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SARS之后中央空调的水质问题引起暖通空调业的密切关注，蒸发冷却空调是以水作为制冷剂，通过在西北地区的实际工程应用当中发现存在着蒸发冷却器表面结水垢以及细菌滋生等水质问题。本文对这两大问题，从产生的原因、条件以及环境进行了分析。找出了导致上述两大问题的关键原因，提出从补水、流失水比例，水系统的软化以及抗菌剂的填加等方面加强水质管理的措施。并且通过全面的分析和研究,认为蒸发冷却器不会产生军团病。
关键词：蒸发冷却 水垢 细菌

0引言

　　2003年，严重急性呼吸综合症SARS（severe acute respiratory syndrome）在中国乃至全球范围的爆发，对暖通行业提出了新的挑战。有关专家认为是否因为粤澳等地区的暖冬气候和提前开启空调或蓄热式热水器而引起的“军团病”（legionnaire’s disease）。军团病也是SARS的一种。调查显示，这种病菌普遍存在于空调冷却塔、浴室热水、喷泉、加热器和冷热水管道系统中。由飞洒的水滴和灰尘携带，通过建筑物的通风系统进入室内，是典型的建筑相关症。从1976年至今，全球已发生的50起军团病，几乎都与空调冷却塔有关。[1]

　　随着国民经济的持续增长，建筑业的迅速发展，人民生活水平提高，对室内空气质量要求相应提高，公共与民用建筑/工业建筑/家用/商用中央空调也被广泛应用。中央空调循环水系统一般分为三部分，即循环水系统、采暖水系统、冷冻水系统。这三套循环水系统各有特点，但存在同一问题：结垢、腐蚀和生物粘泥，如不进行适当处理，势必会引起管道阻塞、腐蚀泄漏、传热效率大为降低等一系列问题，影响整个空调系统的正常工作。[2]目前的处理方法主要有：化学法、磁化法等来除垢灭菌。

　　空调的冷却系统大体上分为：蒸发冷却和机械制冷两种。其中蒸发冷却空调是以水作为制冷剂的。通过在西北地区的实际工程应用当中发现存在着蒸发冷却器表面结垢以及细菌滋生等水质问题。[3]下面是对该问题的分析。

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1产生原因、生长的条件及环境

1．1水垢

　　蒸发冷却器中通常使用自来水、河水、湖水、和水库中的水。这些水中通常含有溶解的矿物质，细菌（包括军团菌）和悬浮物。这些矿物质中有，如钙和镁的硫酸盐和重碳酸盐，它们溶解于水中时，将以钙、镁正离子根及硫酸根和重碳酸根负离子的状态在水中运动，在用水设备与管道与大地相连的状态下。由于设备接地呈负极性，于是正离子将受器壁吸引产生附壁效应，负离子又将和固定在器壁上的正离子结合，因而形成水垢，[4]如此长期反复上述过程，水垢将越来越厚。使得空调的使用寿命缩短，效率降低，能源浪费。

　　冷却塔运行时，系统内循环冷却水与空气有大量的接触，一方面水中CO2逸入空气中，水中的碳酸平衡状态因而被破坏，另一方面冷却水中带进了溶解氧，从而造成了水质不稳定。在系统中会产生水垢及腐蚀现象，同时空气尘埃中有机物、微生物等也会带入水中不断积累和繁殖，上述产生的水垢、腐蚀和生物粘泥，三者不是孤立的，是互相联系和互相影响的，如盐垢和污垢往往结合在一起，结垢和粘泥能引起或加重腐蚀，腐蚀也会产生结垢。[5]

　　蒸发冷却器的进风也可能含有一系列的污染物，包括灰尘、烟尘细菌（包括军团菌）、可溶气体和一些营养物质。这些杂质可被去除一部分。当水蒸发时只有纯净的水挥发出来，因此这些杂质的浓度将进一步增加。

