空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，空調(diào)被廣泛使用，尤其是城市的賓館、飯店、大型商場(chǎng)、娛樂(lè)場(chǎng)所、大型寫(xiě)字樓、辦公樓、現(xiàn)代化生產(chǎn)車(chē)間都相繼安裝了空調(diào)設(shè)備，它不僅給人們帶來(lái)舒適的環(huán)境，同時(shí)也被用來(lái)調(diào)節(jié)工業(yè)生產(chǎn)所需環(huán)境的溫度和濕度?？照{(diào)循環(huán)水系統(tǒng)包括冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)和采暖水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)是由熱交換器、冷卻水泵、管道、冷卻塔、貯水池組成。冷卻水在冷凍機(jī)里冷卻受熱受壓的制冷劑，溫度上升至37℃ 左右，經(jīng)水泵送至冷卻塔，冷卻后返回至冷凍機(jī)中循環(huán)使用。冷凍水系統(tǒng)是由熱交換器、冷凍水泵、管道、風(fēng)機(jī)盤(pán)管、膨脹水箱組成。冷凍水在冷凍機(jī)中被制冷劑冷卻至7℃左右后送往風(fēng)機(jī)盤(pán)管，與空氣進(jìn)行熱交換升溫至12℃左右后，再返回到冷凍機(jī)中被冷卻。熱媒水在熱水鍋爐中被加熱至60℃左右后送往風(fēng)機(jī)盤(pán)管，與空氣進(jìn)行熱交換降至55℃左右后，再返回到鍋爐中加熱。熱水和冷凍水共用一套管道系統(tǒng)?！　?span lang="EN-US">1．空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)
　　空調(diào)一般承擔(dān)著夏季供冷、冬季供熱的任務(wù)，春季和秋季停機(jī)檢修或保養(yǎng)，即使在正常運(yùn)行期間也根據(jù)氣溫的變化和工作環(huán)境的需要停機(jī)。大多數(shù)企事業(yè)單位由于編制上的限制不設(shè)專(zhuān)門(mén)水處理技術(shù)管理人員，實(shí)行粗放式管理，因此，水處理技術(shù)和方案對(duì)這一情況應(yīng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，既要有良好的處理效果，又要管理簡(jiǎn)單方便，水處理成本低廉。

2．冷凍水系統(tǒng)特點(diǎn)
　　冷凍水系統(tǒng)是以水做冷媒介質(zhì)和空氣進(jìn)行能量交換的密閉式體系，雖然與外界接觸較少，但在整個(gè)體系的高處設(shè)有膨脹水箱，這樣冷凍水介質(zhì)還是和空氣有所接觸，使溶解氧和一些營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)入冷凍水系統(tǒng)，導(dǎo)致粘泥沉積，不僅影響傳熱，還可能形成氧濃差引起設(shè)備的腐蝕，經(jīng)常出現(xiàn)黃褐色水質(zhì)或黑灰色水質(zhì)。因此，對(duì)于冷凍水系統(tǒng)水處理是控制設(shè)備的腐蝕及粘泥的產(chǎn)生。
3．冷卻水系統(tǒng)特點(diǎn)
　　冷卻水在循環(huán)使用過(guò)程中不斷蒸發(fā)濃縮，含鹽量不斷上升，為了不使含鹽量無(wú)限制的升高，必須排放掉一部分冷卻水，同時(shí)補(bǔ)入新鮮水，前者稱(chēng)之為排污，后者稱(chēng)之為補(bǔ)水。含鹽量上升后極易在熱交換器的水側(cè)形成水垢，垢的形成不僅使傳熱效率下降、制冷負(fù)荷增大，還會(huì)形成垢下腐蝕，造成水電浪費(fèi)和縮短機(jī)組使用壽命。冷卻水系統(tǒng)的另一特點(diǎn)是保有水量小，極易濃縮，如掌握不好排污量和補(bǔ)水量，濃縮倍數(shù)波動(dòng)較大，難以保證水處理效果。因此，對(duì)于冷卻水系統(tǒng)水處理是控制結(jié)垢兼顧緩蝕。

