中央空调化学清洗的几个问题

　　目前许多宾馆饭店的大楼已广泛使用中央空调设备。因为管理和技术的原因，许多空调设备有不同程度的锈蚀和污垢产生，引起压缩机排气温度升高，制冷量不断下降，严重影响设备的安全运行。本文针对福州东湖宾馆等进口的空调系统发生的腐蚀和结垢现象，通过化学清洗进行的防腐除垢，使空调系统的运行恢复了正常，下面提出一些问题供同行参考、讨论。

　　一、设备各部分垢型及其清洗方法

　　为了达到节水、节能、提高空调设备的制冷效果，要对中央空调设备冷却水系统、冷冻水系统、翅片表面三部分进行全面的清洗。由于各部分所处的环境和条件极不相同，其污垢的类型和锈蚀的程度也有很大的不同。 对于冷却水系统来说，突出的是结垢问题，结垢是在换热表面上附着的一层不溶性盐类或氧化物晶体的生长物。它的产生，多半是由于循环冷却水深缩倍数的提高和冷凝器热交换水温上升使盐类在水中的溶解度受到影响所致。

　　如反应： C +2HCO-3=CaCO3↓+CO2↑+H2O由于温度升高而向右移动。从而使过饱和的难溶的碳酸钙在传热面上结晶析出。结垢影响冷却水的流量，一层薄垢即可使传热速率急剧下降。因此冷却水系统的清洗，除了锈垢、油泥垢等外，还需考虑水垢的清洗，在化学清洗操作中酸洗的比重较大。 冷冻水是处在封闭系统中循环，水分不蒸发，循环水不产生浓缩，不存在难溶盐的过饱和问题，水温也较低，因此冷冻水系统可以说不具备水垢生长的条件。冷冻水系统主要产生油泥垢、锈垢，它是由腐蚀产生的含水氧化物以及外来物质主要为粘泥、设备引入油膏等聚集而成的疏松、多孔或胶凝状物构成的，常可看到大量的微生物源。因此冷冻水系统化学清洗操作主要是去除设备和管道水侧表面上的油污、浮锈，其化学清洗操作中碱洗的比重较大，从而减少腐蚀金属的潜在危险。 清洗冷却水系统、冷冻水系统可以起到节水节能作用。但是严重影响设备致冷效果的还是空调器翅片表面的污垢。空调器表面的铝质翅片是处在空气中，铝材在空气中是相当稳定的，不必考虑锈蚀问题。翅片之间主要被大量的灰尘、烟灰和各类纤维状物质堵塞，对于餐厅油烟污垢则更严重，这些都严重影响冷却效果。而铝质翅片很薄，翅片间隙小，强度很低，稍用力极易变形，尤其对吊顶式空气处理机及风机盘管空调器的清洗操作难度极大，如果卸下来进行清洗工作量相当大。对于翅片表面的清洗可以使用气溶性表面活性剂，类似于粉尘化清洗地毯的办法，由专用工具解决。在可能的情况下也可使用液体清洗剂压力冲洗，清洗液通过冷凝盘回收重复利用。在空调不停机情况下，翅片表面含有很多冷凝露水，后一种方法更适用。实践证明翅片经过清洗后制冷效果能恢复至原设计指标。

　　二、夏季不停机清洗的可行性

　　许多宾馆饭店提出空调系统的化学清洗往往处在盛夏即将来临之时，这时候，又正是空调最需要开机的时候，空调停机一天，旅客就有意见，如果停机清洗势必影响宾馆的营业，造成经济上损失。就我们的愿望，宾馆中央空调的化学清洗应尽量选择在空调停用季节，如冬季。可实际上用户多数在炎热的夏季来临时要求清洗。

　　原因有二：首先冬季停机，用户对空调的维护清洗不如夏季关心；其次，夏季来临，空调的制冷量不足的矛盾充分表现出来，清洗的决心容易下。因此，寻求中央空调在夏季不停机清洗的办法是必要的。 “不停机清洗”指的是清洗液循环过程中制冷压缩机仍然处于开机状态，清洗液作为冷却水或冷冻水在空调系统内部管线循环。尤其值得提到的是：当清洗液作为冷冻水进行循环时，清洗液除了流经系统内部管线外，还需流过外部的配液槽而使冷冻保温受到一些影响，压缩机的负荷会有所增加。以福州东湖宾馆清洗为例，清洗液作为冷冻水从制冷压缩机流出温度为7℃，回流温度仍可达到12℃(周围空气温度30℃)，基本可适应夏季空调的需要。 “不停机清洗”用的水泵是空调系统内部配设的，系统外部的配液槽和管线要事先连接好，然后选夜间气温较低、旅客进入睡眠状态时，短时间停机进行系统内和系统外的管线连接(折卸也是一样)，这是基本不影响空调的使用。

