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【水處理】陳中興:城市理性管理下的中央空調(diào)水處理 |
(時間:2012/1/12 11:50:33) |
一、現(xiàn)代城市靠中央空調(diào)維系 據(jù)統(tǒng)計,目前我國有高層建筑16萬幢,其中100m以上的高層建筑超過1500幢。上海2000年有高層4100多幢,2005年有7000多幢,2009年底8層以上的建筑有19183幢,其中30層以上的高樓大廈有975幢。為了大樓內(nèi)空間的空氣保持一定的溫度、濕度、流動速度以及潔凈度、新鮮度,中央空調(diào)自然成了大樓的必備設(shè)備,世博會的場館、大型的商貿(mào)城、現(xiàn)代的醫(yī)院、娛樂場所、辦公樓宇,凡是人們集聚的地方,一定是中央空調(diào)維系著人類生活的舒適度。 二、中央空調(diào)運行的故障會被城市急劇放大 很多人知道,中央空調(diào)的通風系統(tǒng)會積聚塵埃傳播疾病,但很少有人知道,通風系統(tǒng)中的細菌、病毒是在水中滋生并呈幾何級數(shù)繁衍代謝的。溫群文抽樣檢測的結(jié)果表明,64.84%的中央空調(diào)的冷卻水中細菌總數(shù)異常,65.63%的中央空調(diào)的冷卻水中大腸桿菌數(shù)超標。黃健于2008年9月在南京對50家公共場所進行了調(diào)查,發(fā)現(xiàn)86.0%的空調(diào)水中檢測出令人警惕的“軍團菌”。超標的細菌會很容易地通過風系統(tǒng)與空間中的人群零距離親密接觸,一旦染病,在城市中,尤其在特大城市中的傳播是令人恐懼的。 關(guān)注大樓建筑的人還會看到,中央空調(diào)的機組在大樓建造過程中吊入的,幾百毫米口徑的水管在大樓升高的過程逐根焊接起來的。現(xiàn)在我們有理由知情,中央空調(diào)機組和水管的使用壽命與大樓同步嗎?當空調(diào)水管破裂時,幾十上百噸的冷水或熱水從大樓內(nèi)傾瀉而出時,將是何等驚心動魄的場面。上海曾經(jīng)發(fā)生過,由于主樓和裙樓的沉降差異使水管接頭撕裂,使上百噸的水頃刻噴涌而出。吊頂中風機盤管冷凝水排水不暢通,會影響吊頂質(zhì)量,破壞室內(nèi)環(huán)境,損害工作心情。 在現(xiàn)代社會,越來越多的公共建筑選擇中央空調(diào)供暖制冷,它主宰著整棟建筑物的空氣新陳代謝。中央空調(diào)給城市人們帶來舒適歡樂的同時,它也會是城市麻煩的制造者,還會破壞室外的自然環(huán)境質(zhì)量。 三、中央空調(diào)借助水來承載熱量和冷量 大樓室內(nèi)外溫度有差異,并且不適合人們生活和工作時,水作為熱量和冷量的載體,借助與中央空調(diào)的運行實現(xiàn)了調(diào)節(jié)。水成了中央空調(diào)正常運作的不可缺少的工作介質(zhì),水在有效地為人們提供服務(wù)的同時,也在損害著中央空調(diào)機組。例如,鄭州一大型商貿(mào)城的中央空調(diào)運行初期一直未開展水處理工作。空調(diào)運行2年后,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)結(jié)垢、腐蝕比較嚴重,特別是制冷機組換熱器銅管內(nèi)部產(chǎn)生大量水垢,夏季運行時常現(xiàn)高溫、高壓報警,甚至停機現(xiàn)象。說明水的效應(yīng)性能十分靈敏。 空調(diào)系統(tǒng)用水一般都采用市政供水,水中含有大量鈣鎂等成垢離子,這些成垢離子在水溫升高或蒸發(fā)濃縮時極易從水中飽和析出,沉積在冷凝器、蒸發(fā)器管內(nèi)的金屬面上而形成水垢,阻礙傳熱。 