空調冷卻水水質標準DB31/T143-94

　　項目 PH 總硬度 TDS 濁 度 總 鐵 總 銅 細菌總數

　　單位 PPM PPM 度(NTU) PPM PPM 個/ml 冷卻水 7.0-8.5 <800 <3000 <50 <1 <0.2 <1×104

　　指 標 熱媒水 冷媒水 8.0-10.0 8.0-10.0 <200 <2500 <20 <1 <0.2 <1×103 <200 <2500 <20 <1 <0.2 <1×103 化驗方法 GB-5750 GB-5750 GB-5750 GB-5750 GB-5750 GB-5750 GB-5750 GB-5750 工業冷卻水水質規范GB50050-2007

　　項目 濁度 單位 NTU PH 鈣硬度+甲基橙堿度 (以CaCO3計) 總鐵 Cu2+ -Cl mg/l mg/l mg/l 要求或使用條件 許用值 根據生產工藝要求確定 ≤20 換熱設備為板式、翹片管式、螺旋≤10 板式 6.8～9.5 碳酸鈣穩定指數RSI ≥3.3 ≤1100 傳熱面水側壁溫大于70℃ 鈣硬度<200 ≤1.0 ≤0.1 碳鋼、不銹鋼換熱設備，水走管程 ≤1000 不銹鋼換熱設備，水走殼程 ≤700 傳熱面水側壁溫不大于70℃ 冷卻水出水溫度小于45℃ ≤2500 ≤175 PH≤8.5 ≤5000 循環回水總管處 銅合金換熱設備 非煉油企業 煉油企業 0.2～1.0 ≤1 ≤10 ≤5 ≤10 ≤100 SO42-+Cl- mg/l 硅酸(以SiO2計) mg/l Mg2+×SiO2 mg/l 2+(Mg以CaCO3計) 游離氯 mg/l NH3-N mg/l 石油類 CODCr

　　mg/l mg/l

　　中央空調冷卻水

　　中央空調冷卻水處理

　　中央空調系統通過冷凍水循環、制冷劑循環和冷卻水循環。冷卻水多為開放式系統，冷凍水與采暖水為封閉式。目前，高層建筑或封閉式廠房的冷凍水與采暖水多為同一系統，在夏季走冷凍水，在冬季走采暖水。

　　圖表 1循環水流程圖

　　中央空調水系統的用水通常分為兩類，即未經過任何處理的自來水和軟化水。水中對設備主要產生影響的因素分別為硬度、堿度、微生物、pH值、Cl-、氧含量等。自來水因地區不同而水質變化較大，在水的循環過程中，硬度和堿度是造成結垢的主要因素，而Cl-、低pH、溶解氧、生物粘泥是造成腐蝕的罪魁禍首。 冷卻塔管理

　　開放式冷卻塔從空氣吸入灰塵、泥土、煙灰、有機物碎片和其它各種各樣的物質。進入冷卻塔中的空氣中的顆粒物會被冷卻水洗滌下來，進入循環水中，并逐漸濃縮。冷卻塔周圍的空氣環境嚴重影響冷卻水的質量，比如土建、風向、空氣污染程度等，因此,做好冷卻塔的管理非常重要,做好定期的清掃工作。如果灰塵比較大，就需要循環水的旁濾處理，進行水質凈化。

　　小資料：每立方厘米中含有100,000個以上的顆粒物，在大城市附近是很正常的。Clive Broadbent在1992年ASHRAE(美國取暖、制冷和空調工程師協會)年會上報道，“一座200冷噸的冷卻塔在一個季節，從空氣和補加水中吸收的顆粒物在600磅以上”(ASHRAE手冊，1996)。

　　結垢控制---中央空調主機(蒸發器、冷凝器管理)管理

　　由于冷卻塔水的蒸發，水不斷濃縮，水質礦物質含量逐漸增多，結垢傾向加大，可能會造成空調主機熱交換效率下降，日常表現為：主機開機后，在短時間內溫度不能降低到適宜溫度;主機的工作時間延長，開機臺數增多;主機報警等故障。因此，需要對主機定期的清洗。

　　另外一個重要問題，就是換熱器泄露，造成主機嚴重故障。如果主機換熱器表面結垢，這就為水中微生物的附著創造了條件，一些厭氧菌會產生硫酸或鹽酸，在氯離子Cl-的作用下，在換熱器的表面部位，由慢慢地腐蝕逐漸變為加速腐蝕，造成設備泄露，換熱器報廢。水中細菌、微生物含量以及水的濁度，是控制腐蝕的兩項重要指標。

