淺談中央空調循環水水質處理技術

沈建明 / 福建省海洋技術學校

淺談中央空調循環水水質處理技術

沈建明 / 福建省海洋技術學校

中央空調不僅給人們帶來舒適的環境，同時也被用來調節工業生產所需環境的溫度和濕度。

循環水系統；水質處理

一、前言

隨著社會的發展，空調制冷技術的普及，國內采用中央空調進行室內溫度調節的場所越來越多。它不僅給人們帶來舒適的環境，同時也被用來調節工業生產所需環境的溫度和濕度。中央空調循環水系統包括冷卻水系統、冷凍水系統和采暖水系統。循環冷卻水系統是由冷卻水泵、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回路。循環冷媒水系統是由冷凍水泵、管道、熱交換器、風機盤管(或空調機組)、膨脹水箱等部件組成的一個封閉的循環回路。熱水和冷凍水共用一套管道系統。

與此同時，中央空調使用過程中的水質問題也就越加突出。其中以循環冷卻水系統和制冷機的結垢、菌藻類的增長；冷凍水系統黑水及銹渣的出現、風機盤管因銹渣而堵塞等現象尤為突出。這些現象導致運行工作人員難以應付，并且影響制冷機的正常運行。

中央空調水質處理是對空調冷凍、冷卻系統的管道及冷卻塔、主機采取化學人工投藥進行處理，以達到除銹、防銹、除垢、防垢，控制微生物生長的作用，從而保證整個空調的正常效果。

二、系統特點

（一）中央空調系統特點

中央空調一般承擔著夏季供冷、冬季供熱的任務，春季和秋季停機檢修或保養，即使在正常運行期間也根據氣溫的變化和工作環境的需要停機。大多數企事業單位由于編制上的限制不設專門水處理技術管理人員，實行粗放式管理，因此，水處理技術和方案對這一情況應有較強的適應性，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）冷凍水系統特點

冷凍水系統是以水做冷媒介質和空氣進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有膨脹水箱，這樣冷凍水介質還是和空氣有所接觸，使溶解氧和一些營養物進入冷凍水系統，導致粘泥沉積，不僅影響傳熱，還可能形成氧濃差引起設備的腐蝕，經常出現黃褐色水質或黑灰色水質。冷凍水的化學處理采用一次性投加藥劑的方法，重點控制設備的腐蝕及粘泥的產生。

（三）冷卻水系統特點

冷卻水在循環使用過程中不斷蒸發濃縮，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形成水垢，垢的形成不僅使傳熱效率下降、制冷負荷增大，還會形成垢下腐蝕，造成水電浪費和縮短機組使用壽命。冷卻水系統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，濃縮倍數波動較大，難以保證水處理效果。因此，對于冷卻水系統水處理的重點是控制結垢兼顧緩蝕并定時加藥、排污、補水。〔1〕

三、中央空調循環水系統存在的主要問題

循環水的這些特點致使循環水系統的設備易腐蝕、易損壞，傳熱面和輸水管道易結垢，從而降低傳熱效率和輸水能力。循環水系統大量繁殖滋生微生物也會產生嚴重問題。

（一）腐蝕的危害

中央空調循環水系統的大多數設備是用碳鋼管、鍍鋅管及銅管等制成的。碳鋼管、銅管在循環水系統中易受腐蝕；由于國內鍍鋅工藝不是非常先進，鍍鋅管在系統運行一段時間后，鍍鋅管內局部區域鍍鋅膜會脫落，設備將產生較嚴重的局部腐蝕。腐蝕的存在縮短了設備的使用壽命。

（二）污垢的危害

水中的一些微溶物質，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，粘滯泥沙或腐蝕產物附在換熱面上。污垢降低傳熱效率，影響冷卻效果，嚴重時合冷卻設備堵塞而不得不停機清理。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，會產生大量的粘性物質，粘附在熱交換器的表面，并不斷粘聚懸浮物、結垢物及腐蝕產物形成污垢。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出現迅速惡化，還會使水發臭。許多微生物的新陳代謝過程直接或間接引起腐蝕。如鐵細菌可溶性的二價鐵變為不溶性的三價鐵，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，使金屬受到嚴重腐蝕。〔2〕

四、中央空調循環水水質處理的好處

1.保護設備、延長使用壽命：可以除銹防銹，避免設備腐蝕損壞，特別是經預防處理后，使設備使用壽命延長，投入緩蝕劑后可使腐蝕速度下降90%。

2.減少事故發生、改善制冷效果：可殺菌滅藻、去除污泥，使管道暢通、水質清澈，同時防垢，提高冷凝器、蒸發器的熱交換效率，從而避免高壓運行、超高停機現象，提高冷凍水的流量，改善制冷效果，使系統安全高效運行。

3.節約用電用水并節約燃料：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，從而提高循環水的利用率，一般可節約用水60%以上。

4.為用戶節約大量維修費：未經處理的中央空調，則會出現管道堵塞、結垢、腐蝕，超壓停機直至發生事故，如主機因腐蝕泄漏、溶液污染，則需更換銅管，更換溶液，維修主機，一般需維修費20～40萬元，而經過處理后，既可減少維修費用，又可延長設備使用壽命。

