水系统丨空调水系统水质的常见问题及改进措施与解决办法
1、引言
众所周知，水垢、腐蚀与生物污泥对管道和设备的性能有重要影响：换热器效率降低，制冷机组冷量衰减，管壁电化学腐蚀加剧，管道和设备寿命缩短，管道有效流通面积减小，由此造成能源的大量浪费和运行维护管理费用上升。尤其是溴化锂制冷机，因其主要由换热器组成，影响更大。为此，针对目前空调水系统存在的水质问题进行了分析，并提出了改进和解决办法。
2、影响空调水系统水质的若干常见原因
在空调水系统中，影响水质的常见原因主要表现在以下几个方面：
(1)水系统中没有设置离子交换器;除污器内水流速度过大，或安装位置不正确;冷却水系统选用的水处理设备技术落后，处理效果差;过滤器容污量小，且不能自动进行冲洗。
(2)管道设计流速太低，造成管内壁容易结垢，腐蚀。
(3)管路设计不合理，管道冲洗时使杂物进入设备，造成设备损坏。
(4)管道吹洗流速不够，造成管道内杂物不能有效清除。
3 空调水系统水质的改进措施与解决办法
3.1 合理选择水处理设备
3.1.1 空调冷热水系统
空调冷热水系统中应设置钠离子交换器、除污器等水处理设备。
空调冷热水系统大多采用闭式循环，除了开式膨胀水箱的水表面与空气接触外，其余部分与空气并不直接接触，水量损失小，溶解氧少，无机杂质和污物很难进入系统内，故系统内的水不易被污染，也不会有更多的氧引起管道和设备腐蚀。因此有的设计人员误认为用自来水作为系统的循环水和补充水不会引起管道和设备结垢、腐蚀，故而设有选用软化水装置。
在夏季供冷工况下运行时，结垢、腐蚀现象在系统内并不明显，但在冬季供热工况下进行时，由于水温高、水质硬度偏大(部分地区)、冬季供回水温差大导致流速减小等原因，造成管道和设备腐蚀加剧，某些溶解的钙镁盐受热分解，从水中析出，难溶的物质在管壁上结成水垢。由此看来，器、除污器等水处理设备，有效地降低空调用水的硬度和碱度。除此之外，还应在系统内定期、适量地投入一些缓蚀剂，防止管内壁产生腐蚀，保证空调冷热水系统正常运行。
设计钠离子交换器时，应根据工程规模选用手动或自动化程度高的产品。除污器横断面的水流速度宜取0.05m/s，接管直径可与干管的直径相同，如果速度满足不了要求，可选用比干管直径大一号的。除污器应安装在回水管的低点处，进出水管上要装设隔断阀门和压力表，并设置旁通管和旁通阀。除污器的过滤网宜选用耐腐蚀的不锈钢丝网或铜丝网。
3.1.2 空调冷却水系统
空调冷却水系统中应设置高效多功能电子水处理仪和具有明显的降速、沉淀与过滤功能的过滤器。
空调冷却水系统大多采用开式冷却塔循环系统，由于水与大气不断接触，进行热和质的交换，和空调冷热水系统相比，具有以下特点：
(1)空气中的尘土、杂质、细菌、孢子、可溶性气体等易进入水中，使微生物、藻类大量繁殖，形成生物污泥等。
(2)在循环过程中，水分不断蒸发，水中的二氧化碳气体散失，溶解固体浓缩，浓缩倍率提高，溶解盐的平衡遭到破坏，部分离子在水中结晶析出形成沉淀，或附着管壁结成水垢。
(3)由于水中的溶解氧及电解质离子浓度增加，导致金属管壁发生氧腐蚀和电化学腐蚀的速度加剧。
(4)细菌随冷却塔的飞溅水滴散发到大气中，对周围环境造成污染。
针对冷却水系统的上述特点，其水处理装置应选用高效多功能电子处理仪和具有明显降速、沉淀与过滤功能的过滤器。电子水处理仪应尽量采用集防垢、除垢、杀菌、灭藻、阻诱、防腐于一身的高频电磁多功能处理仪。如果相同管径的仪器大流量不能满足系统要求时，应选用大一档的型号，请勿以小型号水处理仪装于大流量冷却水系统中，以免影响水处理仪的使用效果。
对于管道过长的系统，应每隔一段距离设置一台电子处理仪，采用接力的方法确保处理效果。过滤器应尽量采用在系统运行不停的前提下能对滤芯进行自动清洗与排污的压差过滤器、自洁式过滤器或反冲洗过滤器。过滤器与测量仪表或执行机构之间应保持一定距离，一般为管道通径的6-10倍以上，并好设置旁通管路。过滤器与电子水处理仪配套使用时，应安装在电子水处理仪进水口之前。同时必须确保冷却水的连续排污，使水的浓缩倍率降到电子水处理仪的容许值以下。
