隨著科學(xué)的發(fā)展和人類的進(jìn)步，中 央空調(diào)已在工廠、賓館、商 場、醫(yī) 院、影劇院等現(xiàn)代建筑中得 到了普遍的使用。在中 央空調(diào)使用過程中，水質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到傳熱設(shè)備的使用效果和使用壽命，影響著運行費用的增減。中 央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)中主要存在著腐蝕、結(jié)垢、微生物三個方面的問題。

    一、腐蝕

    腐蝕是自然界普遍存在的現(xiàn)象。把一塊擦亮的鐵片放入自來水中，一、二小時后便可以看到它生銹了。

    經(jīng)研究表明，金屬生銹的原因是水中存在的氧化性物質(zhì)，如水中的氧氣和其它的氧化劑。金屬在水中的腐蝕是一個電化學(xué)過程。氧發(fā)生陰極還原反應(yīng):O2/2 H2 2e→2OH-而金屬則發(fā)生陽極氧化反應(yīng)，如:Fe→F2 2e這種腐蝕形式會在所有的水—金屬表面無休止地進(jìn)行著。陰、陽極反應(yīng)的產(chǎn)物在靜電的作用下相互遷移和擴(kuò)散，終形成腐蝕產(chǎn)物。如:Fe2 2HO-=Fe(OH)2，它再經(jīng)過氧化反應(yīng)生成Fe(OH)3，脫水后即成為銹Fe2O3。鋼鐵在普通的自來水中的腐蝕速度約1毫米/年。腐蝕產(chǎn)物累積在金屬的表面阻礙了水的傳熱的正常進(jìn)行。

    二、結(jié)垢

    造成結(jié)垢的主要原因是水中存在著具有反常溶解度的微溶鹽類，它們在傳熱過程中從水中沉積到金屬的表面上來。對于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，冷卻水在不斷循環(huán)使用過程中，由于溫度升高，水流速度的變化，水的蒸發(fā)，各種無機(jī)離子和有 機(jī)物不斷地被濃縮，冷卻塔在室外受到陽光照射、風(fēng)吹雨淋、灰塵雜物的飄落，以及設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料等多種因素的綜合作用，會產(chǎn)生嚴(yán)重的水垢附著，而且會越積越厚，水垢的生長除了縮小水的通道以外，主要是阻礙了傳熱。水垢還經(jīng)常會發(fā)生快速的垢下腐蝕。

    三、微生物

    冷卻水中的微生物，一般是指細(xì) 菌和藻類。由于循環(huán)冷卻水中含有微生物賴以生存的營養(yǎng)成分 含量較多，氧氣充足，日光照射，水溫適宜等條件，致使它大量的繁殖。大量細(xì) 菌分泌出的粘液，像粘合劑一樣，能使水中飄浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等粘附在一起，形成粘糊糊的污泥，這些物質(zhì)積附在設(shè)備管壁上，除了形成氧濃差電池生成鹽酸外，還會使冷卻水的流量減少，從而降低了換熱器的冷卻效率，微生物的危害是十分嚴(yán)重的，它生長快，生命期短，它的新陳 代謝產(chǎn)物像粘結(jié)劑一樣把水中的懸浮物連同水垢一起沉積到金屬表面成為很難處理的生物粘泥。有的微生物還專門以食金屬為生或其新陳 代謝產(chǎn)物腐蝕金屬。

    以上三個問題是相互促 進(jìn)和關(guān)連的，腐蝕產(chǎn)物會催化結(jié)垢而且本身也是一種沉積物。垢下會加 快局部腐蝕，生物粘泥會加 快成垢速度而且與垢混雜在一起，又會造成腐蝕。

    為了解決水系統(tǒng)中存在的腐蝕、結(jié)垢、微生物三大問題，人們一直在探索一種高 效、經(jīng)濟(jì)、安 全的防腐、防垢除垢、殺 菌滅藻的物理方法。

