一、空調循環冷卻水系統的特性
冷卻水系統多為開放式的，系統是由冷卻水泵、管道、冷卻塔、制冷機的冷凝器等組成的敞開式回路系統。冷卻水在使用過程中通過冷卻塔時，由于散熱不斷的蒸發，而蒸發的都是純水，水中的鹽份由于補充水的不斷進入系統而不斷濃縮，當水中的碳酸鹽濃度值達到飽和狀態時就會在換熱器表面形成碳酸鈣水垢。垢的形成不僅使傳熱效率下降、制冷負荷增大，還會形成垢下腐蝕，造成水電浪費和縮短系統設備使用壽命。隨著含鹽量不斷上升，為了不使含鹽量無限制的升高，必須排放掉一部分冷卻水，同時補入新鮮水。而且補充水和空氣中都含有一定量微生物，這些微生物進入系統內，在適當的溫度、酸堿度和營養條件下迅速生長繁殖分泌粘液，與其它雜質形成生物粘泥，給系統帶來危害。
冷卻水系統是一個敞開式循環水系統，熱水在冷卻塔內通過曝氣進行降溫，而就在曝氣過程中將進入冷卻塔空氣中的細菌、藻類、灰塵等帶入循環水中，而循環水的PH值、溫度、陽光照射、養分等具備了細菌、藻類滋生、繁殖的最好條件。大量的細菌繁殖和灰塵在冷卻塔內形成粘泥，在熱交換器、管道附著既影響熱交換的順利進行又會造成金屬腐蝕。有一種被稱作軍團菌的桿狀細菌存在于循環冷卻水中，如果中央空調外循環冷卻水中染有軍團菌，有可能通過循環水在冷卻塔曝氣時飄落飛濺到空氣中被人吸入，就會引起肺泡部位感染。

二、空調循環冷卻水系統容易存在的問題
根據以上對冷卻水系統的分析：結垢、腐蝕和生物粘泥等，如不進行適當的處理，勢必會引起管道堵塞，腐蝕泄漏、傳熱效率大為降低等一系列問題，影響整個空調系統的正常工作，其具體表現在。

1、系統的管路和設備腐蝕問題
從化學熱力學的理論上可知，幾種常用金屬——碳鋼、銅、鋁及其合金在水中是不穩定的，它們最終將通過腐蝕到達各自穩定狀態——腐蝕產物。比如中央空調的各個循環系統，水在冷卻塔內和空氣充分接觸，使水中的溶解氧得到補充，所以循環水中溶解氧總是飽和的。水中溶解氧是造成金屬電離子化學腐蝕的主要原因（當然還有其他種種因素，比如有害T離子Cl—和SO4－2、微生物腐蝕等等）；如不做處理，系統就會被氧化腐蝕或因細菌繁殖生長而造成腐蝕，其表象是水呈“黃色”或“紅色”，嚴重者呈現“黑褐色”并帶有鐵臭味，其后果主要是因金屬在這種環境下腐蝕的速度過快，而造成整套設備系統的提前報廢。所以，這也是中央空調系統要解決的問題之一。
1.1 碳鋼材質與水中的氧氣作用而發生腐蝕，其反應如下：
Fe + O2 + H2O Fe(OH)3↓
1.2 有害離子引起的腐蝕
中央空調循環水在濃縮過程中，各種鹽類的濃度相應增加，當Cl-（氯）和SO42-（硫酸根）離子濃度較高時，會使金屬表面保護膜的防腐性能降低。尤其是Cl-的離子半徑小、穿透性強，容易破壞金屬表面的保護膜增加其腐蝕反應的陽極過程速度，引起金屬的局部腐蝕。
1.3 兩種不同的金屬接觸時，因金屬間電位差而造成電池腐蝕，例如熱交換器的銅管與碳鋼端板，其接觸部分的鋼鐵材質會因此加速腐蝕。
1.4 水中微生物的滋生也會產生細菌性腐蝕，如硫酸還原菌、鐵細菌等。
1.5 其它引起腐蝕的影響因素有：pH值、溶解的氣體、溫度、流速等。
空調系統的冷卻水、冷凍水未經處理有一定的腐蝕性，如將普通鋼片或鐵釘放入水中，幾天后就會出現鐵銹，放置時間越長則銹蝕越嚴重。同樣，系統管道及設備內壁常因水的腐蝕和電化學作用而產生鐵銹，甚至穿孔。脫落的銹渣會堵塞管道，使空調效果下降；同時腐蝕的存在使設備的使用壽命大為縮短。一旦腐蝕穿孔，水將進入內腔，既污染了致冷劑（使之報廢），又影響了機組正常使用。從下表統計情況看，未作水處理的設備使用壽命會縮短30－50%。