空调冷却水系统的水处理不宜采用软化水装置、投药装置和除污器的方法来解决。原因是它们各自存在以下缺点：
(1)冷却水系统的补水量大，采用软化水不经济，设备投资高，占用机房面积大，运行维护管理费用上升。
(2)要投放的化学药品均有毒，会对环境造成污染;投药量不易控制，要经常监测，不便管理;投药后，水中药物含量升高，排污量增大，废水处理成本增加。
(3)除污器效率低，容污量小，网孔易堵塞。
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3.2 合理选择水流速度
选择合理的水流速度，对空调系统经济运行起着重要作用。水流速度选择合理，氧到达管内壁的速度可以建立起强氧化性条件，使管内壁处于钝化状态，腐蚀速度会急剧下降。
若水流速度选择过小，低到某一临界值时，就会使到达管内壁面的氧加快微阴极化过程的速度，使管内壁腐蚀速度增大，同时管内壁也容易结垢形成热阻。尤其是敞开式冷却水系统，因其水分不断蒸发、浓缩，污垢就更容易在水流速度较低的地方沉积于管壁，形成垢层后不易脱落，热阻更大。久而久之，就减少了管道的有效流通面积，增大了水流阻力，降低了换热效率。从长远的观点看，通过增加初投资来降低流速，并不一定能起到减小运行维护管理费用的目的。因此在设计中有必要提高管内流速来降低腐蚀和污垢的沉积，保障管道和设备性能不受水质影响。
若水流速度选择过大，就会出现管内壁面保护层的机械性破坏，腐蚀速度又重新增加，并与流速成正比关系。对于空调冷热水系统，管径与流速的对应关系见附表。对冷却水系统来说，因其流量比冷冻水系统大，管道长度比冷冻水系统短，应尽量提高管内流速,在资用压力许可的条件下，可把流速提高到3m/ s。因冷却水系统中杂物较多，管内流速好不要超过3m/s。
附表 管径与水流速度对应表
3.3 合理设计水系统管路
设计空调水系统时，在设备的进出水管之间宜设旁通管，并设三道切换阀门，谨防管道清洗时损坏设备。
空调水系统管材多采用碳素钢管，管内壁容易锈蚀。管道焊接时，对口间允许有一定的间隙，施工中难免有沙石、焊渣等无机杂质和污物进入管内，给管道的吹扫与清洗带来诸多不便。管道清洗一般很少采用直流式，主要原因是，直流式清洗管道需要水量很大，浪费比较严重。为了保证清洗效果，当水流速度达到1.5 m/s以上时，水量往往难以满足。
对于高层建筑，因循环水泵扬程小，无法实现直流式清洗，所以经常采用补水泵向管路系统灌水，然后开启循环水泵实行闭式循环清洗。为了使杂物不致进入设备的换热管管内，在设备的进水管上应设有除污器。在一次环路的变流量系统设计中，往往采用压差控制旁通水量的方法来维持冷机所需的恒定流量。为了提高供回水压差信号的灵敏度，获得理想的控制效果，通常选用P-Q曲线为陡降型的水泵。在管道清洗时，因管内杂物较多，除污器的滤网常常发生破损现象，造成杂物进入表冷器、蒸发器、冷凝器等换热设备的换热管内。
因换热管材多为紫铜管，管径小，管壁薄，杂物容易卡在铜管内，减小了管内的有效流通面积，增大了水流阻力，改变了水流的均匀性，降低了设备的换热效率。更有甚者，焊渣等长期卡在铜管内，会划破管壁，造成换热设备漏水。这种事故在笔者监理的工程中曾多次发生。管道打压时，稳压24小时后未发现压力有明显下降，也未发现管道和设备有漏水现象。
当管道清洗完毕，灌满软化水投入试运行时，发现空调机组和风机盘管的表冷器有漏水现象。究其原因，原来是焊渣划破表冷器管壁所致。在板式换热器中也曾发生过类似情况。为此，建议在设备的进出水管之间设旁通管，并安装切换阀门，确保清洗时设备能完全隔离。
4、结语
水垢、腐蚀与生物污泥是空调水系统的三大主要危害，是空调水系统中的“慢性病病灶”，因此，需要经常对水系统水质进行监测、控制，使各项水质指标符合标准要求。这个问题解决不好，将会导致空调系统性能衰变和运行故障，应引起足够重视。