空氣源熱泵系統(tǒng)的防垢除垢技術(shù)淺析

文章出處：http://www.lvewoqa.cn 作者：米鑫

        由于空氣源熱泵運(yùn)用地區(qū)水質(zhì)的差異，相同的空氣源熱泵系統(tǒng)在不同的地區(qū)應(yīng)用一段時(shí)間后也會(huì)碰到迥異的售后問題。舉個(gè)例子：熱泵在水質(zhì)硬度很低而堿度很高的山東曹州地區(qū)，就會(huì)因水質(zhì)堿度過高而容易出現(xiàn)換熱器和管道易腐蝕的情況，運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)后會(huì)使局部管道破裂，甚至冷媒丟失。換個(gè)地區(qū)，當(dāng)熱泵在水質(zhì)硬度和堿度都很高的西北地區(qū)運(yùn)行一段時(shí)間后，則可能會(huì)導(dǎo)致管路和換熱器結(jié)垢，當(dāng)垢的厚度到達(dá)一定值時(shí)，換熱效率必然受影響，換熱器工質(zhì)部分則會(huì)由于熱量無法排除而壓力升高，受到壓力保護(hù)的影響會(huì)導(dǎo)致空氣源熱泵停機(jī)。當(dāng)然，腐蝕和結(jié)垢的售后問題遠(yuǎn)不至存在于以上兩地，而是一個(gè)普遍存在的問題，尤其是結(jié)垢。

    常見除垢方式方法

    對(duì)于設(shè)備受腐蝕的工況，最簡(jiǎn)單易行的解決辦法就是改變管路和換熱器表面的材料組成，比如換成耐腐蝕耐磨損的材料或?qū)⒛承┨厥忮儗蛹釉诠苈泛蛽Q熱器水側(cè)，這是最有效也是當(dāng)前被普遍采用的方法。

    至于結(jié)垢的問題，雖然管壁的材質(zhì)對(duì)結(jié)垢的速率有所影響，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以徹底解決問題，所以只能以物理或者化學(xué)的方法對(duì)水進(jìn)行預(yù)處理。目前，應(yīng)用于除垢領(lǐng)域里的方法比較多，我們做一個(gè)匯總，并比較其優(yōu)劣。

    現(xiàn)有除垢方法分為化學(xué)除垢和物理除垢。而化學(xué)除垢又大體有軟化水、添加阻垢劑以及酸洗等。軟化水做為比較可靠和具有顯著效果的防垢技術(shù)，一般應(yīng)用在對(duì)水質(zhì)要求以及供水連續(xù)性要求比較高的醫(yī)院反滲透純水系統(tǒng)、中央空調(diào)循環(huán)冷卻水中。但結(jié)合到空氣源熱泵系統(tǒng)，我們也不難發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用有諸多不方便之處。首先需要增加設(shè)備，而且要定期補(bǔ)鹽，增加了操作的復(fù)雜性，這種情況，背離了用戶當(dāng)初為了節(jié)能、節(jié)省空間、減少操作量的初衷，加上維護(hù)人員的工資費(fèi)用和設(shè)備的安裝采購(gòu)費(fèi)用，與其他熱水系統(tǒng)相比，空氣源熱泵優(yōu)勢(shì)不再具有。而且大多數(shù)人是不喜歡用軟水洗澡的，因?yàn)檐浕馁|(zhì)感比較滑膩，洗浴的感覺并不是非常舒服。所以在空氣源熱泵系統(tǒng)中使用軟化水是不太切合實(shí)際的。

    其實(shí)添加阻垢劑的方法在空氣源熱泵系統(tǒng)中也是不可行的，因?yàn)楝F(xiàn)行的阻垢劑是無法保證對(duì)人體無任何副作用的，而且以歸麗精(也稱硅磷精)為例，需要添加專用的加藥設(shè)備，這種設(shè)備對(duì)管道的水壓是有一定的損失的，同樣需要專人負(fù)責(zé)加藥。基于以上缺點(diǎn)，這種方法仍然無法被普遍應(yīng)用。

