空气源热泵系统的防垢除垢技术浅析

文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者：米鑫 人气： 发表时间：2011年12月21日

        由于空气源热泵运用地区水质的差异，相同的空气源热泵系统在不同的地区应用一段时间后也会碰到迥异的售后问题。举个例子：热泵在水质硬度很低而碱度很高的山东曹州地区，就会因水质碱度过高而容易出现换热器和管道易腐蚀的情况，运行时间较长后会使局部管道破裂，甚至冷媒丢失。换个地区，当热泵在水质硬度和碱度都很高的西北地区运行一段时间后，则可能会导致管路和换热器结垢，当垢的厚度到达一定值时，换热效率必然受影响，换热器工质部分则会由于热量无法排除而压力升高，受到压力保护的影响会导致空气源热泵停机。当然，腐蚀和结垢的售后问题远不至存在于以上两地，而是一个普遍存在的问题，尤其是结垢。

    常见除垢方式方法

    对于设备受腐蚀的工况，最简单易行的解决办法就是改变管路和换热器表面的材料组成，比如换成耐腐蚀耐磨损的材料或将某些特殊镀层加在管路和换热器水侧，这是最有效也是当前被普遍采用的方法。

    至于结垢的问题，虽然管壁的材质对结垢的速率有所影响，但远远不足以彻底解决问题，所以只能以物理或者化学的方法对水进行预处理。目前，应用于除垢领域里的方法比较多，我们做一个汇总，并比较其优劣。

    现有除垢方法分为化学除垢和物理除垢。而化学除垢又大体有软化水、添加阻垢剂以及酸洗等。软化水做为比较可靠和具有显著效果的防垢技术，一般应用在对水质要求以及供水连续性要求比较高的医院反渗透纯水系统、中央空调循环冷却水中。但结合到空气源热泵系统，我们也不难发现其应用有诸多不方便之处。首先需要增加设备，而且要定期补盐，增加了操作的复杂性，这种情况，背离了用户当初为了节能、节省空间、减少操作量的初衷，加上维护人员的工资费用和设备的安装采购费用，与其他热水系统相比，空气源热泵优势不再具有。而且大多数人是不喜欢用软水洗澡的，因为软化水的质感比较滑腻，洗浴的感觉并不是非常舒服。所以在空气源热泵系统中使用软化水是不太切合实际的。

    其实添加阻垢剂的方法在空气源热泵系统中也是不可行的，因为现行的阻垢剂是无法保证对人体无任何副作用的，而且以归丽精(也称硅磷精)为例，需要添加专用的加药设备，这种设备对管道的水压是有一定的损失的，同样需要专人负责加药。基于以上缺点，这种方法仍然无法被普遍应用。

    定期酸洗是另外一种比较直接的解决方法。在工业循环水系统以及锅炉热水系统已经有比较成熟的酸洗方案，但在应用实际中，我们发现其实空气源热泵系统的结垢速率是非常快的，因为空气源热泵系统一般将水箱(循环系统)或出水(直排系统)的最高温度设定在50-60摄氏度，而这个温度是非常容易结垢的温度，所以在水质比较硬的地区，每隔2-3个月甚至一个月就必须酸洗一次。由于其供水对象的特殊性，酸洗时必须中断对用户的供水，不能像某些锅炉热水那样进行低浓度不间断的酸洗。如此高的酸洗频率，普通家庭用户是无法接受的，对于浴池、宾馆等营业性系统、更是面临断热水甚至停业的危险，如何控制酸洗的酸量?用少了浪费时间，用多了腐蚀设备，这往往也是令用户觉得两难的事情。

    最后来说说现阶段大家都不太熟悉的物理防垢除垢方法，物理防垢除垢至今发展有10余年，从最初的永磁设备，逐渐发展为高频电子除垢仪、全程水处理器，以及到现在的电子感应水处理器。技术在不断的成熟，效果也逐渐地被大家认可和接受，下面我们就对目前市场上比较常见的物理防垢除垢设备进行比较：