　　降低結垢風險的方法：1、水質軟化：補軟水，循環水除垢軟化 2、加阻垢劑、分散劑等 3、定期排污，控制濃縮倍數

　　電化學技術就是采取循環水除垢的方法，進行水質軟化，降低水中鈣離子的含量，使得系統水質不結垢。換熱器表面干凈、清潔，沒有垢層附著。 藥劑對結垢控制的局限性：

　　1、 加的阻垢劑有時效性，時間長容易失效 2、 藥劑可能增加新垢 3、 高溫時藥劑分解

　　4、 藥劑使得碳酸鈣的溶解度增大，但阻垢能力有限，濃縮倍數高于3倍結垢風險大大提高 5、 藥劑使得水質環境復雜，難以管理 能耗管理---硬垢降低了熱交換效率

　　懸浮物和生物膜及水垢混合在一起，在熱交換器列管表面形成沉積物，從而降低了冷凝器的熱交換效率。研究表面，1mm水垢就能造成空調機組效率下降45%。

　　熱交換器上0.25mm厚的污垢或者結垢層，將降低熱交換效率，增加能耗10%。下式可以用來計算一個冷卻循環水系統一年的能耗成本：

　　冷卻系統噸位×噸水電耗×負載系數×每年工作時間×每度電成本=每年能耗成本 例如，400冷噸×0.65kw/冷噸×0.7負載系數×2500小時/年×0.6元/kwh=27.3萬元/年 如果熱交換器上的污垢厚度為0.25mm，運行一年的電費將增加2.73萬元。

　　垢厚度傳熱效率傳熱損制冷能力下增加電能(mm) (BTE/ft/°K)失 降至 消耗 0 92.77 0 - 0 0.3 73.68 21% 92% 11% 0.6 61.12 34% 76% 23% 0.9 52.20 44% 72% 32% 1.2 45.60 56% - 41% 1.6 39.52 57% - 52%

　　資料來源：Philip Kotz咨詢公司、美國標準局、美國伊利諾伊州立大學、中國技術服務社能源中心等。 而且，冷卻系統本身產生顆粒物，例如腐蝕產物、無機物沉淀(鐵的氧化物、硬度鹽類等等)、微生物宿主、有機化合物的聚集體和其它的物質，會加速腐蝕和腐蝕物的形成。

　　圖表 2藥劑處理不佳的換熱器

　　生物粘泥導致的熱交換損失是碳酸鈣垢的5倍

　　循環水的環境是細菌、微生物適宜的生存環境，造成生物黏泥。冷卻塔和空氣不斷交換，空氣的營養物和細菌微生物進入系統，水溫也是細菌容易繁殖的適宜溫度，水中含有細菌繁殖所需要的營養物，比如P、N、

　　S等，這樣細菌、微生物在系統中就會不斷生長，故需要對細菌、微生物進行殺滅。

　　《水處理規范》中強調，控制和防治生物粘泥的關鍵，是控制水質細菌含量，最簡單的成功方法是保持系統清潔。

　　生物粘泥導致的熱交換損失甚至大于無機水垢造成的熱交換損失。美國CTI(冷卻塔技術研究所)的報告顯示，生物膜(粘泥)的熱傳導率只有碳酸鈣垢的1/5。

　　沉積物類型 傳熱效率(w/m/°K) 碳酸鈣 2.93 生物膜(粘泥) 0.63

　　硫化鈣 2.31 磷酸鈣 2.60 磷酸鎂 2.16 磁性氧化鐵 2.88

　　資料來源： N. Zelvar, W.G. Characklis和F.L. Roe, CTI Paper No. TP239A 腐蝕問題

　　腐蝕有全面腐蝕、局部腐蝕兩種。局部腐蝕和微生物控制密切相關。全面腐蝕采用鍍膜，對換熱設備和管道進行保護，危害最嚴重的是局部腐蝕。局部的腐蝕，通常發生在儲罐和輸水系統中，有高活性的局部陽極電位引起的。腐蝕是離子濃度不對等或者氧濃度差異所致。 經常發現在高溫區(熱水的出水端)、晶格缺陷處、切削部位、表面劃痕或裂紋處。 點蝕是金屬損壞的最常見因素。 一個穿孔能夠毀掉一臺關鍵的熱交換器，從而能夠導致整個工廠停產。

　　厭氧菌會在生物膜深處氧稀缺的地方繁殖。一些細菌能夠夠代謝不銹鋼中的碳、一些細菌能夠生成硝酸、硫酸或者有機酸，從而加速腐蝕。細菌菌群下面潮濕的表面氧的消耗，會導致形成“微分通風電池”，從而引起電流腐蝕。水系統中超過70%的腐蝕是由微生物加速或者導致的。微生物，象細菌，在所有腐蝕方面比以前認為的作用更大。

　　點蝕的深度和大陰極區域與小活性陽極區域的比例成正比。

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