    定期酸洗是另外一種比較直接的解決方法。在工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)以及鍋爐熱水系統(tǒng)已經(jīng)有比較成熟的酸洗方案，但在應(yīng)用實(shí)際中，我們發(fā)現(xiàn)其實(shí)空氣源熱泵系統(tǒng)的結(jié)垢速率是非常快的，因?yàn)榭諝庠礋岜孟到y(tǒng)一般將水箱(循環(huán)系統(tǒng))或出水(直排系統(tǒng))的最高溫度設(shè)定在50-60攝氏度，而這個(gè)溫度是非常容易結(jié)垢的溫度，所以在水質(zhì)比較硬的地區(qū)，每隔2-3個(gè)月甚至一個(gè)月就必須酸洗一次。由于其供水對(duì)象的特殊性，酸洗時(shí)必須中斷對(duì)用戶的供水，不能像某些鍋爐熱水那樣進(jìn)行低濃度不間斷的酸洗。如此高的酸洗頻率，普通家庭用戶是無法接受的，對(duì)于浴池、賓館等營(yíng)業(yè)性系統(tǒng)、更是面臨斷熱水甚至停業(yè)的危險(xiǎn)，如何控制酸洗的酸量?用少了浪費(fèi)時(shí)間，用多了腐蝕設(shè)備，這往往也是令用戶覺得兩難的事情。

    最后來說說現(xiàn)階段大家都不太熟悉的物理防垢除垢方法，物理防垢除垢至今發(fā)展有10余年，從最初的永磁設(shè)備，逐漸發(fā)展為高頻電子除垢儀、全程水處理器，以及到現(xiàn)在的電子感應(yīng)水處理器。技術(shù)在不斷的成熟，效果也逐漸地被大家認(rèn)可和接受，下面我們就對(duì)目前市場(chǎng)上比較常見的物理防垢除垢設(shè)備進(jìn)行比較：

    永磁設(shè)備：從筆者目前所見，該類型產(chǎn)品的外觀大致就是一個(gè)圓環(huán)型的永久磁鐵，然后套在直管道上，然后用其穿過管路的磁場(chǎng)來處理流經(jīng)管道的水。而且其應(yīng)用大多在比較大的管徑上(一般為外徑100mm以上的管路)，由于其磁場(chǎng)頻率和強(qiáng)度固定，所以它適用的水質(zhì)范圍是比較窄的，在某些特定水質(zhì)條件下表現(xiàn)的比較好，但再換一種水質(zhì)后或許就沒有了效果，所以是不可靠的產(chǎn)品。另外由于空氣源熱泵的進(jìn)水管徑一般為33mm-55mm，所以并不適用該產(chǎn)品。

    高頻電子除垢儀：這種方法目前仍有部分應(yīng)用，但因其缺點(diǎn)也明顯，逐漸的快被市場(chǎng)所淘汰，那就是安裝需要切割管道，比較麻煩，而且電極容易粘附水中的懸浮物造成系統(tǒng)失靈。最近有的廠家在電極的外部涂上了鈦氟龍鍍層防止電極被懸浮物粘附，但實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)該涂層在懸浮物濃度(SS)稍高的水中經(jīng)一段時(shí)間的沖刷后很容易脫落，問題仍沒有得到徹底解決。

    值得一提的是現(xiàn)在新興的一種防垢產(chǎn)品量子環(huán)，利用其產(chǎn)生的頻率和水中礦物質(zhì)離子的固有頻率產(chǎn)生共振而使其提前析出，這種產(chǎn)品的除垢防垢效果也被市場(chǎng)所認(rèn)可，但由于其制造材料特殊以及生產(chǎn)技術(shù)被德國(guó)某公司所壟斷，所以價(jià)格較高，其單臺(tái)機(jī)的價(jià)格往往超過了空氣源熱泵機(jī)組本身。除非情況極其特殊，一般是難以被用戶接納的。

