中央空调冷却水系统处理必要性和措施
传统的中央空调水系统中，冷媒系统主要是冷冻水循环系统和冷却水循环水系统，出问题最多的也是水系统部分，特别是水系统的水质问题，往往影响着整个系统的运行和使用寿命。在水系统中，受外界影响最大的就是冷却水系统，由于在中央空调空调系统中，冷却水系统中大多采用的是开式系统，在开式系统中，由于温度、灰尘等影响，使冷却水在一定的温度的作用下，冷却水水质在时间不更换的情况下，冷却水水质会逐渐变成酸性。这样的酸性水严重影响了系统管道、设备、阀门等使用寿命。
空调冷却水系统的循环水处理一直是人们争论和探讨的问题。目前国内现状:
①不进行处理或采取简单地排污来控制结垢或腐蚀。 ②对补充的水进行软化来控制冷却水水质。
③冷却水系统增设静电水处理器来防垢、除垢、杀菌和灭藻。
④在冷却水系统中投加药剂(阻垢、缓蚀、杀菌、灭藻)来控制结垢、腐蚀和微生物的繁殖。
在实际工程中，由于冷却水水质不合格而造成制冷系统性能下降甚至停机也不鲜见。研究表明,中央空调冷却水中含有大量的军团病菌,且容易以水雾、水珠的方式通过空气传播,危害不可忽视。另外,中国南北地域跨度广泛,南方、北方水质也不一样,特别是在非洲这样环境条件相对恶劣的地区，更有必要针对不同的地域环境采用不同的水处理方式,寻找一种更合适的、更经济的冷却水处理和控制方案。 一、冷却水水质标准
中央空调系统的冷却水系统由冷凝器、冷却塔、冷却泵、冷却水管路以及过滤器等组成。开式冷却水系统的水质标准应根据冷却塔的结构形式、材质、工况、污垢热阻值、腐蚀率及所采用的水处理配方等因素综合确定。为改善冷却水水质,必须在管路上设置有效的水质控制和处理装置。开式冷却水处理水质必须符合《工业循环冷却水处理设计规范》(GB500050)及有关规范对水质的要求。由于开式冷却水系统会发生一定量的蒸发和飘逸损失,所以要定期或自动补水(补水量一般为1.2%～1.6%)。冷却水补水的水质要求,一般要比冷却水水质的要求还高(见表1)。
表1中央空调冷却水和补给水的水质标准
从表1可以看到,冷却水水质的几项指标比地下水水质标准
(GB/T14848293)的Ⅱ类标准还要高,而补给水的水质标准甚至达到了Ⅰ类标准,说明冷却水质要求是比较高的。如果直接用地下水作为冷却水,由于地下水水温较低且稳定,所以尽管能节能,但冷却水的高硬度将使冷凝器的污垢系数增大,在冷却量不变的情况下,冷却塔处理的水量反而会增大。 二、冷却水系统存在的问题 1、结垢
冷却水补水一般采用自来水,有的机组为了节能采用深井水,不管是自来水还是井水,都有一定的硬度。如果是井水,硬度会更高一些。另外,有些地区
的水源如是经过石灰岩岩层,水的硬度就会相应的增高。冷却水系统产生结垢的另外一个原因是水温是动态变化的,特别是在负荷波动比较大的情况下,水温的变化会加速水垢的形成。硬度很高的冷却水运行一段时间后,会在冷凝器换热铜管中或水管中产生大量水垢,这主要是水中的重碳酸钙发生如下反应所致。 Ca(HCO3)2 vCaCO3+CO2+H2O(1)
为了防止冷却水系统结垢,目前多采用电子处理方法(包括静电处理、电磁极化、高频电场磁化等)。但是,如果电磁水处理器的安装数量及安装位置设计的不合理,会对水系统产生严重腐蚀,这种负面作用远远大于正面作用,对空调设备及水系统造成严重的危害。 2、腐蚀
