1中央空調(diào)循環(huán)冷卻水、冷媒水、熱水的水質(zhì)現(xiàn)象

1.1循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

中央空調(diào)系統(tǒng)的冷卻循環(huán)水是通過室外冷卻塔進(jìn)行熱交換的。在這一敞開式的系統(tǒng)中，一方面，未經(jīng)處理的普通水在循環(huán)系統(tǒng)中由于不斷地濃縮與受熱，c、M離子濃度越來越高，并逐漸轉(zhuǎn)化為堅(jiān)硬的Cac03等水垢附著在管壁及設(shè)備換熱面上；同時(shí)，由于通過冷卻塔與外界接觸，循環(huán)水中混進(jìn)大量空氣中的污染物、雜物、細(xì)菌、可溶性氣體等。隨著運(yùn)行時(shí)間推移(約3個(gè)月)，管壁上的水垢越來越多，加上循環(huán)水中混入的微生物和軍團(tuán)菌的產(chǎn)生從而加劇管道設(shè)備腐蝕。表現(xiàn)為換熱器效率降低，過水?dāng)嗝鏈p小，循環(huán)水水質(zhì)惡化，出現(xiàn)黃水和渾濁，甚至導(dǎo)致設(shè)備腐蝕穿孔。與此同時(shí)，循環(huán)冷卻水的結(jié)垢、腐蝕和微生物的繁殖是相互關(guān)聯(lián)的，污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蝕。而腐蝕物又形成污垢。要解決這些問題，必須綜合治理。

1.2循環(huán)冷凍水系統(tǒng)

循環(huán)冷凍水是封閉的系統(tǒng)，水質(zhì)盡管污染程度較低，但腐蝕程度卻很高，若該系統(tǒng)的水不經(jīng)高度殺菌及有效的防腐蝕處理，污垢及鐵銹就會(huì)導(dǎo)致濾網(wǎng)及盤管堵塞，從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)盤管的制冷或制熱量急劇下降，使空調(diào)系統(tǒng)的正常工作溫度無法保證。

1.3熱水系統(tǒng)

熱水系統(tǒng)的水質(zhì)普遍呈鐵銹色，其原因就在于氧氣隨水溫升高而大量析出，從而造成管壁及設(shè)備腐蝕。此外水溫升高還會(huì)造成Cac的大量沉淀，造成換熱設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重。

以上三個(gè)方面尤其是循環(huán)冷卻水的處理是一個(gè)國際性的難題。傳統(tǒng)的方式是進(jìn)行軟化處理和化學(xué)投藥。軟化水處理是將補(bǔ)充水經(jīng)過軟化處理后注入系統(tǒng)(通過離子交換樹脂來降低水的硬度)，這種方法只能在防垢方面起一定的效果，但微生物和軍團(tuán)菌類仍然需要通過投放化學(xué)藥劑才能根本解決。況且離子交換系統(tǒng)成本高，交換床穿透再生不易徹底，故而并非是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方式�；瘜W(xué)投藥方式在防垢除垢方面采用加酸穩(wěn)定重碳酸鹽，從而抑制Cac形成，或投加阻垢劑和分散劑。在防腐蝕方面采用添加緩蝕劑，提高冷卻水pH值，或用防腐涂料涂覆等辦法。在殺菌滅藻方面采用控制水質(zhì)，或采用殺生涂料及陰極保護(hù)、混凝沉淀等方法。

2物理水處理技術(shù)發(fā)展的必然

傳統(tǒng)的化學(xué)處理方式雖然能夠解決水的菌藻滋生和除垢防腐，但也存在著很多明顯的弱點(diǎn)。

1)化學(xué)藥劑投放程序繁多，配方復(fù)雜，不同環(huán)境中的系統(tǒng)處理配方要反復(fù)測試，效果難控制。

2)化學(xué)藥劑不能一次性根除菌藻及垢的產(chǎn)生，須常年清洗，存在清洗前設(shè)備效率下降，清洗時(shí)酸類損傷設(shè)備。

3)藥劑質(zhì)量不穩(wěn)定或失效，自控系統(tǒng)維護(hù)難，維護(hù)工作量大。

4)化學(xué)方法排放大量有害液體，造成環(huán)境二次污染。為此，人們一直期待有一種效果明顯、維護(hù)簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、環(huán)保的處理方式，物理技術(shù)代替化學(xué)技術(shù)成為一種歷史的必然。

