浅谈中央空调循环水水质处理技术

沈建明

【摘 要】中央空调不仅给人们带来舒适的环境，同时也被用来调节工业生产所需环境的温度和湿度。

【关键词】循环水系统；水质处理

一、前言

随着社会的发展，空调制冷技术的普及，国内采用中央空调进行室内温度调节的场所越来越多。它不仅给人们带来舒适的环境，同时也被用来调节工业生产所需环境的温度和湿度。中央空调循环水系统包括冷却水系统、冷冻水系统和采暖水系统。循环冷却水系统是由冷却水泵、管道、冷却水塔、热交换器、积水池等部件组成的一个敞开式的循环回路。循环冷媒水系统是由冷冻水泵、管道、热交换器、风机盘管（或空调机组）、膨胀水箱等部件组成的一个封闭的循环回路。热水和冷冻水共用一套管道系统。

与此同时，中央空调使用过程中的水质问题也就越加突出。其中以循环冷却水系统和制冷机的结垢、菌藻类的增长；冷冻水系统黑水及锈渣的出现、风机盘管因锈渣而堵塞等现象尤为突出。这些现象导致运行工作人员难以应付，并且影响制冷机的正常运行。

中央空调水质处理是对空调冷冻、冷却系统的管道及冷却塔、主机采取化学人工投药进行处理，以达到除锈、防锈、除垢、防垢，控制微生物生长的作用，从而保证整个空调的正常效果。

二、系统特点

（一）中央空调系统特点

中央空调一般承担着夏季供冷、冬季供热的任务，春季和秋季停机检修或保养，即使在正常运行期间也根据气温的变化和工作环境的需要停机。大多数企事业单位由于编制上的限制不设专门水处理技术管理人员，实行粗放式管理，因此，水处理技术和方案对这一情况应有较强的适应性，既要有良好的处理效果，又要管理简单方便，水处理成本低廉。

（二）冷冻水系统特点

冷冻水系统是以水做冷媒介质和空气进行能量交换的密闭式体系，虽然与外界接触较少，但在整个体系的最高处设有膨胀水箱，这样冷冻水介质还是和空气有所接触，使溶解氧和一些营养物进入冷冻水系统，导致粘泥沉积，不仅影响传热，还可能形成氧浓差引起设备的腐蚀，经常出现黄褐色水质或黑灰色水质。冷冻水的化学处理采用一次性投加药剂的方法，重点控制设备的腐蚀及粘泥的产生。

（三）冷却水系统特点

冷却水在循环使用过程中不断蒸发浓缩，含盐量不断上升，为了不使含盐量无限制的升高，必须排放掉一部分冷却水，同时补入新鲜水，前者称之为排污，后者称之为补水。含盐量上升后极易在热交换器的水侧形成水垢，垢的形成不仅使传热效率下降、制冷负荷增大，还会形成垢下腐蚀，造成水电浪费和缩短机组使用寿命。冷却水系统的另一特点是保有水量小，极易浓缩，如掌握不好排污量和补水量，浓缩倍数波动较大，难以保证水处理效果。因此，对于冷却水系统水处理的重点是控制结垢兼顾缓蚀并定时加药、排污、补水。〔1〕

三、中央空调循环水系统存在的主要问题

循环水的这些特点致使循环水系统的设备易腐蚀、易损坏，传热面和输水管道易结垢，从而降低传热效率和输水能力。循环水系统大量繁殖滋生微生物也会产生严重问题。

（一）腐蚀的危害

中央空调循环水系统的大多数设备是用碳钢管、镀锌管及铜管等制成的。碳钢管、铜管在循环水系统中易受腐蚀；由于国内镀锌工艺不是非常先进，镀锌管在系统运行一段时间后，镀锌管内局部区域镀锌膜会脱落，设备将产生较严重的局部腐蚀。腐蚀的存在缩短了设备的使用寿命。

（二）污垢的危害

水中的一些微溶物质，如碳酸钙、磷酸钙和硫酸钙等可在换热面上形成垢层。悬浮固体，如泥土、泥尘和腐蚀产物易聚沉在流速较低的地方。微生物大量繁殖时迅速形成生物粘泥，粘滞泥沙或腐蚀产物附在换热面上。污垢降低传热效率，影响冷却效果，严重时合冷却设备堵塞而不得不停机清理。污垢还会降低输水能力，增加泵的动力消耗，并间接引起腐蚀，同时有助于微生物滋生繁殖，抑制药物对微生物的毒杀。

