中央空调循环水系统一般分为三部分,即循环冷却水系统、冷冻水系统、采暖水系统。循环冷却水多为开放式,冷冻水与采暖水为封闭式。目前,高层建筑或封闭式厂房的冷冻水与采暖水多为同一系统,这三套循环水系统各有特点,但存在同一问题是结垢、腐蚀和生物粘泥,如不进行适当的中央空调水处理,势必会引起管道堵塞,腐蚀泄漏、传热效率大为降低等一系列问题,影响整个空调系统正常工作。
中央空调水系统在运行中会有水垢、淤泥、铁锈等腐蚀产物和藻类生物粘泥产生,这些污垢沉积在换热器表面,严重影响中央空调的制冷效果和使用寿命,因此,中央空调水处理对改善中央空调制冷效果、节约能源,抑制设备腐蚀,延长机组使用寿命具有现实意义和实用价值。 中央空调循环水系统一般由敞开式冷却水系统和封闭式冷冻水(媒水)系统组成。冷却水系统的一个特点是蒸发后,在短时间内冷却水的浓缩倍数就会迅速增高,故空调冷却水系统除存在一般冷却系统存在的菌藻腐蚀外,其突出的一点就是极易结垢。因此在中央空调运行时,需每周定期在循环冷却水中投加缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂。
媒水系统的特点是水质不会浓缩产生恶化,在热媒水系统,主要就是热交换器可能存在结垢现象。媒水系统主要是腐蚀问题,有时候媒水系统的水量呈铁锈色,说明系统有腐蚀现象。通过中央空调水处理,延长设备使用寿命,延缓腐蚀,减少结垢,提高机组的工作效率。冷(热)媒水采用定期投加缓蚀阻垢剂的方式处理。
现中央空调水系统的用水分为三类,即未经过任何处理的自来水、软化水和去离子水。自来水硬度和碱度是造成结垢的罪魁祸首,软化水虽然免去了结垢问题,却加重了腐蚀,这种现象会随着时间推移而显露出来,去离子水中虽然不存在结垢性离子和腐蚀性离子,但却并未除去水中的溶解氧,初始时,腐蚀速度较慢,随后就有一 渐进加速过程,最终会导致同前两种水一样的红水现象(封闭式系统)。
中央空调循环冷却水基本使用自来水。多年来,由于水系统结垢和腐蚀造成机组功能下降、使用寿命降低、能耗增加,业主长期处于设备管线维修的局面。为改变这种状况,水磁化器(电子除垢仪)被引入中央空调水处理系统。但实践证明,使用这种设备处理能力有限,不成功的报道很多。而工业水处理技术引入中央空调水处理后非常成功.
中央空调水处理 就是向冷却水和冷冻水中加入化学药品 — 水处理药剂,水处理药剂中含有缓蚀剂,可起到控制腐蚀、保护机组的作用;含有阻垢剂,可防止结垢;含有杀生剂,能防止微生物、藻类生成。在中央空调冷却水系统和冷媒水系统经常投加各种中央空调水处理药剂 ,如缓蚀阻垢剂、分散剂、杀菌剂,使水中的结垢性离子稳定在水中,其原理是通过螯合、络合和吸附分散作用,使钙镁离子稳定地通过螯合物络合溶于水中,并对氧化铁、二氧化硅等胶体有良好的分散作用。由于缓蚀剂在金属表面形成不溶于水或难溶于水的保护膜,阻碍金属离子的水合反应或溶解氧反应,而抑制腐蚀反应。此方法是目前工业循环水处理、中央空调水处理使用最为普遍的一种方法,实践证明了是有效又经济的方法。
中央空调水处理过程中,根据水质分析来调整浓缩倍数:由于循环水在冷却过程中,影响水的蒸发和空气与水之间热传导的因素很多,所以往往根据水平衡计算的浓缩倍数与实际浓缩倍数之间有一定的差异。因此,必须采用补充水和循环水的水质分析值来确认浓缩倍数,如果仅采用单一的离子来计算,会引起较大的误差。所以最好采用补充水和循环水的电导率、钙硬度及氯离子浓度的平均值来计算浓缩倍数。根据计算的浓缩倍数,然后通过增加或减少排污水量的方法,来维持浓缩倍数在目标范围内。
中央空调水处理后的效果
