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【水處理】陳中興:城市理性管理下的中央空調水處理
(時間:2012/1/12 11:50:33)

   一、現代城市靠中央空調維系  
    據統計,目前我國有高層建筑16萬幢,其中100m以上的高層建筑超過1500幢。上海2000年有高層4100多幢,2005年有7000多幢,2009年底8層以上的建筑有19183幢,其中30層以上的高樓大廈有975幢。為了大樓內空間的空氣保持一定的溫度、濕度、流動速度以及潔凈度、新鮮度,中央空調自然成了大樓的必備設備,世博會的場館、大型的商貿城、現代的醫院、娛樂場所、辦公樓宇,凡是人們集聚的地方,一定是中央空調維系著人類生活的舒適度。  
   二、中央空調運行的故障會被城市急劇放大  
    很多人知道,中央空調的通風系統會積聚塵埃傳播疾病,但很少有人知道,通風系統中的細菌、病毒是在水中滋生并呈幾何級數繁衍代謝的。溫群文抽樣檢測的結果表明,64.84%的中央空調的冷卻水中細菌總數異常,65.63%的中央空調的冷卻水中大腸桿菌數超標。黃健于2008年9月在南京對50家公共場所進行了調查,發現86.0%的空調水中檢測出令人警惕的“軍團菌”。超標的細菌會很容易地通過風系統與空間中的人群零距離親密接觸,一旦染病,在城市中,尤其在特大城市中的傳播是令人恐懼的。 
    關注大樓建筑的人還會看到,中央空調的機組在大樓建造過程中吊入的,幾百毫米口徑的水管在大樓升高的過程逐根焊接起來的。現在我們有理由知情,中央空調機組和水管的使用壽命與大樓同步嗎?當空調水管破裂時,幾十上百噸的冷水或熱水從大樓內傾瀉而出時,將是何等驚心動魄的場面。上海曾經發生過,由于主樓和裙樓的沉降差異使水管接頭撕裂,使上百噸的水頃刻噴涌而出。吊頂中風機盤管冷凝水排水不暢通,會影響吊頂質量,破壞室內環境,損害工作心情。 
   在現代社會,越來越多的公共建筑選擇中央空調供暖制冷,它主宰著整棟建筑物的空氣新陳代謝。中央空調給城市人們帶來舒適歡樂的同時,它也會是城市麻煩的制造者,還會破壞室外的自然環境質量。  
    三、中央空調借助水來承載熱量和冷量 
    大樓室內外溫度有差異,并且不適合人們生活和工作時,水作為熱量和冷量的載體,借助與中央空調的運行實現了調節。水成了中央空調正常運作的不可缺少的工作介質,水在有效地為人們提供服務的同時,也在損害著中央空調機組。例如,鄭州一大型商貿城的中央空調運行初期一直未開展水處理工作。空調運行2年后,發現系統內結垢、腐蝕比較嚴重,特別是制冷機組換熱器銅管內部產生大量水垢,夏季運行時常現高溫、高壓報警,甚至停機現象。說明水的效應性能十分靈敏。 
     空調系統用水一般都采用市政供水,水中含有大量鈣鎂等成垢離子,這些成垢離子在水溫升高或蒸發濃縮時極易從水中飽和析出,沉積在冷凝器、蒸發器管內的金屬面上而形成水垢,阻礙傳熱。 
     冷卻水系統大多采取敞開式散熱,大氣中的泥沙及各種菌藻微生物可通過冷卻塔進入冷卻水系統,而冷卻水的運行溫度非常適合微生物的生長繁殖,從而使系統中不可避免產生大量菌藻物,進一步形成微生物粘泥,與水垢混合成生物性污垢。 
   水中的溶解氧和鹽類對空調系統的金屬材質產生快速腐蝕。
由于中央空調系統是由多種材質組成的,在含有大量電解質鹽類物質的水中,不同金屬間就形成了各種腐蝕形態。此外,水垢和生物粘泥也會導致金屬產生垢下腐蝕和微生物腐蝕。 
    若不及時處理則會導致嚴重后果:冷卻水、冷媒水進出口溫度升高,排氣壓力上升,耗電量大幅度增加,從而使空調系統工作效率下降,運行成本上升。  
    四、中央空調水處理是一門高新科技  
    中央空調系統的運行管理有十分豐富的科學內涵。通常情況下,大樓的管理者往往只注重中央空調制冷機組的運行管理,而對空調系統中的冷卻水、冷媒水和熱水的技術管理,往往存在著認識上的誤區。例如把自動化程度高當成容易管理、不用維護保養;把滿足人的舒適性要求當成天熱時有冷氣、天冷時有暖氣即達到了要求;把系統能開動運行當成工作正常,只要系統中存在水就認為平安無事等等。結果對中央空調的水系統常常管理無制度、人員  
    專業、上崗不培訓、運轉無臺賬、操作無規程、運行不調節、使用不維護等現象存在。待運行多年后才發覺空調效果不理想、運行費用高、事故和故障多、設備使用壽命短、系統運行不正常。  