（三）微生物的危害

微生物的新陈代谢过程，会产生大量的粘性物质，粘附在热交换器的表面，并不断粘聚悬浮物、结垢物及腐蚀产物形成污垢。因为微生物常常会迅速大量繁殖，所以粘泥的危害也往往会短时间内出现迅速恶化，还会使水发臭。许多微生物的新陈代谢过程直接或间接引起腐蚀。如铁细菌可溶性的二价铁变为不溶性的三价铁，增加铁溶出的速度；硫酸盐还原菌的生命过程把硫酸盐还原为硫化物，使金属受到严重腐蚀。〔2〕

四、中央空调循环水水质处理的好处

1.保护设备、延长使用寿命：可以除锈防锈，避免设备腐蚀损壞，特别是经预防处理后，使设备使用寿命延长，投入缓蚀剂后可使腐蚀速度下降90%。

2.减少事故发生、改善制冷效果：可杀菌灭藻、去除污泥，使管道畅通、水质清澈，同时防垢，提高冷凝器、蒸发器的热交换效率，从而避免高压运行、超高停机现象，提高冷冻水的流量，改善制冷效果，使系统安全高效运行。

3.节约用电用水并节约燃料：除去水垢和阻止水垢的形成，提高热交换效率，从而减少电能和燃料的消耗，而且水处理还可减少排污，从而提高循环水的利用率，一般可节约用水60%以上。

4.为用户节约大量维修费：未经处理的中央空调，则会出现管道堵塞、结垢、腐蚀，超压停机直至发生事故，如主机因腐蚀泄漏、溶液污染，则需更换铜管，更换溶液，维修主机，一般需维修费20～40万元，而经过处理后，既可减少维修费用，又可延长设备使用寿命。

5.符合国家环保要求：经过水质稳定技术处理后的循环水质能达到国家环保要求的排放标准，可直接向外排放，这样既可为业主节约费用，又保护生态环境；同时空调系统所供应的冷暖气清新优质、不含军团菌，有利于使用者的身体健康。〔3〕

五、中央空调循环水水质处理的方法

中央空调水处理的方法可分为传统、现代和新近开发方法。

（一）中央空调循环水传统、现代处理方法endprint

1.树脂交换。

直接将循环水变为软水，很少用于处理冷却水。效果虽然理想，但在实际应用中存在两个问题：软水的PH值在6左右，属酸性，对管路腐蚀严重；冷却水每天需补大量水，树脂交换处理的出水量受限制，若用其处理冷却水，则造价昂贵，基本都用树脂交换处理冷冻水。

2.电子除垢仪。

通过破坏结晶格起作用。每个用户几乎都会安装电子除垢仪，在小量补水（每日几吨或十几吨）时，有一定效果，当补水量较大时，经实践证明无明显效果，60～70% 的市场已经放弃了电子除垢仪。

3.化学水处理。

通过化学反应生成沉淀物，去除Ca2+、Mg2+等离子。

4.杀菌灭藻。

水冲洗后想循环系统加入杀菌剂，清除循环水中的各种菌藻。

5.预膜缓蚀。

投入表面预膜剂，在金属表面形成致密的聚合高分子保护膜，以起防蚀作用。

6.粘泥剥离。

加入粘泥剥离剂，将管道内的生物粘泥剥离脱落，通过循环将粘泥清洗出来。

7.日常养护。

日常养护就是对系统循环水处理，通过加入阻垢缓蚀剂，避免金属生锈，并防止钙镁离子结晶沉淀；同时间歇式的加入杀菌灭藻剂，控制循环水中的菌藻。并定期检验与监控水质。这是一套非常成熟的循环冷却水化学水处理技术。该技术核心是向水中投加水质稳定剂——包括分散剂、阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等，通过化学方法，使水中结垢型离子稳定在水中。其原理是通过螫合、络合和吸附分散作用，使Ca2+、Mg2+稳定地溶于水中，并对氧化铁、二氧化硅等胶体也有良好的分散作用。同时，能在金属表面形成保护膜，阻止腐蚀性离子的浸入，对设备表面起到缓蚀效果；并且具有优良的粘泥剥离和抑制菌藻繁殖的效果。这样就可以减少中央空调清洗次数，延长设备的使用寿命。〔4〕