(1)明显改善制冷效果,减少事故发生:中央空调水处理可杀菌灭藻,去除污泥,使管路畅通,水质清澈。同时提高中央空调冷凝器,蒸发器的热交换效率,从而避免了高压运行,超压停机现象,提高了冷冻水流量,改善了制冷效果,换热器进出的温度差提高1-2℃,冷媒水温度下降2-4℃,制冷效果提高10-30%,使系统安全高效运行。
(2)大幅度节约能源,减少成本:中央空调水处理在去除水垢,阻止水垢形成,提高热交换效率的同时,减少了电能或燃料的消耗。节约能源10-30%以上,中央空调水处理后还可以减少排污量,提高了循环水的利用率。从而,减少了生产成本。据测算一幢大楼每年可节约电费几十万元。如一房间,在中央空调水处理前,降至设定温度需十分钟;而中央空调水处理后,降至设定温度仅需七分钟,则压缩机可少工作三分钟,从而节约用电30%。目前我国的现状是:大量的空调制冷效果不好,以至延长压缩时间,浪费电力,通过中央空调水处理可使空调恢复正常制冷效果,缩短压缩时间,节约用电10-30%。一毫米的水垢将使机组制冷量降低20%-40%,同时使冷凝器压力升高,导致电机负荷增加,多消耗电能20-30%。若机组容量为100万大卡,设备能效比为3.2kw/1万大卡,平均负荷80%,一年运行10个月共5000小时,则一年需多耗电:100×80%×3.2×5000×(10-30)%=12.8-38.4万度,以每度电0.8元计,每年浪费的电费有10.24-30.72万元(溴化锂空调机组浪费的是燃料费)。此浪费是巨大而无形的.
(3)保护设备,延长使用寿命:中央空调水处理可以防锈、防垢。避免设备腐蚀、损坏,特别经预防处理后,使设备使用寿命延长一倍。投入缓蚀剂以后,可以使设备系统腐蚀速度下降90%,消除冷媒水系统“黄水”现象。
(4)大量节省维修费用:未经中央空调水处理而运行,会出现设备管路堵塞、结垢、腐蚀、超压停机甚至发生故障。如:运行系统因腐蚀泄露,产生溶液污染,则需要更换热装置和溶液,中央空调主机维修费一般需要20-50万元。中央空调水处理后,即可减少维修费用,又可延长设备使用寿命,为用户创造更好的经济效益。
(5)环保排放、有益健康:中央空调清洗和缓蚀阻垢、杀菌灭藻中央空调水处理后,水质清澈,杀灭空调水系统中对人体危害极大的军团菌,使中央空调所供的冷暖气清新、安全,有利于使用者的身体健康。
我国主要化学水处理剂
1、缓蚀剂
作为水介质的缓蚀剂有很多(XII),如铬酸盐、锌盐、磷酸盐、硝酸盐、硅酸盐等。随着环保要求的提高,已在冷却水中大量使用有机磷酸盐,如氨基三叉三二膦酸( ATMP)、羟基乙叉二胫膦酸( HEDP)、乙二胺四甲叉四膦酸( EDTMP)等,还有有机磷酸酯,如三元醇磷酸酯、六元醇磷酸酯等,专用于铜的缓蚀剂是琉基苯骈噻唑和苯骈三氮唑。钼酸盐和钨酸盐作为缓蚀剂最近开始进行推广应用。芳香唑类是用于铜及其合金的缓蚀剂,主要是琉基苯骈噻唑和苯骈三氮唑。
2、阻垢剂
有机膦酸、低分子量丙烯酸聚合物和共聚物的采用,是对无机阻垢控制的重大突破,有机多元膦酸既是一类阴极型缓蚀剂,也是一类非化学当量阻垢剂,具有明显的溶限效应和对钙、镁、铜、锌等离子的螯合能力以及与其它药剂的协同效应,因此目前大量用于水处理中。
水溶性聚合物是作为阻垢分散引入处理配方的,70年代以来逐渐由均聚物演变成二元共聚物,并进一步开发了二元共聚物、四元共聚物,这是80年代以来研究开发中最活跃的领域。
到目前为止,水溶性聚合物的开发可归纳为以下几类:
(l)均聚物:聚丙烯酸、聚马来酸等,其主要性能是对碳酸钙有抑制分散作用。
(2)二元共聚物:丙烯酸/马来酸或丙烯酸/丙烯酸羟烷基酯共聚物等。除能抑制碳酸钙外,还有优良的抑制磷酸钙垢的能力。