空調(diào)系統(tǒng)為什么會(huì)有上面所講的問(wèn)題呢，主要是由于其媒介——水所造成的。

自然界中的水是怎樣的？

水在自然界中大量的存在，比較容易取得，價(jià)格便宜。水的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，水的潛熱大，這是水成為工業(yè)作為冷卻介質(zhì)或熱載體的重要原因。但自然界中的水并非純凈的物質(zhì)，因?yàn)樗呛芎玫娜軇?，?dāng)它流過(guò)巖石、礦床和土壤時(shí)，就會(huì)有很多的鹽類(lèi)溶入其中?？諝庵袔雺m埃、有機(jī)物及其它們的分解產(chǎn)物，水中生長(zhǎng)的物質(zhì)，都將成為各種各樣的雜質(zhì)，溶入水中。那么，溶入水中的鹽類(lèi)和雜質(zhì)以離子形態(tài)存在的有陽(yáng)離子：Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、Fe²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、H⁺、NH⁴⁺等；以陰離子形態(tài)存在的有：CO₃^2-、HCO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、HSiO₃^-、F^-、H₂PO₄^-、OH^-、H₂BO₃^-、HPO₄^2-、HCO₃^-、NO₂^-、HS^-等；以氣態(tài)存在于水中的有：CO₂、O₂、N₂、HN₃、SO₂、H₂S、CH₄、H₂等；以懸浮物形式存在于水中的有粘土、無(wú)機(jī)的土壤污物、有機(jī)污物、有機(jī)廢水、各種微生物；還有以膠體形式存在于水中的SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO₂、植物色素、生長(zhǎng)在水中的各種細(xì)菌和藻類(lèi)。
　　人類(lèi)可利用的淡水資源主要來(lái)自地表水（江河水、湖水）和地下水（井水），不同水源、不同地區(qū)、周?chē)牟煌h(huán)境和不同季節(jié)，自然界水中的各類(lèi)雜質(zhì)的品種和量有很大的差別。

空調(diào)系統(tǒng)中的垢是怎樣產(chǎn)生的？

自然水（地表水）經(jīng)城市自來(lái)水廠(chǎng)處理后，絕大部分的懸浮物、膠體性雜質(zhì)基本被清出水體，而溶于水中的陽(yáng)離子和氣體，仍存在于水中。這樣的水作為補(bǔ)充水加入空調(diào)外循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，經(jīng)熱交換器進(jìn)行熱交換后，水溫提高，經(jīng)涼水塔曝氣純水被蒸發(fā)出去循環(huán)水逐漸被濃縮，水中二氧化碳的含量與碳酸鹽硬度之間的平衡關(guān)系被破壞：
Ca²⁺＋2HCO₃^- =CaCO₃ ＋CO₂ 十H₂O
Mg²⁺＋2HCO₃^- =Mg（OH）₂ ＋2CO₂ 
而碳酸鹽在水中的溶解度隨著水溫的升高而降低，當(dāng)水中碳酸鹽由水中析出沉積在換熱器水側(cè)表面時(shí)，這就形成了垢。垢的生成將影響熱交換的正常進(jìn)行，造成空調(diào)制冷能力下降，電耗量增加。

水垢的危害---降低制冷效果、增加電能消耗，嚴(yán)重時(shí)造成主機(jī)高壓事故停機(jī)

由于水中溶有大量堿土金屬離子和碳酸氫根等，這些離子遇熱后結(jié)合將生成不溶解的鹽類(lèi)，我們稱(chēng)之為水垢。水垢的導(dǎo)熱系數(shù)小于0.8，而冷凝器和蒸發(fā)器的紫銅管的導(dǎo)熱系數(shù)為320，兩者相差懸殊。水垢將影響熱傳遞，這會(huì)帶來(lái)兩個(gè)方面的問(wèn)題，首先降低制冷效果，1毫米水垢將使制冷量降低20-40%；其次將使冷凝器壓力升高，增大壓縮機(jī)正背面壓力差，導(dǎo)致電機(jī)負(fù)荷增加，多消耗電能。1毫米水垢將多消耗電20-30%，水垢嚴(yán)重時(shí)將造成空調(diào)主機(jī)高壓事故停機(jī)。