    最后來說說電子感應(yīng)水處理器。這種設(shè)備至今已經(jīng)在外國(guó)發(fā)展了有數(shù)十年的歷史，經(jīng)過不斷優(yōu)化其頻譜，使其適應(yīng)絕大多數(shù)水質(zhì)。如圖，電子感應(yīng)水處理器在空氣源熱泵系統(tǒng)的安裝位置，一般只需將其安裝在被保護(hù)設(shè)備即換熱裝置前的進(jìn)水管處即可。經(jīng)處理后的水在有效期(熱水系統(tǒng)中大概為6小時(shí))內(nèi)不會(huì)結(jié)成硬垢附著在管壁。

    其原理是通過主機(jī)在水中產(chǎn)生一個(gè)頻率強(qiáng)度都按一定規(guī)律變化的感應(yīng)電磁場(chǎng)。該電磁場(chǎng)使水中的成垢離子結(jié)合成大量的文石晶核，當(dāng)水中礦物質(zhì)含量超過水的飽和溶解度時(shí)，成垢離子就會(huì)析出并優(yōu)先生長(zhǎng)在這些晶核上形成文石晶體，取代了方解石晶體的析出，而文石晶體呈松軟絮狀，很容易被水沖走，如此，器壁上的硬垢也開始不斷溶解，最后會(huì)稀疏并脫落，被水沖走。它的安裝方式也比較簡(jiǎn)單，就是主機(jī)連接的線圈通過某種特定方式纏繞在被保護(hù)設(shè)備前端的進(jìn)水管道上即可。無須切割打孔，更無須更換電極和保養(yǎng)，耗電量極小，當(dāng)前是比較完美的解決方案，已經(jīng)成功地應(yīng)用于高硬度水質(zhì)地區(qū)的空氣源熱泵系統(tǒng)。

    但是，該設(shè)備的推廣方式也存在異議，一種意見是由廠家推廣給經(jīng)銷商和工程商，讓該產(chǎn)品安裝在每個(gè)工程的設(shè)備外面;另一種意見就是由廠家直接將該處理器集成到設(shè)備內(nèi)部。這兩種推廣方式各有優(yōu)劣，我們目前只從技術(shù)領(lǐng)域考慮應(yīng)用的成功性以及合理性，推廣以及市場(chǎng)方面的問題就不在贅述。

    當(dāng)空氣源熱泵系統(tǒng)的質(zhì)量不再是售后的主要問題，廠家接到售后電話并趕赴現(xiàn)場(chǎng)后，卻發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的問題實(shí)際上是由結(jié)垢引起的。所以目前被廣泛認(rèn)可的減少這種售后問題的方法就是直接在出廠配置中加上電子感應(yīng)水處理器，一勞永逸地解決這個(gè)問題。但在確認(rèn)要大規(guī)模應(yīng)用時(shí)，建議廠家和經(jīng)銷商還是慎重選擇，最好在已有系統(tǒng)中做試驗(yàn)，看其除垢防垢效果能否滿意。無論何種防垢方式，添加阻垢劑、軟化水或者物理防垢，在一般情況下，效果都不太可能做到100%防垢，按空氣源熱泵機(jī)組設(shè)計(jì)使用壽命4年來算，我們的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)就是在4年內(nèi)能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行即可，而且盡量減少能耗以及人工維護(hù)等額外工作。

    其實(shí)，水系統(tǒng)結(jié)垢的問題不止在空氣源熱泵系統(tǒng)，在太陽能熱水系統(tǒng)、電熱水系統(tǒng)、燃油燃煤熱水系統(tǒng)也有發(fā)生。除垢是目的，但能從源頭上防止水垢產(chǎn)生，才是除垢的最高境界!結(jié)垢問題已經(jīng)成為繼結(jié)霜之后空氣源熱泵系統(tǒng)推廣的另外一個(gè)瓶頸。在結(jié)霜問題已經(jīng)被成功解決的當(dāng)前，我們希望結(jié)垢問題也不要困擾大家太久!