(3)带强性基团的二元共聚物:磺化苯乙烯/马来酸共聚物,丙烯酸/2-丙烯酰胺/2-甲基磺酸共聚物及丙烯酸/3-烯丙醇基-2-羟基丙基磺酸共聚物等。能阻磷酸钙、磷酸钙垢,对锌离子有稳定作用,对氧化铁和粘泥分散性能好。
(4)新型三元或四元共聚物:丙烯酸/磺酸/非离子三元共聚物,丙烯酸/丙烯酰胺/丙烯酸羟烷基酯共聚等。主要特点是价格低,性能好,有的还有特殊作用,如能稳定锰离子等,主要是阻垢,甚至可参与缓蚀。
目前我国在含磺酸基共聚物的开发上进展较大,对含磷聚合物的开发也初见成效。
3、杀生剂
磷系水处理技术的关键是控制菌藻的滋生。因此杀生剂的使用有重要意义。国内现已生产的冷却水用杀生剂品种中, NL-4属氯酚类,由于毒性大,应属逐渐淘汰之类。而克菌强和溴类杀生剂是性能较好的杀生剂。它具有广谱性,杀生速度也较快。杀生剂有两种类型,一种是氧化型杀生剂,另一种是非氧化型杀生剂。
氧化型杀生剂最常用的是氯气。据全国16家大化肥厂统计,全年杀生剂用量为915吨,其中液氯为752吨,占82%。但是液氯的使用已引起很多用户的疑虑,一方面是因为液氯需用钢瓶运输,使用有很多安全总是另一方面氯气在碱性水处理中效果不佳,另外氯与水中的微量有机化合物可能生成二 唑等致癌物,帮应用在逐渐下降。这样,一些比较安全的氧化型杀生齐相继得到广泛使用,如二氧化氯、二氯异氰尿酸钠、次氯酸钠等。
溴的化合物作为新型杀生齐现已引起国内水处理界的注意。溴类杀菌灭藻剂也是一种氧化型杀生剂。常用的溴杀生剂有:卤化海因:溴氯二甲基海因(BCDMH)、二溴二甲基海因(DBDMH)、溴氯甲乙基海因(BCMEH)、二氯二甲基海因(DCDMH)等,国外80年代就大量使用,中国则刚刚开始生产这类药剂。
非氧化型杀生剂:主要是二硫氰基甲烷和洁尔灭,这两种杀生剂目前使用范畴较大,使用效果也颇佳。但前者的缺点是在碱性水处理中效果不好,后者有大量泡沫产生。
戊二醛是另一种国内开始使用的杀生剂。并很可能会得到较为广泛的应用。
克菌强是美国Rolm-Hass 公司开发进入中国市场的杀菌剂,主要成分为异噻唑啉酮类,它是一种高效、广谱杀生剂。
我国自70年代以来用臭氧进行自来水消毒和处理工业废水(炼油、印染、胶片制造等废水)也取得了一定进展,但由于成本等原因在冷却水处理方面尚未开展工作。
4.无机凝聚剂
作为低分子的无机絮凝剂,硫酸铝、硫酸亚铁和三氯化铁在水处理中仍具有较大的市场。
近年来无机高分子絮凝剂发展迅速,目前主要品种有聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAs)、 聚合硫酸铁(PTS)和聚合氯化铁(PFC)几种。前三种国内外都有定型产品,聚合氯化铁尚处于研制开发阶段。聚合氯化铝是上述产品中技术最成熟、市场销量最大的一种。
复合型无机高分子絮凝剂是近年来开发的,复合品种很多,如阴离子复合型(如PAC中引入硫酸根,引入氯根等)、阳离子复合型(如PAC中引入三价铁离子等)、多种离子复合型(铁、硫酸根、氯根的复合等)、无机-有机复合型(PAC与聚丙烯酰胺复合)等。
5.有机絮凝剂
絮凝剂一般指有机水溶性高分子化合物,我国主要品种是聚丙烯酰 ,品种有阳、阴和中性三种,形态有胶体、干粉。全国总生产能力约6万吨。
6.其它
除上述水处理剂外,我国还生产一系列与水处理技术配套的药剂,主要有清洗剂、予膜剂、消泡剂、杀生增效剂、酸洗缓蚀剂、原水预处理用的絮凝剂等。这些药剂大多是复配产品,根据目前使用来看效果都很好。例如清洗剂,有开车前用的清洗剂,也有不停车情况下的清洗剂。予膜剂有六偏磷酸钠与硫酸锌的配方,也有将运行的水处理剂加大浓度至10-30倍用作予膜剂的。消泡剂和杀生增效剂大多是各种表面活性剂的复配物。酸洗缓蚀剂有用于盐酸、硫酸,也有用于硝酸、氢氟酸的。