　　三、高容量配液槽及其体积估算

　　大楼空调冷冻水系统与冷却水系统是分别进行清洗的。冷却水系统清洗可以直接利用冷却塔底部水池作为配液槽，而冷冻水系统情况则必须安设配液槽，考虑到运输和管线连接，配液槽安装在机房水泵附近较为方便。配液槽的容量要与冷却水的储水量相当，否则一旦水泵停机，整个大楼的循环清洗液几乎全部回流到配液槽中，而造成溢流。 高容量配液槽的体积可根据中央空调设计图纸进行估算。以福州东湖宾馆为例，中央空调设备有日本FT150冷却塔两座和CR160及CR120空调机各一台。中央空调供2号楼底层的餐厅、服务台、商店等及2～10层174套客房调节室温使用，计有FC风机盘管机组近200台。冷冻水输送高度为39.4m。冷冻水系统的管线直径有ф200～ф12共11种规格，根据图纸这些详细资料可以计算出冷冻储水总体积为7.93m3。据此，我们设计一个体积为8m3的配液槽。由于配液槽的体积大，为了便于运输，并考虑到使用上的灵活性，设计的配液槽为可拆式。配液槽由三节水箱(长1.8、宽1.2、高1.2米)组成，节间由螺钉紧固，连接处以石绵为垫片。 为了缩小配液槽体积，可以在配液槽回流水的入口处配上一个阀门，并在循环清洗过程加强值班监视，配液槽的体积可以适当减小。其次，如果将冷水系统分段清洗(各段体积分别为：冷冻机房1.18m3，大楼3.62m3，楼间管3.14m3)，配液槽体积可以减小一半。但这样清洗是很不方便的，工期拖长，而且诓无法做到不停机清洗。

　　四、酸洗中铜铁离子腐蚀

　　中央空调设备材质主要是铜和铁。设备内部的锈蚀既有铜的氧化物，又有铁的氧化物，当针对这些氧化物投加盐酸时，两种氧化物都会溶解(这里仅写出高价氧化物)： CuO+2H+=Cu2++H2O Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O锈蚀可以很快清洗掉。但是在钢表面上铜离子迅速被还原为铜并溶解与其相应当量的铁： Cu2++Fe=Cu+Fe2+在碳钢试片上可以观察到紫红色的铜层。这说明试片被铜离子所腐蚀。

　　可以设想，由于锈蚀和污垢被清除掉，清洗液所到之处，干净的钢铁表面都可能被镀上一层疏松的金属铜。有文献报道，二价铜离子深度高于0.2ppm时会引起钢铁的严重腐蚀。另一方面，三价的铁离子也会反过来腐蚀金属铜。即铜被铁离子所氧化： Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+而新产生的二价铜离子又会进一步氧化铁。这就是说，在中央空调设备中，如果按常规酸洗，将会发生铜离子对两种基体金属互为腐蚀现象。 根据这些情况，我们通过试验，在配方上作了一些更改。其中关键的是添加了硫脲一类的有机抑制剂(硫脲对腐蚀的抑制作用试验将另文发表)。硫脲的抑制作用是基于它的还原作用，可将Cu++还原到Cu+，将Fe+++还原到Fe++。而且硫脲还能与亚铜离子形成一系列配位化合物，使亚铜离子以络离子形式被稳定下来： 2Cu2++(H2N)2CS+H2O=2Cu++(H2N)2CO+S+2H+ Cu++3(H2N)2CS=Cu[(H2N)2CS]3+ 2Cu++6(H2N)2CS=Cu2[(H2N)2CS]62+ Cu++4(H2N)2CS=Cu[(H2N)2CS]4+上式表明，要使溶液中保持亚铜离子状态，每1摩尔亚铜离子最少应供给3摩尔硫脲，此外还应考虑被Cu++氧化为脲的硫脲，因此在酸洗液中应投加过量的硫脲。 由于锈蚀中Cu++、Fe+++的含量难以估计，清洗过程中要加强Cu++、Fe+++离子浓度的分析，以判断酸液中硫脲是否足量。 另外，在清洗之后，必须仔细检查设备，查看设备上是否有残留铜附着于管子而未清洗掉。因为不同金属之间存着电位差，铜的存在将使铜铁腐蚀加速。 中央空调清洗后，在冷却水和冷冻水系统中按工艺要求分别投加水质处理药剂以减缓重新结垢，并使清洗后的金属表面形成防腐蚀被膜层。