暖通空调制冷水处理系统存在的问题及设计要点

暖通空调制冷水处理系统存在的问题及设计要点

陆文侃

广东鸿宇建筑与工程设计顾问有限公司肇庆分公司

摘  要：由于暖通空调系统的复杂性及专业性较强，在长期使用后均会出现一些结垢或腐蚀现象，严重影响了暖通空调的正常使用。本文结合暖通空调结构特点，分析了制冷水处理系统中存在的普遍问题，同时提出了相应的设计要点，希望能够对改善系统结构具有借鉴和参考价值，进一步完善针对闭式循环和敞开式循环的空调系统设计方案，预防并有效解决水处理系统结垢和腐蚀问题。

关键词：暖通空调；制冷技术；水处理系统；普遍问题；设计要点

伴随国民经济高质量发展，终端用户对居住环境的舒适性要求越来越高，暖通空调(HVAC)在商业和民用层面的普及和应用比例越来越大[1]。暖通空调制冷水处理系统通常是闭式循环水系统，也有少数敞开式水系统，但是二者均存在结垢和腐蚀问题，严重影响了暖通空调的使用寿命。基于此，深入研究暖通空调制冷水处理系统存在的问题及设计要点是非常有必要的。

一、暖通空调制冷水处理系统存在的普遍问题

（一）闭式循环制冷水系统腐蚀问题

闭式循环水系统很难完全规避腐蚀现象，这种腐蚀并非在结垢时产生，而是伴随暖通空调使用周期延长，逐渐在管道内壁产生结垢，同时伴有腐蚀现象。暖通空调的制冷水系统中，水量大、水温低，设备换热时管体表面出现巨大温差，温度骤降而产生凝结。故而，制冷水处理系统无法像蒸汽锅炉的炉水那样蒸发。加之制冷水处理系统的补水量偏低，溶解氧及含盐量较高时腐蚀现象难以避免。

（二）敞开式循环制冷水系统结垢和腐蚀问题

敞开式循环制冷水系统结垢和腐蚀问题较为普遍，尤其在清洗冷却塔时经常能够发现，经过整个夏季运行后，冷却塔内部的多台电子水处理仪器不堪重负，凝结在冷却塔填料上的大量碳酸盐水垢难以清理，通常厚度可达到20—50μm，水管道进出口内壁也会发生明显的氧化铁皮，实则均为结垢并已经产生腐蚀的问题[2]。若这些长期隐匿在冷却塔中的水垢和氧化铁皮未能及时清除，那么也容易在循环使用中带入制冷水系统设备内部，从而造成堵塞冷凝器的严重问题，已经严重危害到循环制冷水系统的使用寿命。

二、暖通空调制冷水处理系统设计要点

（一）详细收集整理水质资料

暖通空调因制冷水处理系统的水源不同，所采取的治理方案也迥然有异。故此，必须注重对暖通空调使用区域的水质资料调查，通过详细收集整理水质资料来判断水源特点，如：水质硬度、溶解氧、pH值、溶解固形物占比、氯离子浓度占比、含盐量占比等等。这些客观的水质资料信息，可以协助暖通空调工程设计，进而改善冷水处理系统的水质，对腐蚀或结垢现象形成充分预判，为后期维护提供客观的基础数据。最后根据水质特点，来甄选暖通空调制冷水处理系统相关设备的材料和材质，确定系统中管道、阀门、设备、水泵等基础设备的选材范围和抗腐蚀性能，以便达到适应水处理方案的基本要求和标准，并防止冷水处理系统出现严重腐蚀及结垢问题。

（二）化学处理方案

空调冷水处理系统，首先应适当增设自动加药设备，从而对水处理系统中出现的结垢和腐蚀逐一排解。对系统实行自动加药属于化学水处理方法，单一采用钠离子交换器制取的软化水，通常情况下只能预防水处理系统内部存在的结垢，而很难预防系统中产生腐蚀现象。由于暖通空调冷水处理系统的水源多来自腐蚀性较高的自来水，导致水中碳酸氢钙形成阴极性缓蚀剂。即便是自来水经过软化pH酸碱度改变，但伴随系统运行周期延长硬度成分去除，水中原有的天然缓蚀剂“碳酸氢钙”也随之流失，加之钠离子交换器的软化水含盐量增加，单一采用钠离子交换器制取软化水并不足以预防腐蚀[3]。加入化学药剂虽然可以预防腐蚀，但是钠离子交换器产生的再生废盐液同样具有污染性，而采取化学复合药剂才是最佳处理方案。结合循环冷水系统的内部结构特点来选用化学药剂，相应的运行费用也可以适当缩减无疑是值得推广的环保技术。