2、結垢及沉積問題
在中央空調循環冷卻水系統中，所溶解的重碳酸鹽濃度隨著蒸發濃縮而增加，當其濃度達到飽和狀態，或者在經過換熱器傳熱表面使水溫升高時，水中鹽份溶解平衡遭到破壞，會發生下列反應即水垢的生成：
Ca(HCO3)2 =CaCO3↓+CO2↑+H2O
生成的CaCO3（碳酸鈣）水垢沉積在換熱器的傳熱表面，形成一層硬垢，導熱性能很差，嚴重影響換熱效率。
由于水中溶有大量堿土金屬離子和碳酸氫根離子等，這些離子遇熱后生成不溶解的鹽類（如CaCO3,MgCO3等），它們沉集成塊即為水垢。水垢的導熱系數小于0.8，而紫銅管的導熱系數為320，兩者相差400倍。水垢影響冷熱傳遞，這會帶來兩個方面的問題，首先降低制冷效果，1毫米厚的水垢使制冷量降低20－40%；其次多耗能源，嚴重時主機高壓跳機，無法工作。
其次，中央空調水系統設備、管道主要材質是碳鋼，其腐蝕產物主要是氫氧化物和鐵的氧化物的水合物，呈膠體狀態，穩定地懸浮于水中，但當通過熱交換器時易在受熱面膠體相互凝集沉淀。沉淀的Fe2O3（三氧化二鐵）由于它的不連續性和不致密性而對金屬無保護作用，而且由于它的磁性，粘著力強，且比重大，消除困難，形成污垢。
另外，循環水中也有天然有機物、泥沙、微生物群落等懸浮物，它們于流速慢或溫度高的地方慢慢沉積而形成污垢沉積在設備、管道表面。降低制冷和換熱效果，增加能源消耗，嚴重時造成主機停機。
對冷卻塔來講，冷卻水在使用過程中通過冷卻塔時由于散熱不斷的大量蒸發，而蒸發的是純水，水中的鹽份由于補充水的不斷進入系統而增加，這樣就出現了濃縮倍數。當水中的重碳酸鹽濃度值達到飽和狀態時就會在PVC填料兩側的水垢的積累會破壞其親水性，大大減小了其散熱面積，隨塔內污物的增加，其向上熱汽和向下流嚴重受阻，以致于冷卻水溫差一般只有3－4℃，很難達到5℃，散熱效率下降30%以上。

3、微生物帶來的問題
微生物可分為細菌、真菌及藻類，由于其散布在自然界各個角落，而中央空調循環水之溫度、鹽份、pH值、溶解氧等比較適合微生物繁殖。若未能得到有效控制，微生物不斷滋生，并分泌出大量粘液，將水中不溶性雜質粘結在一起，產生粘泥附著于設備和管道的內表面，阻礙水的流動和系統熱交換，且在粘泥沉積地方往往會造成沉積物下腐蝕。
冷卻塔的水溫在32－37℃之間，非常適合微生物繁殖。這些微生物分泌出大量粘液，將水中不溶性雜質粘結在一起。中央空調若長期未作水處理，銹渣、污垢脫落，加上生物粘泥，很易堵塞水路中的傳熱管，使水流量大為減少，制冷效果嚴重下降。
微生物粘泥，由于水中本身就含有一定量的泥土、腐殖質等其它有機物及微生物，隨著細菌及藻類等微生物逐漸大量的繁殖，因其新陳代謝產生的分泌物及其死亡的菌體，從而形成了微生物粘泥。其在系統管路及換熱器內沉積下來，生成了微生物粘泥。微生物粘泥（即所說的軟垢）不僅會造成垢下生物腐蝕（如不及時處理的話，也會造成腐蝕穿孔），而且還影響整個系統的熱交換率。長此以往不僅增加了機械部分的運行負荷及能耗，而且將嚴重影響系統的正常工作。水網系統：除了結垢、腐蝕、污泥沉積和微生物繁殖等危害外，水管網系統容易出現過濾器堵塞、水泵密封損壞、緩沖器爆裂（軟聯結損壞）等問題。
細菌是能自我增殖的、多功能的和小體積大面積的單細胞系統。一些細菌覆蓋在金屬的表面降低冷卻水的冷卻效果，并且使金屬表面形成差異腐蝕電池而發生垢下腐蝕；有些細菌可以直接引起金屬嚴重腐蝕甚至穿孔，由于鐵細菌的大量生長和銹瘤可以引起管道被堵塞；某些細菌與水中鹽類反應生成的沉淀還會沉積在金屬表面形成污垢，由于細菌的繁殖塊，適應強，種類多，所以細菌是在中央空調水特別是冷卻水中需嚴格控制的指標。