　　如果补水很少或根本没有（即补水量和排水量），循环水中杂质的浓度将变的相当大，也包括水中藻类和其他微生物的增加。

　　水中杂质的数量累积程度不仅与水和空气品质有关，也和蒸发冷却器的操作运行有关。

1．2细菌

　　在冷却系统中的水温与水质极易滋生和繁殖军团菌。像所有其它的微生物一样，军团菌在进行细胞繁殖时也需要营养和最适宜的水温。在温度为20-45℃的范围具有活性，最适宜的生长条件为37-41℃（如图1）。[3]尽管水温是军团菌生长的一个重要条件，其他的条件也必不可少。这包括在水中存在营养物质，沉淀物，其他一些微生物（特别是原生动物阿米巴变形虫或藻类）。这种所谓的“脏”系统常常给细菌（包括军团菌）提供合适的生长条件。

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2防治措施

2.1水的处理措施

2.1.1补水和流失水的比例

　　由以上我们知道了水垢产生的原因。用补充新鲜水可以保持水质稳定。下图被广泛应用于蒸发冷却器生产中对流失水的估算。从图中可以看出，流失水的速率（B）应该等于蒸发速率(E)的4倍。如果知道了水的硬度，给水和流失水的速率就可以确定了。

　　补充水的速率(A)为：A=B+E

　　集水箱水的硬度(H)为：H=AX/B

　　其中X为给水的硬度，一般以为当量；

　　这样我们就可得到补水速率和流失水速率的比例A/B=H/X。

　　H我们可以通过实验侧得，通过这个比例可以更好的控制蒸发冷却系统，减少水垢的产生。[6]

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2.1.2软化处理

　　由于一般循环水浓缩一定倍数以上时，多数为结垢性水，并且有些地区的水质属于恶劣型结垢水质，所以采用除去水中的结垢因素。

2.1.2.1离子交换树脂法：本法主要是用NaCl来置换出水中、、碱度，置换反应如下：

　　　　（1）

　　　　（2）

　　本法的优点是解决了高硬度、高碱水的严重结垢趋势，缺点是增加了腐蚀性离子，腐蚀严重。

2.1.2.2纯水法：利用反渗透、电渗析等方法去除水中的离子，主要用于高压锅炉、密封式循环水系统。

　　本法的优点是完全去除了水中的结垢因素，由于水中溶解氧的存在，腐蚀避免不了，且初期腐蚀较慢，随着时间的推移，腐蚀有一个加速过程，其反应原理为自催化反应，如下所示：

　　　　（3）

　　　　（4）

　　　　（5）

　　所以循环水系统中，严禁使用软化水和去离子水。如果原水硬度过高，应在水处理专业人员的指导下，适当的加入一定量的上述水，与补充水按比例混合使用。但此种方法会增加水的成本。

2.1.2.3部分软化法：加入石灰乳使水中的部分、以沉淀形式去除，并降低了碱度，反应如下：

（6）

　　本法常用于高硬、高碱水预处理，并且成本低，但环境污染大，不易操作，在空调水处理中一般不用。[7]

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2.1.2.4静电场处理

　　是利用外加电场，使水中阴、阳离子处于电场之中，而不发生结垢反应；同时使水中各种微粒带上相同的电荷而稳定于水中，并缓解腐蚀。

2.1.2.5 磁化处理

　　外加磁场，使水中各种集团磁化而稳定在水中。但该法还处于理论与实用相适应阶段，处理能力有限，又成功的报道，也由不可取的事例，技术仍处于不成熟阶段。

2.1.2.6 投加水质稳定剂，包括分散剂、阻垢剂、缓蚀剂等

　　通过化学方法，使水中结垢型离子稳定在水中，其原理是通过螯合、络合和吸附分散作用，使、稳定的溶于水中，并对氧化铁、二氧化硅等胶体也有良好的分散作用。缓蚀机理在冷冻水处理中加以叙述。本法是目前空调水处理实用最为普遍的一种方法，也是在工业循环水处理中应用面最广、技术最成熟的一种方法，实践证明了是有效而经济的方法。

