浅析水源热泵空调系统江水源取水水质处理

郑明权

关键词：水源热泵空调；水系统；水质处理；方案

0引言

空调水系统在使用过程中结垢、腐蚀和生物粘泥，如不进行适当的处理，势必会引起管道堵塞，腐蚀泄漏、传热效率大为降低等一系列问题，影响整个空调系统的正常工作，对于水源热泵空调系统，尤其是利用江水等地表水作为冷热源，对水质的要求更为重要。其中地表水或者地下水的含砂量与浑浊度、水的化学成分及其它化学性质、酸碱度、硬度、矿化度、腐蚀性指标对空调冷却水系统有较大的关系，因此水源热泵空调系统冷热源水质需根据水源的水质情况进行有针对性的处理，方可使用，才能保证空调机组的使用效果和寿命，使机组在节能的工况下运行。

1、水源热泵空调系统水质处理的必要性

空调水处理的必要性主要有以下三点，其一是延长管线和设备的使用寿命，如果在主要管线和设备上发生了泄漏时，或在敷设管道上发生了泄漏时，更换维修，不但要花费较大的费用，而且，在实施时存在着许多困难。空调系统水处理的必要性就在于使管线和设备达到设计的使用寿命。其二是节能，当结垢和腐蚀产生锈垢堆积物，都会导致传热效率下降，为达到设定效果，必须加大能量消耗同时还会造成缩短设备的使用寿命。在敞开式循环水系统中，采用水处理技术还会节省大量的补充水；其三是创造稳定舒适的工作和生活环境，保证中央空调系统稳定正常运行。

2、满足水源热泵机组要求的水质条件

自然界中的水处于无休止循环运动中，不断与大气、土壤和岩石等环境介质接触、互相作用，使其具有复杂的化学成分、化学性质和物理性质。应用地下水源热泵时，除应关心水源水量、温度以外，还应关注水的化学成分、混浊度、硬度、矿化物和腐蚀性等因素。地下水源热泵对地下水质的基本要求是澄清、水质稳定、不腐蚀、不滋生微生物或生物、不结垢等。但是，目前对地下水源热泵所有水源的水质尚无专门规定。表1为冷却水水质标准的有关规定，可作为地源热泵确定水质状况的参考。

（1）含砂量与浑浊度

有些水源含有泥砂、有机物与胶体悬浮物，使水变得浑浊。水源含砂量高对机组和管阀会造成磨损。含沙量和浑浊度高的水用于地下水回灌会造成含水层堵塞。用于水源热泵系统的水源，含砂量应＜1/20万，浑浊度＜20mg/L。如果水源热泵系统中装有板式换热器，水源水中固体颗粒物的粒径应＜0.5mm。

（2）水的化学成分及其它化学性质

自然界中溶有不同离子、分子、化合物和气体，使得水具有酸碱度、硬度、矿化物和腐蚀性等化学性质，对机组材质有一定影响。

（3）酸碱度

水的pH值小于7时呈酸性，反之呈碱性。水源热泵的pH值应为6.5～8.5。

（4）硬度

水中Ca2+、Mg3+总量称为总硬度。硬度大，易生垢。水源热泵水源水中的CaCO3含量为＜200mg/L。

（5）矿化度

单位容积水中所含各种离子、分子、化合物的总量称为总矿化度。用于水源热泵系统的水源水的矿化度应＜3g/L。

（6）腐蚀性

水中C1-、游离CO2等具腐蚀性，溶解氧的存在加大了对金属管道的腐蚀破坏作用。应用水源热泵系统时，对腐蚀性、硬度高的水源，应在系统中加装抗腐蚀的不锈钢换热器或钛板换热器。

3、对江水源取水水质的技术处理

如水源的水质不适宜水源热泵机组使用时，可以采取相应的技术措施进行水质处理，使其符合机组要求。在水源热泵系统中经常采用的水处理技术有除砂器与沉淀池、净水过滤器、电子水处理仪、板式换热器等几种，下面将做一一介绍。

