集中空调冷却水系统的结垢、腐蚀和滋生菌藻等问题较为突出。结垢主要发生在制冷机的冷凝器、吸收器及冷却塔填料上。在北方地区，特别是在北方海滨城市，大气中氯离子含量较高，湿汽腐蚀较为严重。防冻放空管道冬季腐蚀生成的锈皮堆积和堵塞在冷却塔布水器、上水管道及冷凝器铜管中的现象常有发生。为了解决这些问题，需要频繁采用酸洗和络合清洗等手段除垢，既浪费了资源，又污染了环境，而且如果酸洗操作不当，还会对设备造成腐蚀。因此，做好冷却水的运行管理，对确保系统正常运行和节能意义重大。

本文结合笔者多年的经验，从理论和实践两方面探讨集中空调冷却水系统正确的运行管理方法。

1 理论分析

和开式工业冷却水系统相比，集中空调冷却水系统的显著特点是系统容积较小。工业冷却水系统的系统容积约为小时循环水量的(1/3)～(1/4)；而大型制冷空调冷却水系统的容积约为小时循环水量的(1/6)～ (1/10) 或更少。为了从理论上分析冷却水系统容积对冷却水中溶解盐浓度变化的影响，假设在运行过程中没有溶解盐析出、CO2逸出和生物降解发生。

开式冷却水系统冷却水中的溶解盐在浓缩过程中的瞬时浓度变化速率可用下式表达：

Dc/dt=MCM/V-BC/V（1）

式中：C——循环水中溶解盐的瞬时质量浓度，mg/ L；

t ——时间，h；

M ——补充水量，为蒸发水损失量与非蒸发；

水损失量之和，m3/h；

CM——补充水的溶解盐质量浓度，mg/ L；

B ——非蒸发(包括强制排污、风吹损失及滴漏等) 水损失量，m3/h；

V ——冷却水系统水容量，m3。

将式(1)变换积分后可得冷却水中溶解盐瞬时质量浓度的计算式[2-3]：

式中：C0——起始时刻的瞬时溶解盐质量浓度，mg/ L；

t——终了时刻；

t0——起始时刻；

N——浓缩倍数。

在假设条件下，式( 2 ) 对冷却水中的离子(Cl-，Ca2+等) 的瞬时浓度计算同样适用。

下面通过实例计算说明改变系统容积对冷却水溶解盐浓度的影响。

某开式冷却水系统循环水量为800m3/h，补充水的溶解盐质量浓度为300 mg/ L，则其蒸发水损失量为：

E =αΔtR (3)

式中：E ——蒸发水损失量，m3/h；

α———蒸发系数，夏季取0.15%；

Δt——冷却水温差，取5℃；

R——循环水量，m3/h 。

将相应数据代入式(3)计算可得E = 6.0m3/h。

由于该冷却水系统采用的冷却塔为玻璃钢冷却塔，其风吹损失水量W约占循环水量的0.1%或更少，按0.1%计算为0.8m3/h。

设浓缩倍数为3，则B = E/(N-1)= 3.0m3/h；如果不强制排污，有B≈W，则循环水的浓缩倍数N = E/W+1= 8.5。

对于该冷却水系统，3 种不同情况(集中空调冷却水系统属于第一种或第二种情况，工业冷却水系统属于第三种情况)下冷却水中溶解盐质量浓度变化曲线见图1。由图1可见，集中空调冷却水系统盐浓缩速率比开式工业冷却水系统要快得多，在很短的时间内溶液就会达到过饱和状态，特别是在不控制浓缩倍数时。因此，集中空调的冷却水系统，特别是大、中型冷却水系统，应该按照第二种情况进行管理，以减轻以下危害。

图1 开式冷却水系统冷却水中溶解盐质量浓度变化曲线

1) 结垢的危害。实际运行中冷却水中的溶解盐质量浓度并不像理论计算那样会一直减小，当水中成垢盐(通常为碳酸钙)达到过饱和状态时,就会析出微小晶体，附在换热器管束和冷却塔填料表面形成垢层，降低传热效率，增加能耗。测试表明1mm厚的水垢会使制冷机能耗上升16%。