5.符合國家環保要求：經過水質穩定技術處理后的循環水質能達到國家環保要求的排放標準，可直接向外排放，這樣既可為業主節約費用，又保護生態環境；同時空調系統所供應的冷暖氣清新優質、不含軍團菌，有利于使用者的身體健康。〔3〕

五、中央空調循環水水質處理的方法

中央空調水處理的方法可分為傳統、現代和新近開發方法。

（一）中央空調循環水傳統、現代處理方法

1.樹脂交換。

直接將循環水變為軟水，很少用于處理冷卻水。效果雖然理想，但在實際應用中存在兩個問題：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，當補水量較大時，經實踐證明無明顯效果，60～70% 的市場已經放棄了電子除垢儀。

3.化學水處理。

通過化學反應生成沉淀物，去除Ca2+、Mg2+等離子。

4.殺菌滅藻。

水沖洗后想循環系統加入殺菌劑，清除循環水中的各種菌藻。

5.預膜緩蝕。

投入表面預膜劑，在金屬表面形成致密的聚合高分子保護膜，以起防蝕作用。

6.粘泥剝離。

加入粘泥剝離劑，將管道內的生物粘泥剝離脫落，通過循環將粘泥清洗出來。

7.日常養護。

日常養護就是對系統循環水處理，通過加入阻垢緩蝕劑，避免金屬生銹，并防止鈣鎂離子結晶沉淀；同時間歇式的加入殺菌滅藻劑，控制循環水中的菌藻。并定期檢驗與監控水質。這是一套非常成熟的循環冷卻水化學水處理技術。該技術核心是向水中投加水質穩定劑——包括分散劑、阻垢劑、緩蝕劑、殺菌劑等，通過化學方法，使水中結垢型離子穩定在水中。其原理是通過螫合、絡合和吸附分散作用，使Ca2+、Mg2+穩定地溶于水中，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膜，阻止腐蝕性離子的浸入，對設備表面起到緩蝕效果；并且具有優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清洗次數，延長設備的使用壽命。〔4〕

（二）中央空調循環水新近開發的處理方法

1.“環保型”中央空調水處理復合劑。

以毒性極低的鎢酸鹽為緩蝕劑，復合有機羧酸鹽、銅緩蝕劑、分散劑進行協同處理，利用 “協同效應”和 “溶限效應”復配恰當比例，能達到優良的緩蝕處垢效果。復合劑無毒、無公害，符合水處理劑向 “低毒、高效”發展的方向。

2.磁化處理。

利用磁場效應對水進行處理，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。

靜電水處理設備分為兩類：一類是靜電除垢儀，利用高壓靜電場進行水處理；另一類是電子水處理儀，水流經低壓靜電場，與電極接觸，水中大量電子被激勵，達到處理的目的。靜電水處理屬于物理方法，與化學藥劑方法不同，基本上不是靠改變水中離子成分達到水處理目的，而是通過高壓或低壓靜電場的作用，改變水分子結構或改變水中的電子結構，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合力，改變其晶體結構，使堅硬垢變為疏軟垢，同時增大了水分子的偶極矩，使它與鹽的正負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，達到除垢目的。電子水處理去垢的機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，其機理的研究還未見報道，據認為高頻電磁場可擊破水中微生物的細胞壁，使原生質流出而導致其死亡；對其緩蝕功能有認為減輕了結垢從而減緩了由結垢引發的腐蝕形態。高頻電磁水處理儀由電子發生器和電子充電器組成。電子發生器產生的高頻電磁信號，通過電子充電器作用于水中而達到處理目的。

5.超聲波法。

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

6.聯合法。

聯合法就是將幾種方法聯合起來使用。在靜電水處理器上配備超聲波發射器，向水中發射超聲波，超聲能和電場協同作用，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冷卻水是國內從80年代發展起來的。它的原理是當循環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，在設備、管道內表面金屬上生成一層微薄而堅硬的保護膜。這種膜可促使陰極極化，從而防止金屬化學腐蝕和電化學腐蝕。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，從而防止了結垢，被膜劑溶于水后，對于結垢的設備、管道有除垢作用，還可防止藻類生長和污泥附著。〔5〕

六、結束語

針對中央空調系統的特點和實際情況，選擇適宜的水處理藥劑，摸索出一條簡便且適合現場情況的粗放式的管理模式，具有十分重要的現實意義。它可以有效的控制設備的腐蝕和結垢，延長設備的使用壽命，減少維修工作量，提高制冷效率，滿足工藝生產的需要,使中央空調循環水系統在優質、低耗、綠色環保狀態下運行。

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

[2]葉偉武.中央空調加藥水處理[J].浙江制冷,2007(4).

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

[4]王雅珍.中央空調、工業冷卻循環水水處理技術要點.北京房地產，2005(7).

[5]王巖.中央空調水處理方法[J].暖通空調,2006(5).