冷卻水系統(tǒng)大多采取敞開式散熱,大氣中的泥沙及各種菌藻微生物可通過冷卻塔進入冷卻水系統(tǒng),而冷卻水的運行溫度非常適合微生物的生長繁殖,從而使系統(tǒng)中不可避免產(chǎn)生大量菌藻物,進一步形成微生物粘泥,與水垢混合成生物性污垢。 水中的溶解氧和鹽類對空調(diào)系統(tǒng)的金屬材質(zhì)產(chǎn)生快速腐蝕。 由于中央空調(diào)系統(tǒng)是由多種材質(zhì)組成的,在含有大量電解質(zhì)鹽類物質(zhì)的水中,不同金屬間就形成了各種腐蝕形態(tài)。此外,水垢和生物粘泥也會導致金屬產(chǎn)生垢下腐蝕和微生物腐蝕。 若不及時處理則會導致嚴重后果:冷卻水、冷媒水進出口溫度升高,排氣壓力上升,耗電量大幅度增加,從而使空調(diào)系統(tǒng)工作效率下降,運行成本上升。 四、中央空調(diào)水處理是一門高新科技 中央空調(diào)系統(tǒng)的運行管理有十分豐富的科學內(nèi)涵。通常情況下,大樓的管理者往往只注重中央空調(diào)制冷機組的運行管理,而對空調(diào)系統(tǒng)中的冷卻水、冷媒水和熱水的技術(shù)管理,往往存在著認識上的誤區(qū)。例如把自動化程度高當成容易管理、不用維護保養(yǎng);把滿足人的舒適性要求當成天熱時有冷氣、天冷時有暖氣即達到了要求;把系統(tǒng)能開動運行當成工作正常,只要系統(tǒng)中存在水就認為平安無事等等。結(jié)果對中央空調(diào)的水系統(tǒng)常常管理無制度、人員 專業(yè)、上崗不培訓、運轉(zhuǎn)無臺賬、操作無規(guī)程、運行不調(diào)節(jié)、使用不維護等現(xiàn)象存在。待運行多年后才發(fā)覺空調(diào)效果不理想、運行費用高、事故和故障多、設(shè)備使用壽命短、系統(tǒng)運行不正常。 良好的中央空調(diào)運行體現(xiàn)在按設(shè)計的環(huán)境目標,能長期實現(xiàn)高效能低能耗。其結(jié)果也必然使得檢修周期和使用壽命延長。其中重要的一環(huán)是管理好中央空調(diào)系統(tǒng)中的水。首先技術(shù)管理隊伍中有懂水處理的工程師,或者委托具有良好聲譽、技術(shù)力量雄厚、隊伍組成合理、技術(shù)措施得當、技術(shù)條例清晰、技術(shù)服務(wù)規(guī)范的專業(yè)水處理服務(wù)運行商,按服務(wù)合約進行操作。 中央空調(diào)水系統(tǒng)處理稍有疏忽,后果很快能顯現(xiàn)出來,彭德其等對中央空調(diào)的制冷劑進行了研究,發(fā)現(xiàn)冷凝器壁面的水垢僅0.15mm時,冷凝器的壓力由1.90MPa增加到2.01MPa,壓縮機電動機的電流升高7%,系統(tǒng)用電量增長21%。 中央空調(diào)水系統(tǒng)始終嚴格進行科學的水處理,其傳熱表面的阻垢率能大于95%,過水的碳鋼表面的腐蝕率小于0.02mm/a,粘附速率低于10.54mcm,不銹鋼腐蝕率0.0005mm/a,粘附速率低于0.96mcm,銅腐蝕率0.0005mm/a,粘附速率低于0.98mcm。由此可見,中央空調(diào)水系統(tǒng)的管理有著十分明確的技術(shù)參數(shù)。 五、中央空調(diào)水處理需要監(jiān)管 中央空調(diào)水處理目前人們最關(guān)心的水質(zhì)指標,因此各部門各系統(tǒng)出臺了多個水質(zhì)指標標準,有的相互沖突,有的對使用的水源無所適從,而對于真正能切中質(zhì)量要害的技術(shù)參數(shù)往往很少提及或沒有監(jiān)管制度和辦法。這樣的局面往往會造成中央空調(diào)水處理競爭無序、質(zhì)量失控、監(jiān)管失位、隱患危機四伏。