2.2微生物的控制

　　在水中加入一些杀菌剂能有效去除水中的细菌对防止军团菌的产生有良好效。

　　表1列出的是一些常见的杀菌剂及控制藻类和细菌的效果。

　漂白粉、氯、溴和臭氧都是强氧化剂，不仅会刺激人体皮肤和损伤眼睛而损害蒸发冷却器的部件。所有的杀菌剂都必须依照说明或材料安全使用参考数据来安全使用。[3]

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使用杀菌剂时应注意以下几点：

2.2.1根据空调系统中水的成分决定杀菌剂使用的数量和次数，注意起主要作用的因素、微生物的数量等

2.2.2家用漂白消毒用3%--5%的次氯酸钠稀释溶液。

2.2.3氯杀菌药剂是逐渐溶解的，使用30%--50%的干燥缓释药剂。[7]

2.2.4溴杀菌药剂是逐渐溶解的，使用30%--50%的干燥缓释药剂。

2.2.5丁铵类化合物通常用于消毒和灭菌。它们通常以1%到20%活性成分的水溶液来使用，这种产品经常产生泡沫。[8]

2.2.6臭氧只在确定的地方产生，它对大多数金属，纸张，塑料和橡胶具有强腐蚀性，并且比氯和溴的毒性要大。[9]

　　需要指出的是在蒸发冷却塔使用的大多数杀菌剂有些会使得湿膜软化脱落并且腐蚀裸露的金属部件。[10]

　　切记要根据化学药剂厂家的说明来使用杀菌剂。千万不能使用为表明化学成分的杀菌剂和消毒剂。

2.3系统的维护

　　对水系统来说以下简单的维护程序能提高冷却器性能，减少军团菌的发生率：

2.3.1在运行时期军团菌的活性增强时必须把水池排空，补充新鲜的自来水以降低军团菌的活性。彻底排空水池有助于排除水底部的沉淀物和消除微生物的生长。这些沉淀物一般不易被排放。[3]

2.3.2每隔24小时让蒸发冷却介质和水池彻底干燥一次。许多微生物在干燥条件下容易被杀或降低活性。当空调系统关闭时，让风机接着运行一段时间使蒸发冷却介质彻底干燥。

2.3.3维持空调系统的清洁。沉积的碳酸钙、矿物质和营养物质会产生霉菌、残渣和其他一些问题。

3.结论

　　通以上的分析蒸发冷却系统中水垢问题水基本可以克服的；军团病的感染是因为人吸入了载有大量军团菌的气溶胶微粒沉淀进入呼吸系统的深处而引起的。蒸发冷却不会提供军团菌生长的条件，而且通常不会释放出气溶胶微粒。良好的维护过程可以消除可能出现的。微生物所造成的问题和减少疾病的传播。

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参考文献

1. 龙惟定，周辉. “非典”引出的对空调的反思.. 西安制冷，2003.No.1

2. 沈学明，陈晓进. 空调机组过滤器及换热设备结尘、结垢的处理方法. 制冷与空调，2003，3（2）：57~59

3. 周斌，黄翔. 为何蒸发冷却器不会导致军团病的发生. 西安制冷，2003.No.1

4. 陈沛霖，蒸发冷却在空调中的应用，西安制冷，1999.No.1

5. 夏克盛，丁玉娟，岳永亮. 空调系统水质及水处理问题探讨. 暖通空调，2000，30（1）：75~78

6. 陈长怡，陈悦，薛季鸣等. 上海市区中央空调冷却水中分离军团菌的初步研究. 上海预防医学杂志，1997，9（9）：422

7. 陈爱民. 中央空调系统水处理技术研究. 水处理药剂及其应用，化学工业出版社，2003

8. 黄翔，武俊梅等，中国西北地区蒸发冷却技术应用状况的研究第11届全国暖通空调技术信息网大会论文集

9. 龚昌仟，王素萍，宋满景等. 空调冷却水军团菌消长调查. 中华预防医学杂志，1993，27（3）：156

10. 戴刚，沈志相，姚国琦. 制冷机与空调设备的水质处理及其处理浅见. 制冷技术，1997，（4）