    良好的中央空調運行體現在按設計的環境目標,能長期實現高效能低能耗。其結果也必然使得檢修周期和使用壽命延長。其中重要的一環是管理好中央空調系統中的水。首先技術管理隊伍中有懂水處理的工程師,或者委托具有良好聲譽、技術力量雄厚、隊伍組成合理、技術措施得當、技術條例清晰、技術服務規范的專業水處理服務運行商,按服務合約進行操作。  
    中央空調水系統處理稍有疏忽,后果很快能顯現出來,彭德其等對中央空調的制冷劑進行了研究,發現冷凝器壁面的水垢僅0.15mm時,冷凝器的壓力由1.90MPa增加到2.01MPa,壓縮機電動機的電流升高7%,系統用電量增長21%。  
    中央空調水系統始終嚴格進行科學的水處理,其傳熱表面的阻垢率能大于95%,過水的碳鋼表面的腐蝕率小于0.02mm/a,粘附速率低于10.54mcm,不銹鋼腐蝕率0.0005mm/a,粘附速率低于0.96mcm,銅腐蝕率0.0005mm/a,粘附速率低于0.98mcm。由此可見,中央空調水系統的管理有著十分明確的技術參數。  
    五、中央空調水處理需要監管  
    中央空調水處理目前人們最關心的水質指標,因此各部門各系統出臺了多個水質指標標準,有的相互沖突,有的對使用的水源無所適從,而對于真正能切中質量要害的技術參數往往很少提及或沒有監管制度和辦法。這樣的局面往往會造成中央空調水處理競爭無序、質量失控、監管失位、隱患危機四伏。為了城市的安全,為了理性管理好城市,應出臺水處理關鍵技術指標和與之緊密關聯的中央空調機組運行技術參數,作為中央空調水處理的強制措施,對從業機構和從業人員應進行資質和等級認定,通過市場的競爭機制凈化隊伍,淘汰落后,使我國盡快涌現出在世界上具有水處理話語權的高科技公司。  
    監管還要延伸到中央空調水處理對城市環境的影響程度評價,如中央空調水系統中投加藥劑以后對周圍建筑的影響,對人們日常生活的影響;中央空調水系統化學清洗以后排放液的處理和處置,不得對城市排水系統產生不良的影響,不能對城市河道、景觀水體的造成不良影響等。 
    六、中央空調系統有巨大的節能空間  
     據清華大學調查,在中央空調系統的夏季用電負荷中,大約50%~60%用電負荷消耗于冷水機組制冷,大約25%~30%用電負荷消耗于冷水泵與冷卻水泵的輸配上,大約l5%~20%用電負荷消耗于各種風機的輸配上。如新建鐵路南京樞紐南京南站站房工程中央空調系統設計夏季冷負荷305O0kW,平均年能耗約占站房總能耗的65%,是站房能耗最大的系統。  
     中央空調的負荷設計總是根據最大室內使用面積、最長使用時間、最極端氣候條件。而實際使用時余量很大,也意味著節能空間很大。  
     據研究證實,制冷劑的溫度升高1℃,中央空調系統的能耗會增加3~4%,因此良好的傳熱效果是最有效的節能措施。科學的水處理技術能使系統傳熱效果處于設計的范圍內,其污垢熱阻應小于0.86×10-4m2.℃/kW,其對水處理的投入可成倍地從節能效益得到回報。 
   對于大功率的水泵能通過DCS系統的建立、變頻電機的使用按室內溫度控制信號最佳運行,經很多裝置的實踐考核,節電的效果非常明顯。投入的改造費用一般能在1~2年的運行中得到回收。  
    中央空調系統中還有很多節能潛力,比如當室內外溫差很大時,最需要空調,室內有最大的換氣要求,這時損失的熱量也最大,如果設置新風與排氣之間有效的熱交換,其回收的熱量十分可觀。冷卻塔與外界進行散熱的同時還進行著物質的傳遞,這里的低溫差熱源十分巨大。一座大型商場,其中央空調系統的冷卻水如果有1000m3/h的話,假定每天運行10小時,全年運行70天,把這部分排放到大氣的熱量全部回收的話,相當于節省500噸優質煤炭。 
    中央空調節水的潛力也很大,表現在冷卻塔的汽化水和空調終端設備的冷凝水,上述例子中汽化水可達5000多噸。 
    由于中央空調的分散性和歸屬的部門特點,這些能耗和水耗在人們的潛意識里是“應當的”、“合理的”,呈現出“假理性”思維方式。一座現代的建筑要畫上綠色的、環保的符號,擺在我們面前工作還很多,管理好每一套中央空調系統,為理性管理好我們的城市給力、加油。  
      作者系華東理工大學陳中興教授

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