中央空调水系统的用水通常分为两类，即未经过任何处理的自来水和软化水。由于冷却水用水量大，一般都补充自来水。水中对设备产生影响的主要因素为硬度、碱度、微生物、pH值、Cl-、氧含量等。自来水因地区不同而水质变化较大，在水的循环过程中，硬度和碱度不断被浓缩，是造成结垢的主要因素，而Cl-、低pH、溶解氧、生物粘泥是造成腐蚀的罪魁祸首。

 

　　按照我国有关规范，冷冻水要求补充软化水。而对于软化水而言，失去了结垢性离子Ca2+、Mg2+等，没有结垢问题，同样设备也失去了保护性结垢层，其腐蚀性增强，从而加重了腐蚀穿孔现象。这个规范要求是否合理，有关部门正在论证。

 

　　同时冷却塔又是微生物和藻类滋生的场所，合适的温度、充分的氧气和养分、充足的日照，过度滋生的微生物进入循环水系统，造成系统堵塞和腐蚀，不仅增加了额外的运行费用，同时也缩短了设备的使用寿命。

 

　　1冷却循环水系统中存在的问题及危害

 

　　1.1水垢问题悬浮物和生物膜及水垢混合在一起，在热交换器列管表面形成沉积物，从而降低了冷凝器的热交换效率。研究表面，1mm水垢就能造成空调机组效率下降45%。

 

　　热交换器上0.25mm厚的污垢或者结垢层，将降低热交换效率，增加能耗10%。下式可以用来计算一个冷却循环水系统一年的能耗成本：

 

　　冷却系统吨位×吨水电耗×负载系数×每年工作时间×每度电成本=每年能耗成本

 

　　例如，400冷吨×0.65kw/冷吨×0.7负载系数×2500小时/年×0.6元/kwh=27.3万元/年

 

　　如果热交换器上的污垢厚度为0.25mm，运行一年的电费将增加2.73万元。

 

　　而且，冷却系统本身产生颗粒物，例如腐蚀产物、无机物沉淀（铁的氧化物、硬度盐类等等）、微生物宿主、有机化合物的聚集体和其它的物质，会加速腐蚀和腐蚀物的形成。

 

　　1.2生物粘泥今天每一个冷却塔系统都会考虑不断增长的生物粘泥问题。ASHRAE导则12-2000中说道，冷却塔系统最基本的处理建议是控制和防治生物粘泥，而且指出控制生物粘泥的最简单的成功方法是保持系统清洁。ASHRAE2000年9月号（44-49页）中这样写道，“生物粘泥增长加剧的适宜条件包括温度77-108华氏度，结垢问题存在，有沉淀物和生物膜…通常情况下，在多种复杂的微生物群落中滋生猖獗，因为他们需要从周围环境中获得养分和保护。”显而易见，维持低含量的悬浮颗粒浓度，就减少了生物粘泥生长的空间和养分。同时需要合适的杀生程序提高生物粘泥的控制效率。

 

　　生物粘泥导致的热交换损失甚至大于无机水垢造成的热交换损失。美国CTI（冷却塔技术研究所）的报告显示，生物膜（粘泥）的热传导率只有碳酸钙垢的1/5。

 

　　1.3腐蚀问题一种局部的腐蚀，通常发生在储罐和输水系统中，有高活性的局部阳极电位引起的。腐蚀是离子浓度不对等或者氧浓度差异所致。经常发现在高温区、晶格缺陷处、切削部位、表面划痕或裂纹处。点蚀是金属损坏的最常见因素。一个穿孔能够毁掉一台关键的热交换器，从而能够导致整个工厂停产。

 

　　厌氧菌会在生物膜深处氧稀缺的地方繁殖。一些细菌能够够代谢不锈钢中的碳、一些细菌能够生成硝酸、硫酸或者有机酸，从而加速腐蚀。细菌菌群下面潮湿的表面氧的消耗，会导致形成“微分通风电池”，从而引起电流腐蚀。水系统中超过70%的腐蚀是由微生物加速或者导致的。微生物，象细菌，在所有腐蚀方面比以前认为的作用更大。