4、危害與不良影響
上述的水垢、腐蝕和微生物滋生等這三者不是孤立的，是互相聯系和相互影響的，如水垢和污垢往往結合在一起，結垢和生物粘泥又能引起或加重腐蝕。這些水垢、腐蝕物及生物粘泥給中央空調的安全運行帶來了嚴重的危害。
4.1設備管道水垢附著：水垢的導熱系數極低，降低傳熱效率或傳熱不勻，影響中央空調的制冷效果，使冷凝器壓力升高，增大壓縮機正背面壓力差，導致電機負荷增加，造成高壓運行，增加電能消耗，嚴重時可直接造成主機高壓事故停機。
4.2 使系統水循環量減少：沉積物（如水垢、微生物粘泥）覆蓋在中央空調水系統設備管道或換熱器流道表面，嚴重的將堵塞管道，阻礙水流動，使冷凍水循環量減少，熱交換效率進一步降低。
4.3腐蝕設備和管道：系統管道及設備內壁常因腐蝕造成銹渣脫落，脫落的銹渣會堵塞盤管，使空調換熱效果下降，嚴重時造成穿孔泄漏等重大停機事故；同時腐蝕的存在還使設備的使用壽命大為縮短。
為了防止水垢的形成，抑制微生物的生長繁殖，控制設備及管道的腐蝕，提高熱交換效率，節約能源，延長設備的使用壽命，就必須對中央空調循環水系統進行清洗除垢及日常的水質穩定處理，以降低設備和管道的腐蝕，控制結垢生成，抑制微生物繁衍，保證系統正常安全運行。
水質處理的目的是解決系統內水垢附著、設備腐蝕、微生物滋生和粘泥危害的問題，同時節約了能源，發揮中央空調系統的最佳效益。

三、解決空調循環水系統問題的必要性

1、空調循環水系統水質標準

針對以前對空調循環水系統的水質沒有統一的標準，相關政府部門，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會已于2012年12月31日正式聯合頒布《中華人民共和國采暖空調系統水質標準》（GB/T29044-2012），并將于2013年9月1日正式強制執行。其標準對各個系統的水質標準進行了統一規定。
集中空調間冷開式循環冷卻水系統循環水及補充水水質標準

集中空調間冷開式循環冷卻水系統循環水及補充水水質標準

檢測項	單位	補充水	循環水
pH		6.5～8.5	7.5～9.0
濁度	NTU	≤10	≤20
			≤10（換熱設備為板式、翅片管式、螺旋版式）
電導率（25℃）	μS/cm	≤400	≤1600
總硬度(以CaCO3計)	mg/L	≤150	--
總堿度(以CaCO3計)	mg/L	≤200	≤600
Ca2++總堿度(以CaCO3計)	mg/L	--	≤1100
Cl－(以Cl－計)	mg/L	≤100	≤500
總鐵(以Fe計)	mg/L	≤0.3	≤1.0
NH3-N	mg/L	≤5	≤10
游離氯	mg/L	0.05～0.2	0.05～1.0
COD	mg/L	≤30	≤100
磷酸鹽(以P計)	mg/L	--	≤1.0
有機膦	mg/L	--	≤0.5
異氧菌總數	個/mL	--	≤1×105
銅合金腐蝕速率	mm/a	--	＜0.005

蒸發冷卻循環水系統循環水及補充水水質標準

檢測項	單位	直接蒸發		間接蒸發
		補充水	循環水	補充水	循環水
pH		6.5～8.5	7.0～9.0	6.5～8.5	7.0～9.0
濁度	NTU	≤3	≤3	≤3	≤5
電導率（25℃）	μS/cm	≤400	≤1000	≤800	≤1600
總硬度(以CaCO3計)	mg/L	≤200	≤400	≤300	≤600
總堿度(以CaCO3計)	mg/L	≤200	≤500	≤200	≤600
Cl－(以Cl－計)	mg/L	≤100	≤200	≤150	≤300
總鐵(以Fe計)	mg/L	≤0.3	≤1.0	≤0.3	≤1.0
SO42－(以SO42－計)	mg/L	≤250	≤500	≤250	≤500
氨氮	mg/L	≤0.5	≤1.0	≤5	≤10
COD	mg/L	≤3	≤5	≤30	≤100
菌落總數	CFU/mL	≤100	≤100	--	--
異氧菌總數	個/mL	--	--	--	≤1×105
磷酸鹽(以P計)	mg/L	--	--	--	≤1.0
有機膦	mg/L	--	--	--	≤0.5