（三）物理处理方案

以物理方法进行水处理，如使用高频电子除垢仪或磁水器等装置，可以在一定程度上减少暖通空调制冷水处理系统结垢比例。磁水器是通过高分子银离子对经过这个作用场的水源加速冲击，从而达到重组水分子的作用，经过水经磁场处理后水质相对硬度下降，水中残留的微生物和细菌缩减，故而结垢和腐蚀情况得以缓解。

高频电子除垢仪根据水质情况来调节频率，流经水处理系统的水源始终处于同频共振磁场作用下，管内原有的大缔合状态被打断，离解成活性较强的单个水分子，抑或是小缔合体状态水，所以物理结构特性产生了偶极矩的水分子，溶解于水中的盐类正负离子被单个水分子包围，可以有效降低水分子的碰撞次数，故而管壁内很难形成结垢。对于已在管道壁上产生的老垢层，主要是CaCO3、CaSO4等垢分子形成网状结垢，高频电子除垢仪在电磁作用下增大水分子偶极矩，故而管壁上的附着力减小，垢层逐渐软化便可完全清除。因此，高频电子除垢仪对生物性、物理性、化学性产生的结垢问题均具有一定的预防清除效果。

除此之外，还可以使用ESEP铜基触媒防垢器，这种防垢产品不需要额外增加任何能源，其核心部件采用了触媒合金材料制造，有别于传统材料的结构工艺，通过7种具有不同电负件的余屋元素高温化合制成，通过严格特制各种元素的成分比例，可以在其内部形成取向一致的柱状晶体结构。那么流经此处的水源则会呈现出很强的向流体介质作用，在释放自由电子后促使流体介质产生极化效应。故而流体中存在的阴/阳离子不易结垢，同时能对已经结垢的部位逐渐溶解，也非常适合在水处理系统中广泛应用。

（四）预防性和自动化处理方案

在为防止制冷水系统受外界环境影响，而混入大量尘埃、细菌、二氧化硫、氮氧化合物、酸雨等污染，应尽量选用“化学药剂方法”。因为细菌或藻类结垢的繁殖速度很快，滋生于管壁或附着于设备上的结垢难以清除，仅使用物理方法很难达到预防腐蚀的效果。在空调管道内加入化学除垢剂，根据水垢的厚度按系统水容量的1%~3%进行调配，然后从冷却塔处加入，根据水垢的厚度以系统当中循环泵直接循环8~24小时即可。清洗完成后，排掉废液，用清水循环冲洗1-3遍，为了防止腐蚀生锈，可以加入钝化预膜防锈剂对系统进行预膜处理3~8小时后，系统转入正常运行即可。除此之外，也可以为水循环系统加入自动加药投放设备，这是一种定时、定量的自动化加药设备，可以在一定程度上减少对水处理系统的维护工作和人力投入。该设备可根据补水量，自动调试等比例的化学药剂，在水中PH值或水量下降时提前预警，而后自动添加等比例药剂，技术先进便捷且性价比高，是进一步提升制冷水系统处理效果的可行性技术方案。

结论

暖通空调制冷水处理系统存在的普遍问题主要是结垢和腐蚀，闭式循环制冷水系统腐蚀问题较为严重，而敞开式循环制冷水系统结垢和腐蚀问题都比较严重。暖通空调制冷水处理系统设计要点中，应详细收集整理水质资料，同时结合化学方式和物理方式对管壁内形成的结垢进行清除和预防，同时在预防性和自动化的处理方案下，提高对暖通空调制冷水处理系统的维护质量，达到预期的环保性能和节能效果，并进一步提高暖通空调制冷水处理系统的使用周期。

参考文献：

[1]郭金锻.探究建筑暖通空调水系统安装施工技术[J].四川建材,2021,47(03):177-178.

[2]王其进.商业写字楼中央空调水处理系统维护和保养对空调故障的影响[J].中国新技术新产品,2020(18):43-44.

[3]徐宏林.暖通空调空气处理系统的优化技术[J].自动化与仪器仪表,2018(09):205-207+211.