 

　　1.4军团菌问题军团菌普遍存在于有水的环境中，军团菌本身存活能力不强，冷冻与加热均能杀死该菌。它的存活、繁殖温度条件为20－58℃。为了防治冷却塔传播军团菌，许多国际或以疾病防治中心名义，或以冷却水协会的名义发布了“冷却塔防治军团菌守则（或指南）”。他们的共同点就是要消除军团菌赖以生长的污垢、沉渣与粘泥，要求每年（每季节）清洗填料，系统用化学杀菌。对于疑有军团病发生的情况，则要求加强清洗杀菌工作。由于清洗冷却塔及循环系统十分繁琐，费时费工。检测军团菌的方法还不够灵敏、精确，所以至今没有一个国家对冷却塔作出强制性操作规范。美国和新加坡等则制定了冷却塔军团菌指导性文件。

 

　　冷却塔与空调系统是否有利于预防军团菌与设备设计关系密切，一些不宜于机械清洗填料的冷却塔应予以改造或更换。适宜于冷却塔杀菌的季铵盐、唑啉酮类杀菌对于杀灭军团菌已被证实无效。清理军团菌滋生的场所是防治军团菌的关键。

 

　　2冷却循环水常用的处理方法

 

　　2.1结垢控制–添加阻垢剂

 

　　冷却循环水系统中通常会沉积几种不同的水垢，从而迫使要采取几种不同的控制方法：沉积抑制剂控制目的是增溶剂预防水垢析出，也是晶体修饰剂改变沉积物的自然状态而不会粘附在系统内表面。分散剂和表面活性剂是荷电分子，它们吸附悬浮固体颗粒，使它们相互排斥，使固体颗粒保持在较小的颗粒状态。酸、磷酸盐和水溶性聚合物是典型的无机垢抑制剂，冷却水中的钙硬度较高时结垢控制尤其关键。

 

　　另外的方法就是将过饱和的沉积物从水中取出一部分，这样就防止了沉积物的析出而实现阻垢的目的。比如部分软化的方法或者电解除垢的方法。

 

　　2.2腐蚀控制–添加缓蚀剂腐蚀是一个电化学过程，腐蚀就是金属从阳极电位向阴极电位的电子转移过程中发生的氧化。阴离子缓蚀剂减少阴极金属表面的可接触面积，阳离子缓蚀剂则是减少可接触的阳极表面面积。有时候同时需要这两种类型的缓蚀剂来抑制腐蚀。磷酸盐、锌盐、钼酸盐和聚合硅酸盐是低碳钢的缓蚀剂，而有机氮基复合物（偶氮化合物）则是铜质材料的缓蚀剂。

 

　　或者是通过水中矿物质的特性，控制碳酸钙处于过饱和的平衡状态，让少量的碳酸钙晶体析出在设备和管道内表面，从而中断这个腐蚀的电化学过程，达到控制腐蚀的目的。

 

　　2.3微生物控制–添加杀菌灭藻剂氧根自由基(OH)、双氧水(H2O2)和次氯酸盐（漂白剂，OCl-）、以及lv气(Cl2)都是氧化剂，它们能够杀死微生物。这几种化合物中，最容易，也最安全。一般用13%溶液来破坏微生物。双氧水是液体状态，皮肤接触后容易引起烧伤。臭氧、双氧水和氢氧根自由基也可以用来控制微生物滋生。所有这些物质都是强氧化剂。典型的微生物抑制化合物包括氯和溴化合物，或者臭氧，也包括几种有毒性的有机物，例如季铵盐、甲醛、有机硫化物、溴基有机物等等。注：四氨基化合物，与其说是杀菌剂，不如说是抑菌剂（比如，抑制微生物滋生，但是没有杀死微生物）。表面活性剂也帮助杀菌剂减少生物膜。也可以通过电解水本身产生上述氧化性杀菌物质，实现微生物控制。

 