空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)備腐蝕的原因？

前面在介紹自然界中的水中含有的陰離子屬于腐蝕性介質(zhì)。另外，水中的溶解氧的存在，它在水側(cè)金屬表面形成氧的濃差，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。如果水中還含有其它陰離子如氯離子、硫酸根離子都會(huì)造成金屬的腐蝕，如果水系統(tǒng)中有不銹鋼材料，水中存有高濃度的氯離子時(shí)將造成了不銹鋼的局部腐蝕，嚴(yán)重的點(diǎn)蝕可造成設(shè)備穿孔。腐蝕過(guò)程可表示為：
　　　　　　　　　Fe= Fe ²⁺+2e 
　　　　　　　　　1/2O₂ +H₂O+2e =2OH^-
　　　　　　　　　Fe²⁺ +2OH^- =Fe（OH）₂
氫氧化亞鐵極易氧化成紅棕色的鐵銹，這就是冷凍水出現(xiàn)紅水的主要原因。
　　在循環(huán)水系統(tǒng)中，菌藻的滋生和死亡，與水中機(jī)械雜質(zhì)混合成為粘泥如附著在管道和換熱器表面將同垢一樣影響熱傳導(dǎo)，同時(shí)給厭氧菌造成了生存的空間，將以鐵為營(yíng)養(yǎng)源加速設(shè)備的腐蝕進(jìn)程。反應(yīng)如下：
　　　　　　　　　SO4^2- + 8H⁺ + 8e =S^2- + 4H2O + 能量（供細(xì)菌生存用）
　　　　　　　　　Fe^2- + S^2- =FeS 黑色帶臭味的腐蝕產(chǎn)物
　　　　　　　　　Fe^2- +細(xì)菌→ Fe³⁺ +能量（供細(xì)菌生存用）
在空調(diào)的冷凍水系統(tǒng)，人們?yōu)榱朔乐构傅漠a(chǎn)生，多采用軟化水，但軟化水中仍含有溶解氧，而且系統(tǒng)中還會(huì)不斷溶解入空氣這是造成冷凍水系統(tǒng)遭到腐蝕的原因。

腐蝕的危害---腐蝕設(shè)備和管道，嚴(yán)重時(shí)造成穿孔泄漏等重大停機(jī)事故。

空調(diào)系統(tǒng)的冷卻，冷凍水未經(jīng)處理有極強(qiáng)的腐蝕性，如將普通鋼片或鐵釘放入水中，幾天后就會(huì)出現(xiàn)鐵銹，放置時(shí)間越長(zhǎng)則銹蝕越嚴(yán)重。系統(tǒng)管道及設(shè)備內(nèi)壁常因腐蝕造成銹渣脫落，甚至穿孔，脫落的銹渣會(huì)堵塞盤(pán)管，使空調(diào)效果下降；同時(shí)腐蝕的存在使設(shè)備的使用壽命大為縮短。一旦腐蝕穿孔，水將進(jìn)入氟利昂（使用氟利昂作為制冷劑的機(jī)組）時(shí)間長(zhǎng)將生成鹽酸和氫氟酸，造成嚴(yán)重的設(shè)備損害事故。溴化鋰機(jī)組由于是真空設(shè)備，并且溴化鋰有強(qiáng)腐蝕性，因而更不允許泄漏。據(jù)統(tǒng)計(jì)，未做水處理的系統(tǒng)，設(shè)備使用壽命縮短30-50%。

微生物藻類(lèi)的危害---堵塞管道、阻礙水流動(dòng)、降低熱交換效率。

冷卻塔的水溫在32-37℃之間，比較適合微生物繁殖。藻類(lèi)、細(xì)菌和真菌快速繁殖，這些微生物分泌出大量粘液，將水中不溶性雜質(zhì)粘結(jié)一起，附著于設(shè)備和管道的內(nèi)表面，阻礙水的流動(dòng)和熱交換，多耗電能，造成高壓運(yùn)行

為了解決空調(diào)系統(tǒng)諸多的問(wèn)題，近幾年來(lái)，在空調(diào)水系統(tǒng)包括外循環(huán)冷卻水、冷凍水、采暖水推廣應(yīng)用物理法水處理技術(shù)已取得了很好的進(jìn)展，空調(diào)機(jī)組、管線(xiàn)的結(jié)垢、腐蝕得到了很好的控制，對(duì)于確?？照{(diào)使用壽命、降低能耗和長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了很好的作用。

空調(diào)常用術(shù)語(yǔ)、計(jì)算公式及單位換算

冷、熱負(fù)荷：為了維持房間溫度恒定，單位時(shí)間內(nèi)需要供給房間的冷熱量，夏季為冷負(fù)荷，冬季為熱負(fù)荷，常用單位W或KW；

制冷量：空調(diào)器進(jìn)行制冷運(yùn)行時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)，低壓側(cè)制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量。常用單位為W或KW；設(shè)備制冷量應(yīng)大于設(shè)計(jì)負(fù)荷。

公稱(chēng)壓力（PN）：是在某溫度下能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的耐壓強(qiáng)度，bar