冷却水系统发生的腐蚀多属于电化学腐蚀,影响冷凝器或管道内壁腐蚀的因素有水的溶解氧、pH值、各离子含量等。 阳极:FevFe2++2e,
阴极:1/2O2+H2O+2ev2OH-(2)
阴阳两极反应所生成的Fe(OH)3就是通常所生成的铁锈,而一般肉眼看见的的铁锈是Fe2O3·nH2O,也叫含水氧化铁。如果冷却水系统中的冷凝器是铜管,当水中存在有Cu2+时,即使其在水中的浓度很低,但它是阴极反应的去极化剂,因而对腐蚀有明显的促进作用。
阳极:FevFe2++2e阴极:Cu2++2evCu(3)
随着Cu2+浓度的增加,腐蚀反应加剧,最终使铜管腐蚀穿孔。一般情况下,如果加入缓蚀剂(钝化剂),或通过电磁处理,是可以解决腐蚀的问题的,即腐蚀
的问题不是很严重。 3、污泥和藻类
由于冷却水温度合适,容易滋生大量的细菌、微生物及藻类。目前,很多冷水机组所安装的除污器都是Y型过滤器,装在冷却水泵入口前的立管上。这种Y型过滤器,只能捕捉设备运行初期的建筑垃圾,防止这些垃圾进入冷凝器,不能在日常运行中捕捉细小水垢和锈垢,因此会引起冷凝器积垢、积泥和其他杂质。另外,目前很多单位的中央空调冷却水系统最低处都没有安装快速排污阀,部分单位还用封堵塞住了这些排污口,其实这种做法是错误的,易使制冷机组内积聚污泥和杂质,影响热交换效率。凡采用电磁水处理的冷却水系统,都要安装排污管道,进行连续排污,排污量可控制在循环水量的0.5%～1.0%左右。开式循环冷却水系统,须要设置过滤器,过滤器的过滤能力,根据当地大气的含尘量等情况,可考虑按循环水量的1%～5%或结合实际情况来选择,以获得较好的处理效果。对其他新安装的冷却水系统或已完全除垢的冷却水系统,也可以每1～2周排污一次。 在非洲这样常年使用的环境中，冷却水定期排污就显得尤为重要。 三、冷却水水质常用处理技术
为了使制冷机组正常运行以及消除冷却塔内细菌滋生的问题,必须对冷却水系统和水质进行严格的控制和管理。目前,对冷却水系统,除了少量不进行处理或采取简单地排污来控制结垢或腐蚀外(不投药运行方式,从表面上看,短时间未见有什么严重的问题。其实,2～3年后,造成的后果会明显的暴露并带来不可挽回的严重事故。如单采取排污,则必须频繁进行,严重浪费水资源)。绝大部分工程对水质的处理技术可以分为两大类(见表2)。一种是药物处理+过滤+定期排污方式,另外一种方式是电磁(包括静电、电子)处理+过滤方式。其中后者主
要包括电磁水处理器、静电水处理器、电子水处理器和高频电子水处理器等几类(有时也统称为电子水处理器)。药物处理方式属于成熟的水处理方式,在冷却水水质处理中比较多见,能杀菌、缓蚀、延缓结垢,但也存在运行费用高、操作麻烦等缺点。电子水处理方式是一种新兴的水处理方式,运行费用少,操作简单方便,但也存在初投资高、技术不成熟等问题。 表2中央空调冷却水水质常见的处理技术
表3广州某科技大厦冷却水处理器概况
四、工程案例
广州市某科技大厦位于天河区中心,装备了3台大型螺杆式冷水机组。原来的药物处理方式投资大,运行费用大,管理不方便。由于该科技大厦中央空调冷却塔位于闹市区,为了更好地控制冷却水水质,物业管理公司决定对冷却水水质管理和控制方式进行改造。改造的基本思路是以电子水处理为主,以药物处理方式为辅。即平时以电子除垢器(见表3)来防止水垢生成,由药物来处理铁锈及细菌滋生问题。清洗标准可采用HG/T2387292《工业设备化学清洗质量标准》
中央空调冷却水处理必要性及措施