為了城市的安全,為了理性管理好城市,應(yīng)出臺水處理關(guān)鍵技術(shù)指標和與之緊密關(guān)聯(lián)的中央空調(diào)機組運行技術(shù)參數(shù),作為中央空調(diào)水處理的強制措施,對從業(yè)機構(gòu)和從業(yè)人員應(yīng)進行資質(zhì)和等級認定,通過市場的競爭機制凈化隊伍,淘汰落后,使我國盡快涌現(xiàn)出在世界上具有水處理話語權(quán)的高科技公司。 監(jiān)管還要延伸到中央空調(diào)水處理對城市環(huán)境的影響程度評價,如中央空調(diào)水系統(tǒng)中投加藥劑以后對周圍建筑的影響,對人們?nèi)粘I畹挠绊懀恢醒肟照{(diào)水系統(tǒng)化學清洗以后排放液的處理和處置,不得對城市排水系統(tǒng)產(chǎn)生不良的影響,不能對城市河道、景觀水體的造成不良影響等。 六、中央空調(diào)系統(tǒng)有巨大的節(jié)能空間 據(jù)清華大學調(diào)查,在中央空調(diào)系統(tǒng)的夏季用電負荷中,大約50%~60%用電負荷消耗于冷水機組制冷,大約25%~30%用電負荷消耗于冷水泵與冷卻水泵的輸配上,大約l5%~20%用電負荷消耗于各種風機的輸配上。如新建鐵路南京樞紐南京南站站房工程中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計夏季冷負荷305O0kW,平均年能耗約占站房總能耗的65%,是站房能耗最大的系統(tǒng)。 中央空調(diào)的負荷設(shè)計總是根據(jù)最大室內(nèi)使用面積、最長使用時間、最極端氣候條件。而實際使用時余量很大,也意味著節(jié)能空間很大。 據(jù)研究證實,制冷劑的溫度升高1℃,中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗會增加3~4%,因此良好的傳熱效果是最有效的節(jié)能措施。科學的水處理技術(shù)能使系統(tǒng)傳熱效果處于設(shè)計的范圍內(nèi),其污垢熱阻應(yīng)小于0.86×10-4m2.℃/kW,其對水處理的投入可成倍地從節(jié)能效益得到回報。 對于大功率的水泵能通過DCS系統(tǒng)的建立、變頻電機的使用按室內(nèi)溫度控制信號最佳運行,經(jīng)很多裝置的實踐考核,節(jié)電的效果非常明顯。投入的改造費用一般能在1~2年的運行中得到回收。 中央空調(diào)系統(tǒng)中還有很多節(jié)能潛力,比如當室內(nèi)外溫差很大時,最需要空調(diào),室內(nèi)有最大的換氣要求,這時損失的熱量也最大,如果設(shè)置新風與排氣之間有效的熱交換,其回收的熱量十分可觀。冷卻塔與外界進行散熱的同時還進行著物質(zhì)的傳遞,這里的低溫差熱源十分巨大。一座大型商場,其中央空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水如果有1000m3/h的話,假定每天運行10小時,全年運行70天,把這部分排放到大氣的熱量全部回收的話,相當于節(jié)省500噸優(yōu)質(zhì)煤炭。 中央空調(diào)節(jié)水的潛力也很大,表現(xiàn)在冷卻塔的汽化水和空調(diào)終端設(shè)備的冷凝水,上述例子中汽化水可達5000多噸。 由于中央空調(diào)的分散性和歸屬的部門特點,這些能耗和水耗在人們的潛意識里是“應(yīng)當?shù)摹薄ⅰ昂侠淼摹保尸F(xiàn)出“假理性”思維方式。一座現(xiàn)代的建筑要畫上綠色的、環(huán)保的符號,擺在我們面前工作還很多,管理好每一套中央空調(diào)系統(tǒng),為理性管理好我們的城市給力、加油。 作者系華東理工大學陳中興教授
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