四、解決空調循環水系統水質的可行性辦法

空調循環水處理方法要實現的原理都是預防各種危害的發生。根據水質條件、設備要求介紹一下我們選取的藥劑做—介紹：
水系統在循環系統中不斷循環使用，由于水的溫度升高，水流速度的變化，水的蒸發，各種無機離子和有機物質的濃縮，從冷凍水系統補水箱進入的灰塵雜物，以及設備結構和材料等多種因素的綜合作用，會產生比直流系統更為嚴重的沉積物的附著、設備腐蝕和微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等問題。為了維持各種礦物質和離子含量穩定在某一定值上，必須對系統補充一定量的新鮮水，并排出一定量的濃縮水，通稱排污水。這種補充水和排污水的控制，靠人工控制是不及時、不連續和不準確的。通常取水樣分析測試，發現指標超標，才通知補水及排污。因而造成補水和排污時間滯后，排污量不準確，導致浪費。若能在冷卻系統安裝一套全自動加藥和排污的裝置，就可以將濃縮倍數和總硬度、藥劑濃度控制在一個平穩的范圍內，實現先進和科學的水質穩定控制。
循環水的濃縮倍數
空調循環水的濃縮倍數是指該循環水的含鹽量與其補充水含鹽量之比。提高濃縮倍數，可以降低補充水的用量，節約用水；還可降低排污量，減少對環境的污染和廢水的處理量，降低廢水處理成本。但是，濃縮倍數過高，會使循環水的硬度、堿度和濁度升的太高，水的結垢傾向增大；水中腐蝕性離子（CL-和SO42-）腐蝕性物質（H2S、SO2、NH3）的含量增加，水的腐蝕性增強。因此，空調循環水的濃縮倍數并不是愈高愈好。當提高到8倍以上時，節水效果就不明顯，在使用水處理劑時一般濃縮倍數控制在4~7倍，每小時節水量占循環量的0.40%，要準確控制濃縮倍數，需設置一套全自動裝置才能實施。另外，通過控制濃縮倍數，可以阻止Ca2+、Mg2+離子在冷凝器銅管內結成水垢，保持冷凝器的正常冷凍效果，達到節電的目的。
我們所選取的藥劑類型及作用分別為：

1.殺菌滅藻劑
    殺菌滅藻劑是一種陽離子表面活性劑，屬非氧化性殺菌劑，具有廣譜、高效的殺菌滅藻能力，能有效地控制水中菌藻繁殖和粘泥生長，并具有良好的粘泥剝離作用和一定的分散、滲透作用，一起來了解一下它的工作原理吧：
　　工業循環冷卻水、中央空調冷卻塔等開放式循環系統中，原有的多種活體微生物，在適宜環境下不斷繁殖生長，形成藻類、粘泥，以至于產生管道堵塞、降低熱效率、引起腐蝕及衛生等多方面問題，藻類的產生降低了設備的工作效率，減少了設備的使用壽命，使經濟效益下降，為了解決這種現象，商家一般都會利用殺菌滅藻劑。
　　滅藻劑與菌藻接觸后，能快速斷開細菌和藻類蛋白質的鍵不可逆地抑制其生長、新陳代謝，從而導致微生物菌藻的死亡，故對常見細菌、真菌、藻類等具有很強的抑制和殺滅作用，殺生效率高，降解性好，具有不產生殘留、操作安全、配伍性好、穩定性強、使用成本低等特點，殺滅藻類的同時并對對附著在管道壁上的生物粘泥有優異好的剝離效果。

2.緩蝕阻垢劑
阻垢劑在水中有一定的有效期，隨著時間的推移，阻垢劑的一些成分會發生水解、分解或其它化學作用，降低阻垢劑的作用， 因此隨著補充水，要加入阻垢劑，便是維護水中有效物濃度。 阻垢劑：凡能控制產生泥垢和水垢的藥劑稱之為阻垢劑。 阻垢機理： 阻垢劑的官能團對水垢成分，陽離子具有螯合力，封鎖陽離子， 抑制其與陰離子的反應而防止結垢，同時，阻垢劑對晶核和晶體的活性點有特殊吸附能力，抑制其生長，故只需投加較低濃度就能顯示出效果。 阻垢劑的這種化學計算當量作用，稱為低限效應。
吸附與分散作用 阻垢分散劑屬于陰離子有機化合物， 可因物理化學吸附作用而吸附于膠體顆 粒及微晶粒子上，在顆粒表面形成新的雙電層，改變顆粒表面原來的電荷狀況。 于是，因同性電荷相排斥而使它們穩定地分散在水體中。
阻垢劑分子由于吸附在位于晶體活性生長點的晶格點陣上， 使晶體不能按照 晶格排列正常生長， 使晶體發生畸變， 使晶體的內部應力增大導致晶體破裂，從而防止微晶沉積成垢，達到阻垢目的。