試驗(yàn)壓力（Ps）：對(duì)制品進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)的壓力，指管道試壓時(shí)的壓力,一般為公稱(chēng)壓力的1.5倍

公稱(chēng)直徑（DN）：這是緣自金屬管的管璧很薄，管外徑與管內(nèi)徑相差無(wú)幾，所以取管的外徑與管的內(nèi)徑之平均值當(dāng)作管徑稱(chēng)呼。

無(wú)縫鋼管：Φ45x2.5, Φ76x3.5, Φ89x3.5, Φ108x4, Φ133x4, Φ159x4.5，外徑x壁厚 

風(fēng)冷：與冷凝器換熱的介質(zhì)為空氣，用風(fēng)冷代替水冷的冷卻水，無(wú)冷卻水系統(tǒng)。

水冷：與冷凝器換熱的介質(zhì)為水（冷卻水系統(tǒng)）

VRV：全稱(chēng)為Variable Refrigerant Volume系統(tǒng),即制冷劑流量可變系統(tǒng)，它是在分體式空調(diào)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。冷媒與空氣直接換熱，沒(méi)有冷卻水系統(tǒng)。

揚(yáng)程：單位重量液體通過(guò)泵所獲得的能量叫揚(yáng)程，近似為泵出口和入口壓力差 

比熱：不同物質(zhì)升高同樣溫度時(shí)，其需的熱量是不一樣的，單位質(zhì)量物體溫度升高一度，所需要的熱量。水的熱量為4.19kJ/ l kg . ℃ ，空氣比熱0.24kcal/ l kg . ℃ 。

性能系數(shù)：制冷（熱）循環(huán)中產(chǎn)生的制冷（熱）量與制冷（熱）所耗功率之比為性能系數(shù)，制冷時(shí)稱(chēng)為能效比，用EER表示；制熱時(shí)稱(chēng)為性能系數(shù)，用COP表示；

冷卻塔：借助空氣使水得到冷卻的專(zhuān)用設(shè)備，一般安裝在樓房的頂部，在制冷、電力、化工等許多行業(yè)中，從冷凝器等設(shè)備中排出的冷卻水，都是經(jīng)過(guò)冷卻塔冷卻后循環(huán)使用的。

制冷劑：制冷劑即制冷工質(zhì)，是制冷系統(tǒng)中完成制冷循環(huán)的工作介質(zhì)，制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸取被冷卻的對(duì)象的熱量而蒸發(fā)，在冷凝器內(nèi)將熱量傳遞給周?chē)諝饣蛩焕淠梢后w。制冷機(jī)借助制冷劑的狀態(tài)變化，達(dá)到制冷的目的。

載冷劑：載冷劑是指在間接制冷系統(tǒng)中用以傳送冷量的中間介質(zhì)。載冷劑在蒸發(fā)器中被制冷劑冷卻后，送到冷卻設(shè)備冷卻，吸收被冷卻物體或環(huán)境的熱量，再返回蒸發(fā)器被制冷劑重新冷卻，如此不斷循環(huán)，以達(dá)到連續(xù)制冷的目的。

熱泵：用人工的方法將低溫區(qū)的熱量移送到高溫區(qū)，若轉(zhuǎn)移熱量是為了獲得低于環(huán)境的溫度需要，此種方法稱(chēng)為“制冷”；若為將低溫區(qū)無(wú)用的熱量移送到高溫區(qū)成為用用的或用途更大的熱量，此種方法稱(chēng)為“熱泵”。制冷和熱泵原理是相同的，機(jī)械設(shè)備也基本相同，但由于使用目的不一樣，熱力參數(shù)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求不同。

水環(huán)熱泵：由分散布置的水源熱泵機(jī)組、水環(huán)路系統(tǒng)、散熱裝置、輔助熱源和控制 系統(tǒng)組成的冷暖兩用空調(diào)系統(tǒng)。水環(huán)熱泵系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)控制靈，同時(shí)供冷供熱，運(yùn)行節(jié)能，施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。沒(méi)有冷凍水系統(tǒng)，沒(méi)有集分水器，沒(méi)有機(jī)房。

水源熱泵：水源熱泵是一種利用地球表面或淺層水源（如地下水、河流和湖泊），或者是人工再生水源（工業(yè)廢水、地?zé)嵛菜龋┑募瓤晒嵊挚芍评涞墓?jié)能空調(diào)系統(tǒng)。