　　2.4添加化学药剂处理中央空调冷却水存在的问题传统的化学药剂处理，就是使用标准的阻垢剂和缓蚀剂，交互使用两种非氧化性杀生剂来控制微生物污染。美国冷却塔研究所（CTI）建议交替使用溴和氯来控制军团菌。这种处理技术对于中央空调系统来说，主要存在的问题有（1）中央空调循环水系统通常比较小，一般没有专业的水处理工程师来管理，添加药剂不能根据补加水水质波动及时调整，不能使得药剂发挥到更好水平；（2）持续的剩余卤素的存在，导致管板上形成许多腐蚀结节；（3）在北方高硬度水质地区，使用化学药剂处理技术，冷却水浓缩倍率一般较低，造成大量新鲜水浪费；（4）化学药剂排入市政污水管网系统，造成市政污水处理系统负荷增加。

 

　　3冷却循环水电解水处理技术

 

　　3.1电化学水处理方法

 

　　电化学水处理方法是以电化学的基本原理为基础，利用电极反应及其相关过程，通过直接和间接的氧化还原、凝聚絮凝、吸附降解和协同转化等综合作用，对水中的硬度、重金属、悬浮物、胶体、细菌、藻类、色度、硝酸盐等污染物有效去除。由于电化学无需向水中投加药剂、水质净化效率高、无二次污染、使用方便、易于控制，在工业水处理、生活污水处理和回用、饮用水净化等方面，表现出巨大的发展潜力。

 

　　水（H2O）是最基本的电解质，液态的水可以发生电离反应生成H+和OH-：

 

　　在直流电流的作用于下，两极会发生化学反应，这种过程称之为电解。电解是将电能转化成化学能的过程。电解水处理过程中所发生的化学变化与水中的化学组成、物质浓度、电极材料等因素密切相关，两极上析出物质的量和通过的电量成正比。

 

　　在水处理中，针对具有不同化学组成的水质条件，通过改变不同的电极材料、电极布置方式、反应室结构、电极作用过程和催化氧化还原措施等，可以获得不同的电解净水效果。

 

　　电解水处理的特点:

 

　　电解是在外部电流作用下一个电子导体（特种金属制成的电极）和一个离子导体（水中的电解质）之间发生的系列化学反应。

 

　　电解制造了一个氧化反应和还原反应分别进行的环境。

 

　　电解过程可以控制和测量，从而可以精确预知处理后水的水质。

 

　　不用任何化学药剂，因此没有任何污染。

 

　　环境友好。

 

　　处理效果不随被处理水的条件或组成而发生变化。

 

　　被批准用于饮用水的处理。

 

　　3.2 EST工作原理

 

　　EST通过旁流处理的方式，取一定比例的冷却循环水流过EST反应室，以便拿掉适当的矿物质和杀死细菌，然后回到冷却塔中。通过精确的分析测试，通过EST的结垢矿物质含量得到了可以看得见的降低。在EST中发生的这种实际的化学反应，区别于任何一种其他的机械式和电磁式的处理方式。

 

　　通过电解，水中的矿物质在EST反应室内壁上沉淀出来并通过机械装置去除，这就是EST的工作原理。反应室中维持一定的工作电流。结果是，在阴极（反应室内壁）附近形成高浓度的氢氧根，这种升高的pH环境（pH大约为13），让易结垢的矿物质预先结垢，并从水中析出。实际上，阴极附近局部的高氢氧根浓度形成的化学环境，和用石灰处理形成的冷石灰软化环境类似。冷石灰软化处理主要用来给水去除钙、镁和硅。

 

　　与此同时，电流也将一小部分的氯离子转化成游离氯，部分氢氧根氧化成微量臭氧。这两个产物提供了杀生效应，结合安培电流及局部高的和低的（阳极）pH区域，维持了EST之外的一个事实的消毒环境。

 

　　根据水蒸发浓缩过程中带来的水中碳酸钙饱和指数（LSI）的变化，将碳酸钙控制在过饱和状态，在管道和设备内壁形成很薄的一层保护层，从而保护管道和设备不和冷却水中的溶解氧接触，防止腐蚀现象的发生。同时，EST可以除掉冷却水中的铁、铜离子以及其他重金属离子，随排垢时一起排出冷却循环系统之外，而这些离子是加速腐蚀的罪魁祸首。