3 20世紀(jì)物理技術(shù)的發(fā)展過程

物理技術(shù)的發(fā)展最初是以吸鐵石為基礎(chǔ)的磁場技術(shù)，其主要的功能是除垢防垢。磁場技術(shù)的終級(jí)產(chǎn)品是高頻磁場類產(chǎn)品。

3.1高頻磁場工作原理及存在的問題

高頻磁場類產(chǎn)品是利用電子線路產(chǎn)生高頻電磁場，使經(jīng)過除垢儀的水吸收高頻電磁能后原有的大締合體中的結(jié)合鍵被打斷，形成活性很高的單分子或小締合體狀態(tài)的水，增強(qiáng)了水的偶極矩，促進(jìn)了水對(duì)成垢物質(zhì)及其組份的作用，改變了ca2、Mg2離子的水合程度，從而改變CaCO3結(jié)晶方式，起到除垢防垢的作用。

高頻磁場能夠在一定程度上解決結(jié)垢對(duì)熱交換系統(tǒng)的困擾，但也因其原理上的缺陷而無法砌底地解決中央空調(diào)循環(huán)水的處理問題。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1)高頻磁場在一定程度上受到其他大功率電機(jī)的干擾，磁場效果不穩(wěn)定，必須采用屏蔽手段。

2)高頻磁場通過磁力線切割水流，要求水的流速通常在1.5m/s以上才有較強(qiáng)的磁力線作用，在流速較低時(shí)或空調(diào)機(jī)組在某些季節(jié)不是全部運(yùn)行時(shí)，總管水量會(huì)降低因而流速下降，磁場效果會(huì)受影響。

3)高頻磁場在殺菌滅藻、防腐蝕方面沒有科學(xué)的原理解釋和相關(guān)報(bào)道，也缺乏具體的測試報(bào)告。盡管一些樣本上都宣稱有這些功能，但其可靠性尚需進(jìn)一步證實(shí)。

4)高頻磁場產(chǎn)生的頻率一般為某一固定頻率，參數(shù)不能調(diào)節(jié)，對(duì)某些水質(zhì)應(yīng)用效果差。值得注意的是，高頻磁場作為20世紀(jì)70年代的技術(shù)，專利早已公開化，制造工藝簡單，成本較低，很多沒有開發(fā)能力的商家稍加包裝便可投放市場，造成目前高頻類電子除垢產(chǎn)品充斥市場，品種繁多、良莠不齊、價(jià)格混亂，嚴(yán)重?fù)p害了消費(fèi)者的利益。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，建立在電場技術(shù)上的高壓靜電克服了高頻磁場的部分缺陷，在除垢防垢效果上更穩(wěn)定，并有一定程度的殺菌滅藻功能。

3.2高壓靜電的工作原理及存在的問題

當(dāng)水偶極子通過水處理器的靜電場時(shí)，偶極子將按正負(fù)有序地連續(xù)排列，水分子偶極矩增大。當(dāng)水中含有溶解鹽類，這些鹽類的正負(fù)離子將水偶極子包圍，也將按正負(fù)順序排列于偶極子群中，使之不能自由連動(dòng)，也就不可能靠近器壁，從而防止水垢生成。另一方面，由于水分子的偶極矩增大，使它與同類的正負(fù)離子的水合能力增大，因水的極化作用，使水分子趕向器壁，使原有的老垢龜裂、疏松、逐漸溶解和脫落。同時(shí)，由于靜電作用水中會(huì)產(chǎn)生一些“自由”電子，這些“自由”電子被吸收后易生成和H2等物質(zhì)，這些物質(zhì)具有較強(qiáng)的殺菌減藻能力。高壓靜電技術(shù)同高頻磁場技術(shù)相比，除垢防垢效果更穩(wěn)定，并有一定程度的殺菌滅藻功能，但也有其不足。