地源/水源/水環(huán)熱泵空調(diào)都是是利用地球表面或淺層水源作為冷熱源，將低品位熱能轉(zhuǎn)化為用于供熱的高品位熱能以及用作制冷時(shí)的冷卻水的空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)以土壤作為低溫?zé)嵩?，水源熱泵系統(tǒng)利用湖水、河水、地下水、礦井水這樣的自然水源作為冷熱源，水環(huán)熱泵是用一個(gè)循環(huán)水環(huán)路作為冷熱源，當(dāng)環(huán)路水溫超過(guò)一定溫度時(shí)，冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)，當(dāng)水溫低于一定溫度時(shí)輔助加熱系統(tǒng)啟動(dòng)。

常用單位換算：

1Mpa=1×10⁶Pa≈10公斤力

1m³/h≈1t/h≈16.667升/分鐘≈0.278升/秒≈4.4加侖/分鐘

1英寸≈25.4mm（例：8寸的管徑≈DN200）    1加侖水≈3.785公斤水（美制）

物理法水處理技術(shù)的幾種方式及機(jī)理

現(xiàn)在市場(chǎng)上物理法的水處理設(shè)備名稱(chēng)繁多，花樣不斷，令人眼花繚亂，但從根本的原理上來(lái)說(shuō)的話(huà)，無(wú)非分以下幾種方式：臭氧法、超聲法、高壓靜電法、高頻磁場(chǎng)法、微電解法、磁化法。

臭氧法的作用機(jī)理是：臭氧只對(duì)污垢有作用。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的水垢是污垢和水垢的結(jié)合體，污垢是由藻類(lèi)微生物殘骸及腐植物組成。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，它具有強(qiáng)殺生作有，用它可以有效地控制微生物的生長(zhǎng)，減輕生物污垢而引起的垢下腐蝕，氧化垢層基質(zhì)中的有機(jī)物成分，使垢層變松，脫落，從而達(dá)到阻垢的目的。

超聲法的作用機(jī)理是：根據(jù)晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)理論，誘導(dǎo)期是結(jié)垢過(guò)程誘發(fā)和起始階段。分三步（1）已飽和溶液似穩(wěn)態(tài)晶坯的產(chǎn)生，（2）壁面上穩(wěn)定晶核的形成，（3）晶核的生長(zhǎng)。誘導(dǎo)期無(wú)限制的延長(zhǎng)，垢就難以形成。根據(jù)超聲空化理論，超聲技術(shù)實(shí)際上是利用超聲空化效應(yīng)，使CaCO₃晶體析出誘導(dǎo)期延長(zhǎng)來(lái)達(dá)到阻垢的目的。

高壓靜法的作用機(jī)理是：高壓靜電發(fā)生器通過(guò)陰陽(yáng)兩電極，在水中形成高壓靜電場(chǎng)，受高壓靜電場(chǎng)的作用，水分子的偶極矩增大，鹽類(lèi)的正負(fù)離子被水偶極子包圍，不能自由運(yùn)動(dòng)，碰撞結(jié)合成大分子沉淀，從而阻止了垢分子的形成。

高頻法的作用機(jī)理是：高頻電信號(hào)在水中形成高頻電磁場(chǎng)，它使結(jié)合狀的大分子斷裂成單個(gè)小分子，使靜電引力下降，有效磁撞減少，抑制鈣鎂等鹽垢的折出。從而達(dá)到阻垢的目的。

微電解法的作用機(jī)理是：低壓電子場(chǎng)作用于水中，水分子被激勵(lì)，水分子的聚合度降低，它破壞了方解石（我們俗稱(chēng)的硬垢分子的結(jié)合力，鹽類(lèi)離子Ca²⁺,Mg²⁺等受到電場(chǎng)引力的作用。改變了垢分子的晶體結(jié)構(gòu)，促使方文石松散的軟垢）的產(chǎn)生，因?yàn)殡妶?chǎng)力為產(chǎn)生方文石結(jié)晶提供了特定的能量。

磁化法的作用機(jī)理是：被超強(qiáng)磁場(chǎng)磁化的磁化水較原水的表面張力，密度，溶解度等均增大了，同時(shí)超強(qiáng)磁場(chǎng)還能夠使垢晶的晶格細(xì)化，這表明磁化阻垢技術(shù)實(shí)際上從水和垢體本身兩個(gè)方面，防止CaCO₃的結(jié)晶析出來(lái)進(jìn)行阻垢的。