發(fā)生器產(chǎn)生的高頻電磁信號，通過電子充電器作用于水中而達(dá)到處理目的。

5.超聲波法。

超聲波法可以作為水處理的一種輔助方法，有人認(rèn)為超聲鼓泡爆裂產(chǎn)生的沖擊力可擊碎 CaCO3晶體使其長不大，從而起到緩蝕作用。超聲波法進(jìn)行水處理的機(jī)理尚不清楚，其水處理方法的研究還處于初級階段。

6.聯(lián)合法。

聯(lián)合法就是將幾種方法聯(lián)合起來使用。在靜電水處理器上配備超聲波發(fā)射器，向水中發(fā)射超聲波，超聲能和電場協(xié)同作用，除垢和殺菌作用尤佳，但這方面的報道很少。

7.被膜加藥罐。

被膜加藥罐處理循環(huán)冷卻水是國內(nèi)從80年代發(fā)展起來的。它的原理是當(dāng)循環(huán)水通過裝有固體硅酸鹽被膜緩蝕劑（簡稱被膜劑）加藥罐時，被膜劑緩慢溶解于水中，在設(shè)備、管道內(nèi)表面金屬上生成一層微薄而堅硬的保護(hù)膜。這種膜可促使陰極極化，從而防止金屬化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。由于膜能隔離金屬表面與水的直接接觸，水中折出的鈣、鎂、鐵等化合物很難沉積于金屬表面，從而防止了結(jié)垢，被膜劑溶于水后，對于結(jié)垢的設(shè)備、管道有除垢作用，還可防止藻類生長和污泥附著?！?〕

六、結(jié)束語

針對中央空調(diào)系統(tǒng)的特點和實際情況，選擇適宜的水處理藥劑，摸索出一條簡便且適合現(xiàn)場情況的粗放式的管理模式，具有十分重要的現(xiàn)實意義。它可以有效的控制設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢，延長設(shè)備的使用壽命，減少維修工作量，提高制冷效率，滿足工藝生產(chǎn)的需要,使中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)在優(yōu)質(zhì)、低耗、綠色環(huán)保狀態(tài)下運行。

[1]張鳳仙.中央空調(diào)循環(huán)水處理[EP/OL].http://www.tjint.com,2007-12-14.

[2]葉偉武.中央空調(diào)加藥水處理[J].浙江制冷,2007(4).

[3]佚名.中央空調(diào)清洗與循環(huán)水處理[EP/OL].http:// schui.bokee.com,2006-3-28.

[4]王雅珍.中央空調(diào)、工業(yè)冷卻循環(huán)水水處理技術(shù)要點.北京房地產(chǎn)，2005(7).

[5]王巖.中央空調(diào)水處理方法[J].暖通空調(diào),2006(5).