空氣源熱泵系統的防垢除垢技術淺析

文章出處：http://www.katarog.com 作者：米鑫 人氣： 發表時間：2011年12月21日

        由于空氣源熱泵運用地區水質的差異，相同的空氣源熱泵系統在不同的地區應用一段時間后也會碰到迥異的售后問題。舉個例子：熱泵在水質硬度很低而堿度很高的山東曹州地區，就會因水質堿度過高而容易出現換熱器和管道易腐蝕的情況，運行時間較長后會使局部管道破裂，甚至冷媒丟失。換個地區，當熱泵在水質硬度和堿度都很高的西北地區運行一段時間后，則可能會導致管路和換熱器結垢，當垢的厚度到達一定值時，換熱效率必然受影響，換熱器工質部分則會由于熱量無法排除而壓力升高，受到壓力保護的影響會導致空氣源熱泵停機。當然，腐蝕和結垢的售后問題遠不至存在于以上兩地，而是一個普遍存在的問題，尤其是結垢。

    常見除垢方式方法

    對于設備受腐蝕的工況，最簡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將某些特殊鍍層加在管路和換熱器水側，這是最有效也是當前被普遍采用的方法。

    至于結垢的問題，雖然管壁的材質對結垢的速率有所影響，但遠遠不足以徹底解決問題，所以只能以物理或者化學的方法對水進行預處理。目前，應用于除垢領域里的方法比較多，我們做一個匯總，并比較其優劣。

    現有除垢方法分為化學除垢和物理除垢。而化學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，一般應用在對水質要求以及供水連續性要求比較高的醫院反滲透純水系統、中央空調循環冷卻水中。但結合到空氣源熱泵系統，我們也不難發現其應用有諸多不方便之處。首先需要增加設備，而且要定期補鹽，增加了操作的復雜性，這種情況，背離了用戶當初為了節能、節省空間、減少操作量的初衷，加上維護人員的工資費用和設備的安裝采購費用，與其他熱水系統相比，空氣源熱泵優勢不再具有。而且大多數人是不喜歡用軟水洗澡的，因為軟化水的質感比較滑膩，洗浴的感覺并不是非常舒服。所以在空氣源熱泵系統中使用軟化水是不太切合實際的。

    其實添加阻垢劑的方法在空氣源熱泵系統中也是不可行的，因為現行的阻垢劑是無法保證對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備，這種設備對管道的水壓是有一定的損失的，同樣需要專人負責加藥。基于以上缺點，這種方法仍然無法被普遍應用。

    定期酸洗是另外一種比較直接的解決方法。在工業循環水系統以及鍋爐熱水系統已經有比較成熟的酸洗方案，但在應用實際中，我們發現其實空氣源熱泵系統的結垢速率是非常快的，因為空氣源熱泵系統一般將水箱(循環系統)或出水(直排系統)的最高溫度設定在50-60攝氏度，而這個溫度是非常容易結垢的溫度，所以在水質比較硬的地區，每隔2-3個月甚至一個月就必須酸洗一次。由于其供水對象的特殊性，酸洗時必須中斷對用戶的供水，不能像某些鍋爐熱水那樣進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，對于浴池、賓館等營業性系統、更是面臨斷熱水甚至停業的危險，如何控制酸洗的酸量?用少了浪費時間，用多了腐蝕設備，這往往也是令用戶覺得兩難的事情。

    最后來說說現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展有10余年，從最初的永磁設備，逐漸發展為高頻電子除垢儀、全程水處理器，以及到現在的電子感應水處理器。技術在不斷的成熟，效果也逐漸地被大家認可和接受，下面我們就對目前市場上比較常見的物理防垢除垢設備進行比較：

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

    高頻電子除垢儀：這種方法目前仍有部分應用，但因其缺點也明顯，逐漸的快被市場所淘汰，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，但實踐應用發現該涂層在懸浮物濃度(SS)稍高的水中經一段時間的沖刷后很容易脫落，問題仍沒有得到徹底解決。

    值得一提的是現在新興的一種防垢產品量子環，利用其產生的頻率和水中礦物質離子的固有頻率產生共振而使其提前析出，這種產品的除垢防垢效果也被市場所認可，但由于其制造材料特殊以及生產技術被德國某公司所壟斷，所以價格較高，其單臺機的價格往往超過了空氣源熱泵機組本身。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水處理器。這種設備至今已經在外國發展了有數十年的歷史，經過不斷優化其頻譜，使其適應絕大多數水質。如圖，電子感應水處理器在空氣源熱泵系統的安裝位置，一般只需將其安裝在被保護設備即換熱裝置前的進水管處即可。經處理后的水在有效期(熱水系統中大概為6小時)內不會結成硬垢附著在管壁。

    其原理是通過主機在水中產生一個頻率強度都按一定規律變化的感應電磁場。該電磁場使水中的成垢離子結合成大量的文石晶核，當水中礦物質含量超過水的飽和溶解度時，成垢離子就會析出并優先生長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，最后會稀疏并脫落，被水沖走。它的安裝方式也比較簡單，就是主機連接的線圈通過某種特定方式纏繞在被保護設備前端的進水管道上即可。無須切割打孔，更無須更換電極和保養，耗電量極小，當前是比較完美的解決方案，已經成功地應用于高硬度水質地區的空氣源熱泵系統。

    但是，該設備的推廣方式也存在異議，一種意見是由廠家推廣給經銷商和工程商，讓該產品安裝在每個工程的設備外面;另一種意見就是由廠家直接將該處理器集成到設備內部。這兩種推廣方式各有優劣，我們目前只從技術領域考慮應用的成功性以及合理性，推廣以及市場方面的問題就不在贅述。

    當空氣源熱泵系統的質量不再是售后的主要問題，廠家接到售后電話并趕赴現場后，卻發現大多數的問題實際上是由結垢引起的。所以目前被廣泛認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水處理器，一勞永逸地解決這個問題。但在確認要大規模應用時，建議廠家和經銷商還是慎重選擇，最好在已有系統中做試驗，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，按空氣源熱泵機組設計使用壽命4年來算，我們的試驗標準就是在4年內能保證系統的正常運行即可，而且盡量減少能耗以及人工維護等額外工作。

    其實，水系統結垢的問題不止在空氣源熱泵系統，在太陽能熱水系統、電熱水系統、燃油燃煤熱水系統也有發生。除垢是目的，但能從源頭上防止水垢產生，才是除垢的最高境界!結垢問題已經成為繼結霜之后空氣源熱泵系統推廣的另外一個瓶頸。在結霜問題已經被成功解決的當前，我們希望結垢問題也不要困擾大家太久!