    1945年比利時工程師韋梅化侖(Vermeiren)發(fā)現(xiàn)通過3000高斯磁場的水具有防垢除垢的特征。人們以此理論開發(fā)出了用永 久磁鐵做成的第 一代水處理產(chǎn)品。具有無需人管，無需加藥，無需通電，無 污染，節(jié)能型的防垢除垢設(shè)備，開創(chuàng)物理法的先河。但是他有一個致命的弱點:退磁。金屬管路形成磁路導(dǎo)致退磁較快，剛開始使用效果良好，一年半載后效果逐漸減退，直至無效。

    為了消 除退磁的弱點，用電磁鐵代替永 久磁鐵開發(fā)出了第 二代產(chǎn)品。其缺點是需要較大的電流，導(dǎo)致線圈發(fā)熱，不能連續(xù)工作，且耗能較大。既然磁鐵能防垢除垢，電場是否也能達(dá)到防垢除垢的效果呢？人們發(fā)現(xiàn)經(jīng)3500V以上高壓靜電處理過的水同樣具有防垢除垢、防腐阻銹的作用，同時還具有殺 菌滅藻功能。它克服了前一代產(chǎn)品的缺點卻產(chǎn)生了新的缺點:絕緣材料在水中易老化，設(shè)備常需檢修;而且高壓電容易對其他控制設(shè)備產(chǎn)生影響。為了克服以上缺點，人們研制成功了利用電解法的第四代產(chǎn)品。由一根金屬陽極和筒體陰極組成，在極間加10-20V的直流電，形成電場以達(dá)到處理水的目的，其弱點是陽極由于氧化易腐蝕，需經(jīng)常更換，水處理量不大。

    第五代產(chǎn)品對水施以高頻電磁場以達(dá)到防垢除垢，防腐阻銹的目的。它克服了前四代的缺點，且具有水處理量大，效果穩(wěn)定，使用壽命長等優(yōu)點。

    高頻電磁場是集高頻、電磁場于一身，是由高頻電路產(chǎn)生的高頻電磁振蕩在固定的兩極間形成一定強(qiáng)度的高頻電磁場，水通過高頻電磁場時，水分子作為偶極子被不斷反復(fù)極化而產(chǎn)生扭曲、變形、反轉(zhuǎn)、振動，且與外加電磁場共振使其分子運動加強(qiáng)，從而使原來締合形成的各種綜合鏈狀、團(tuán)狀大分子(H2O)n分 解成單個水分子后形成比較穩(wěn)定的雙水分子(H2O)2，增加了水的活 性，改變了水分子與其他離子的結(jié)合狀態(tài)，使CaCO3晶體析出的時間拖后，并以細(xì)小的顆粒析出，而不形成堅硬的水垢。

    細(xì) 菌在高頻電場作用下，細(xì)胞壁和細(xì)胞膜受到嚴(yán)重的損傷，不能在水中繼續(xù)生存、繁殖，而達(dá)到殺 菌目的。水中正負(fù)離子受到電場力作用下而運動，產(chǎn)生微電流，微電流一方面阻止Fe失去電子變成Fe2 離子，另一方面開始生成的鐵銹與微電流反應(yīng)生成致密的保護(hù)膜，從而防止鐵管的再腐蝕。以上五代產(chǎn)品都利用電磁場來達(dá)到防垢除垢，防腐阻銹的目的。

    水處理技術(shù)的防垢除垢的統(tǒng)一機(jī)理應(yīng)是水分子的有序化，導(dǎo)致水分子電偶極矩的的變大，加強(qiáng)了水分子與鈣鎂離子的結(jié)合力，從而使水對鈣鎂離子的溶解力大大提高，達(dá)到了防垢除垢的目的。

    若所加的是高頻電磁場，同樣會導(dǎo)致水分子和正負(fù)離子的有序化，其原理類似于電泳，雖然電極在作不斷正負(fù)變化。但電場只有作兩個方向的變化，有極分子在這樣的電場力作用下，只好作整齊的排列，正負(fù)相接，后的極化方向決定于水離開電場作用時那一瞬間的電場方向，事實上電場方向的變化更有利于水分子的有序化。值得注意的是交變電場變化頻率太低，則有直流電差別不大，若頻率太高，則水分子由于慣性來不及響應(yīng)，效果反而差，所以存在一個佳頻率范圍。