（1）除砂器或沉淀池

江水汛期时含砂量较高，应在水源水管路系统中加装旋流除砂器，降低水中含砂量，避免机组和管阀遭受磨损和堵塞。

（2）电子水处理仪

在水源中央空调系统运行过程中，冷凝器中的循环水温度较高，特别是在冬季制热工况下，水温常在50℃以上，水中的钙、镁离子容易析出结垢，影响换热效果。通常在冷凝器循环水管路中安装电子水处理仪，防止管路结垢。

（3）板式换热器

如果水源矿化度较高，对金属的腐蚀性较强，如直接进入机组会因腐蚀作用减少机组使用寿命。如果通过水处理的办法减少矿化度，费用很大。通常采用加装板式换热器中间换热的方式，把水源水与机组隔离开，使机组彻底避免了水源水可能产生的腐蚀作用。

当水源水的矿化度小于350mg/L时，水源系统可以不加板换器，采用直供连接。当水源水的矿化度为350～500mg/L时，可以安装不锈钢板式换热器。当水源水的矿化度＞500mg/L时，应安装抗腐蚀性强的钛合金板式换热器。

（4）除铁设备

水源对设备的有害成分最大的是水中的铁。地下水中的铁常以二价铁形式存在，由于二价铁在水中的溶解度较大，所以刚从含水层抽出来的含铁地下水仍然清澈透明，但与空气接触后，水中的二价铁被氧化，转化为絮状的三价铁氢氧化物，沉淀阻塞管道，影响正常工作。因此，对含铁量高的地区使用除铁装置进行除铁，有利于地源热泵更加广泛的使用。

当水中含铁量>0.3mg/L时，应在水系统中安装除铁处理设备。

4、常用水源热泵空调水质处理的几种方案及比较

4.1常用水质处理的几种方案介绍

通常地表水水源热泵空调的水质处理方案常用有如下几种：

（1）方案一：进水井（格栅进水口）——吸水井（格网）——地表水循环泵房——缓冲过滤池——外循环泵——板式换热器——回水排水。

（2）方案二：潜水泵——缓冲过滤池——外循环泵——板式换热器——回水排水。

（3）方案三：取水头部（防草除砂取水头部，进水闸门）——集水井（格栅）——取水泵吸入口——旋流除砂器——电动刷式自清洗过滤器——板式换热器——回水排水。

4.2方案比较

通过地表水水源热泵空调的水处理方案比较可知：

（1）方案一：采用了缓冲过滤池，经过过滤沉淀，水质比较容易保证，但取水构筑物较多，施工比较麻烦，而且取水用了两套水泵系统，工程造价比较高。

（2）方案二：同样采用了缓冲过滤池，经过过滤沉淀，水质比较容易保证，而且省略了水井，施工简单；但是潜水泵在流动的江水中固定存在困难，直接放在水底取水水质难以保证，水泵检修困难，而且取水同样用了两套水泵系统，工程造价比较高。

（3）方案三：采用新式的水处理设备，取水构筑物和泵房合用，建筑相对简单省材，省掉了缓冲过滤池增加了旋流除砂器和电动刷式自清洗过滤器，水质要求可以更好的满足，而且取水部分只需一套水泵系统工程造价低。

5、结语

通过以上方案综合比较，我们采用方案三作为常用的水质处理方式将会起到更好的效果，当然根据不同的特殊情况及需求，我们可以选用相应的符合要求的处理方式。

参考文献：

[1]于卫平.水源热泵相关的水源问题.北京：中国建筑工业出版社.机电信息2005年第21期总第105期.

[2]贾遵锋、丁勇、贾宇、连大旗等.水资源与水工程学报.2010第6期.

[3]赵峰、邵林广、文远高.水源热泵空调系统的水质处理技术.工业安全与环保.2005,31(12):15-17.