2) 菌藻的危害。开式冷却水系统适宜细菌、藻类的生长繁殖。细菌的危害主要表现为在换热器和冷却塔内形成生物黏泥、软垢，产生细菌腐蚀，传染军团菌病。常见的细菌腐蚀为铁细菌腐蚀和硫酸盐还原菌腐蚀两种，皆为破坏性腐蚀。铁细菌喜欢生活在有较多铁质和CO2的弱酸性水中，能将细胞内吸收的亚铁氧化为高铁生成锈泥和锈瘤。

硫酸盐还原菌为厌氧性细菌，常常共生于铁细菌群落下面，它能将水中的硫酸盐还原成硫化氢，生成的硫化氢对金属有强腐蚀性。

军团菌疫情一般都和冷却塔有关，目前最好的控制办法是保持集中空调冷却水系统清洁。

3) 在高浓缩倍数下，水中氯离子浓度偏高，加速了金属腐蚀。

4) 沉积物以及微生物黏泥覆盖在金属表面，影响了水处理药剂的使用效果。

以上的理论分析主要证明了三点：

1) 集中空调冷却水系统水容量偏小，溶解盐浓缩速度非常快；

2)对大、中型冷却水系统应采用自动控制技术确保其在合理的浓缩倍数下运行；3)在高浓缩倍数下运行会加重冷却水系统结垢、腐蚀和菌藻的危害。

2 实际操作　

集中空调冷却水系统在运行期间的管理措施有以下4 种。

1) 对大、中型系统采用自动排污、自动加药、控制浓缩倍数的管理方法。自动加药装置如图2所示，它能使空调冷却水系统在高浓缩倍数(3～4倍)下运行。水质稳定剂通常采用有机磷酸盐、水溶性聚合物、铜的缓蚀剂和杀菌剂等。

图2 自动加药装置

小型系统也可采取连续补水、连续排污的方法，实现在低浓缩倍数下运行。

如能将静电除垢器、电子除垢器等物理处理设备与自动排污装置一起使用，控制浓缩倍数，则有望取得更好的处理效果。

由于制冷空调系统冷却水中溶解盐浓缩速度很快，如不作强制性的连续排污，对易结垢的水来说，在数小时内溶解盐就会达到过饱和状态而析出晶体，继而沉积成水垢。因而，每天排一次污、补一次水的管理办法是不妥当的。

目前已有厂商在其生产的冷水机组的自动控制系统中安装了能自动补加水质稳定剂、自动排污的装置。

2) 定期投加杀菌剂。根据水质情况，每7～15天加一次杀菌剂，投加时间在日落之后。应选择杀菌力强、对环境友好的杀菌剂，如异塞唑啉酮、戊二醛、1227 等。

对菌藻较多、已能产生危害的情况，可投加杀菌剥离剂(如质量浓度为200mg/L的1227) 实施不停车清洗。

3) 每年开机前对冷却水系统进行冲洗。用高压水冲洗冷却塔填料；用专用塑料刷刷洗冷凝器、吸收器铜管；如果碳酸钙水垢层已经明显地覆盖在铜管上，应及时进行化学清洗。

4) 在我国北方地区，冬季为了防冻，室外管道常常放空。对于这些放空管道，可采取下列几种方法防止生成锈皮：

①采用气相缓蚀剂法。采用该方法可以完全避免锈皮的产生，具体做法是：用避振喉和盲板隔绝放空管道与充水管道；在主输水管道的水平放空管段适当位置开孔，以便放入缓蚀剂；将缓蚀剂装在盘中后放入管道中，封闭放空管道；春季开机前将盘取出，反复冲洗管道，复原系统，充水时添加铜缓蚀剂。气相缓蚀剂主要成份为挥发性有机胺，对紫铜、铜合金有强腐蚀性，采用该方法时应拆除放空管道中的铜质元件。对于冬季不放空的充水管道应加缓蚀剂保养。

②在冬季放空前对系统进行清洗、钝化。采用该方法对抑制锈皮的产生有一定的效果。

③在冷却塔的进出水主管上安装过滤器，将冷却塔附近水平管道的端头改用可以拆卸的盲板，以便清理锈皮。

④采用内壁涂塑的钢质管道和热镀锌管道。