1)電極與水通過絕緣層進(jìn)行保護(hù)，直接施加在水體上的電壓小，水體通過的電流也極其微弱，因而產(chǎn)生的活性氧有限，殺菌減藻能力難以提高。

2)采用上萬伏高壓，有較高的絕緣技術(shù)要求。

3)在防腐蝕方面沒有直接的作用機(jī)理。進(jìn)人20世紀(jì)90年代、以同濟(jì)大學(xué)研究的低壓電場技術(shù)為代表的全新物理水處理技術(shù)突破了原有技術(shù)的缺陷，在技術(shù)上更先進(jìn)，功效上趨于完善，解決了水處理上的除垢防垢、殺菌滅藻及防腐蝕的問題，是目前唯一能完全代替化學(xué)方法的物理水處理技術(shù)。

3.3低壓電場的工作原理及其特點(diǎn)

3.3.1防垢、除垢工作原理

1)水經(jīng)過水處理器后，水分子聚合度降低，結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，產(chǎn)生一系列物理化學(xué)性質(zhì)的微小彈性變化，水分子的偶極矩增大，極性增加，因而增加了水的水合能力和溶垢能力。

2)水中所含鹽類離子如Ca2+、Mg2+受到電場引力作用，排列發(fā)生變化，難于趨向器壁積聚，從而防止了水垢生成。

3)特定的能場改變CaCO3結(jié)晶的過程，抑制堅(jiān)硬的方解石產(chǎn)生，提供產(chǎn)生松軟文石結(jié)晶的特定能量。

4)水中懸浮粒子及膠體處理后其表面Zeta電位發(fā)生變化，趨于沉淀析出，沉淀被水流沖走或排污去除。

5)處理后水中產(chǎn)生活性氧�；钚匝鯎诫s結(jié)晶過程，加速膠體脫穩(wěn)。對(duì)于已結(jié)垢的系統(tǒng)，活性氧將破壞垢分子，改變其晶體結(jié)構(gòu)，使堅(jiān)硬老垢變?yōu)槭杷绍浌�，�?dǎo)致積垢逐漸剝落，乃至成碎片、碎屑脫落，達(dá)到除垢的目的。

3.3.2殺菌、滅藻工作原理

低壓電場用于微生物(如菌藻)滋生水質(zhì)的凈化處理，其原理在于水流經(jīng)水處理器時(shí)，水中細(xì)菌和藻類的生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化，生存條喪失死亡。具體表現(xiàn)在三個(gè)方面：

1)改變生物生存的正常電場強(qiáng)度，可改變或影響細(xì)菌(如E.Coil)的生理代謝，如基因表達(dá)程序、酶活性等，使細(xì)菌生存反常，這是導(dǎo)致細(xì)菌死亡的原因之一。

2)外電場破壞了細(xì)胞膜上的離子通道，改變了調(diào)節(jié)細(xì)胞功能的內(nèi)控電流，從而影響細(xì)菌的生命。含菌液體渡過強(qiáng)電場，致使變化電流通過液體，在導(dǎo)電通路上的細(xì)胞被高速運(yùn)動(dòng)的電子沖擊致死，達(dá)到滅菌的目的。

3)電場處理水過程中，溶解氧得到活化，產(chǎn)生0，一、OH、H2以及02等活性氧，活性自由基對(duì)微生物機(jī)體可產(chǎn)生一系列的有害作用，是造成有機(jī)體衰老的最主要原因。

3.3.3防腐蝕工作原理

1)水處理器外殼與金屬管路、管壁作為共同陰極，抑制了金屬管路、管壁的電化學(xué)腐蝕(#HJn電流陰極保護(hù))。

2)活性氧可在新管壁上生成氧化被膜。

3)微生物滋生被控制，管路、管壁積垢被清除，使腐蝕的兩大原因(微生物腐蝕和沉積腐蝕)被抑制。低壓電場技術(shù)同其他水處理方法相比，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①殺菌滅藻及防腐蝕原理科學(xué)，功能完善；②采用36V低電壓，安全性高；③節(jié)能效果顯著，自身功率<100W；④運(yùn)行管理方便，維護(hù)簡單。

低壓電場技術(shù)作為20世紀(jì)90年代的物理水處理技術(shù)的最新成果，解決了原本只有用化學(xué)方法才能徹底解決的空調(diào)循環(huán)冷卻水、冷媒水、熱水的水質(zhì)處理問題，且比化學(xué)方法更經(jīng)濟(jì)、更方便、更環(huán)保、更節(jié)能，代表了水處理技術(shù)的發(fā)展方向。