    永磁设备：从笔者目前所见，该类型产品的外观大致就是一个圆环型的永久磁铁，然后套在直管道上，然后用其穿过管路的磁场来处理流经管道的水。而且其应用大多在比较大的管径上(一般为外径100mm以上的管路)，由于其磁场频率和强度固定，所以它适用的水质范围是比较窄的，在某些特定水质条件下表现的比较好，但再换一种水质后或许就没有了效果，所以是不可靠的产品。另外由于空气源热泵的进水管径一般为33mm-55mm，所以并不适用该产品。

    高频电子除垢仪：这种方法目前仍有部分应用，但因其缺点也明显，逐渐的快被市场所淘汰，那就是安装需要切割管道，比较麻烦，而且电极容易粘附水中的悬浮物造成系统失灵。最近有的厂家在电极的外部涂上了钛氟龙镀层防止电极被悬浮物粘附，但实践应用发现该涂层在悬浮物浓度(SS)稍高的水中经一段时间的冲刷后很容易脱落，问题仍没有得到彻底解决。

    值得一提的是现在新兴的一种防垢产品量子环，利用其产生的频率和水中矿物质离子的固有频率产生共振而使其提前析出，这种产品的除垢防垢效果也被市场所认可，但由于其制造材料特殊以及生产技术被德国某公司所垄断，所以价格较高，其单台机的价格往往超过了空气源热泵机组本身。除非情况极其特殊，一般是难以被用户接纳的。

    最后来说说电子感应水处理器。这种设备至今已经在外国发展了有数十年的历史，经过不断优化其频谱，使其适应绝大多数水质。如图，电子感应水处理器在空气源热泵系统的安装位置，一般只需将其安装在被保护设备即换热装置前的进水管处即可。经处理后的水在有效期(热水系统中大概为6小时)内不会结成硬垢附着在管壁。

    其原理是通过主机在水中产生一个频率强度都按一定规律变化的感应电磁场。该电磁场使水中的成垢离子结合成大量的文石晶核，当水中矿物质含量超过水的饱和溶解度时，成垢离子就会析出并优先生长在这些晶核上形成文石晶体，取代了方解石晶体的析出，而文石晶体呈松软絮状，很容易被水冲走，如此，器壁上的硬垢也开始不断溶解，最后会稀疏并脱落，被水冲走。它的安装方式也比较简单，就是主机连接的线圈通过某种特定方式缠绕在被保护设备前端的进水管道上即可。无须切割打孔，更无须更换电极和保养，耗电量极小，当前是比较完美的解决方案，已经成功地应用于高硬度水质地区的空气源热泵系统。

    但是，该设备的推广方式也存在异议，一种意见是由厂家推广给经销商和工程商，让该产品安装在每个工程的设备外面;另一种意见就是由厂家直接将该处理器集成到设备内部。这两种推广方式各有优劣，我们目前只从技术领域考虑应用的成功性以及合理性，推广以及市场方面的问题就不在赘述。

    当空气源热泵系统的质量不再是售后的主要问题，厂家接到售后电话并赶赴现场后，却发现大多数的问题实际上是由结垢引起的。所以目前被广泛认可的减少这种售后问题的方法就是直接在出厂配置中加上电子感应水处理器，一劳永逸地解决这个问题。但在确认要大规模应用时，建议厂家和经销商还是慎重选择，最好在已有系统中做试验，看其除垢防垢效果能否满意。无论何种防垢方式，添加阻垢剂、软化水或者物理防垢，在一般情况下，效果都不太可能做到100%防垢，按空气源热泵机组设计使用寿命4年来算，我们的试验标准就是在4年内能保证系统的正常运行即可，而且尽量减少能耗以及人工维护等额外工作。

    其实，水系统结垢的问题不止在空气源热泵系统，在太阳能热水系统、电热水系统、燃油燃煤热水系统也有发生。除垢是目的，但能从源头上防止水垢产生，才是除垢的最高境界!结垢问题已经成为继结霜之后空气源热泵系统推广的另外一个瓶颈。在结霜问题已经被成功解决的当前，我们希望结垢问题也不要困扰大家太久!