（二）中央空调循环水新近开发的处理方法

1.“环保型”中央空调水处理复合剂。

以毒性极低的钨酸盐为缓蚀剂，复合有机羧酸盐、铜缓蚀剂、分散剂进行协同处理，利用 “协同效应”和 “溶限效应”复配恰当比例，能达到优良的缓蚀处垢效果。复合剂无毒、无公害，符合水处理剂向 “低毒、高效”发展的方向。

2.磁化处理。

利用磁场效应对水进行处理，方法为冷却水通过永久性磁铁的磁场，切割若千次磁力线后成为 “磁化水”。在 “磁化水”中产生的晶体不形成水垢，而是无定型粉状，不会粘附在管壁或物体接触表面，再通过定期排污去处理。

3.静电水处理技术。

静电水处理设备分为两类：一类是静电除垢仪，利用高压静电场进行水处理；另一类是电子水处理仪，水流经低压静电场，与电极接触，水中大量电子被激励，达到处理的目的。静电水处理属于物理方法，与化学药剂方法不同，基本上不是靠改变水中离子成分达到水处理目的，而是通过高压或低压静电场的作用，改变水分子结构或改变水中的电子结构，致使水中所含阳离子不致趋向器壁，更不致在器壁聚集，从而达到防垢除垢目的。对于器壁上已有的老垢，静电除垢器可释放少量氧，破坏垢分子之间的电子结合力，改变其晶体结构，使坚硬垢变为疏软垢，同时增大了水分子的偶极矩，使它与盐的正负离子的水合能力增大，提高水垢的溶解速率，这样老垢就逐渐剥蚀，乃至成碎屑、碎片脱落，达到除垢目的。电子水处理去垢的机理是由于被处理水的分子中含有大量被激励的电子，它们对垢分子有破坏作用，使器壁积垢逐渐剥蚀、溶解直至清除。

4.高频电磁场法。

通过向水中施加高频电磁场而使水得到处理它可起到防垢、除垢、缓蚀、杀菌灭藻作用，其机理的研究还未见报道，据认为高频电磁场可击破水中微生物的细胞壁，使原生质流出而导致其死亡；对其缓蚀功能有认为减轻了结垢从而减缓了由结垢引发的腐蚀形态。高频电磁水处理仪由电子发生器和电子充电器组成。电子发生器产生的高频电磁信号，通过电子充电器作用于水中而达到处理目的。

5.超声波法。

超声波法可以作为水处理的一种辅助方法，有人认为超声鼓泡爆裂产生的冲击力可击碎 CaCO3 晶体使其长不大，从而起到缓蚀作用。超声波法进行水处理的机理尚不清楚，其水处理方法的研究还处于初级阶段。

6.联合法。

联合法就是将几种方法联合起来使用。在静电水处理器上配备超声波发射器，向水中发射超声波，超声能和电场协同作用，除垢和杀菌作用尤佳，但这方面的报道很少。

7.被膜加药罐。

被膜加药罐处理循环冷却水是国内从 80 年代发展起来的。它的原理是当循环水通过装有固体硅酸盐被膜缓蚀剂（简称被膜剂）加药罐时，被膜剂缓慢溶解于水中，在設备、管道内表面金属上生成一层微薄而坚硬的保护膜。这种膜可促使阴极极化，从而防止金属化学腐蚀和电化学腐蚀。由于膜能隔离金属表面与水的直接接触，水中折出的钙、镁、铁等化合物很难沉积于金属表面，从而防止了结垢，被膜剂溶于水后，对于结垢的设备、管道有除垢作用，还可防止藻类生长和污泥附着。〔5〕

六、结束语

针对中央空调系统的特点和实际情况，选择适宜的水处理药剂，摸索出一条简便且适合现场情况的粗放式的管理模式，具有十分重要的现实意义。它可以有效的控制设备的腐蚀和结垢，延长设备的使用寿命，减少维修工作量，提高制冷效率，满足工艺生产的需要， 使中央空调循环水系统在优质、低耗、绿色环保状态下运行。

参考文献：

[1]张凤仙.中央空调循环水处理[EP/OL].http：//www.tjint.com， 2007-12-14.

[2] 叶伟武.中央空调加药水处理[J].浙江制冷，2007（4）.

[3]佚名.中央空调清洗与循环水处理[EP/OL].http：// schui.bokee.com， 2006-3-28.

[4] 王雅珍. 中央空调、工业冷却循环水水处理技术要点.北京房地产，2005（7）.

[5] 王岩.中央空调水处理方法[J].暖通空调，2006（5）.endprint