摘要：随着科学的发展和人类的进步，中央空调已经广泛应用于各种现代建筑中。在中央空调的使用中，水质直接影响传热设备的使用效果和使用寿命，影响运行成本的增减。目前，中央空调水循环系统存在三大问题：腐蚀、结垢和微生物。科学家们相继研究和开发了许多物理方法水处理技术。本文阐述了腐蚀、结垢和微生物产生的原因以及物理方法解决这三个问题的机理，并结合我单位的实际情况讨论了一些需要注意的问题。关键词：腐蚀结垢微生物高频电磁场1随着科学的发展和人类的进步，中央空调已经广泛应用于工厂、酒店、商场、医院、影剧院等现代建筑中。在中央空调的使用中，水质直接影响传热设备的使用效果和使用寿命，影响运行成本的增减。中央空调水循环系统主要存在三个问题：腐蚀、结垢和微生物。把一个打磨过的铁片放到自来水里，一两个小时就能看到生锈了。研究表明，金属生锈的原因是水中存在氧化物质，如水中的氧气等氧化剂。金属在水中的腐蚀是一个电化学过程。氧发生阴极还原反应：O2/2h2o2oh-，而金属发生阳极氧化反应，例如FeF2 2e，这是一种腐蚀形式，会在所有水-金属表面无休止地进行。阴极和阳极反应的产物在静电的作用下相互迁移扩散，最终形成腐蚀产物。比如Fe2 ^ 2HO-=Fe(OH)2，氧化生成Fe(OH)3，然后脱水生成铁锈Fe2O3。钢在普通自来水中的腐蚀速率约为1mm/年。金属表面腐蚀产物的积累阻碍了水的正常传热。1.2结垢的主要原因是在水中有溶解度异常的微溶盐，在传热过程中从水沉积到金属表面。对于循环冷却水系统，在冷却水的连续循环过程中，由于温度的升高、水流速度的变化和水的蒸发，各种无机离子和有机物不断浓缩。冷却塔暴露在室外的阳光、风、雨、降尘、杂物以及设备结构、材料等各种因素下，会产生严重的积垢，积累较厚。水垢的增长不仅减少了水通道，而且主要阻碍了传热。水垢也经常在水垢下快速腐蚀。1.3冷却水中的微生物一般指细菌和藻类。循环冷却水含有大量微生物赖以生存的营养物质，有足够的氧气、阳光和适当的水温，使其繁殖。大量细菌分泌的粘液，像粘合剂一样，可以使漂浮在水中的灰尘杂质和化学沉淀物粘附在一起，形成粘性污泥。这些物质积聚在设备的管壁上，不仅形成氧浓差电池产生盐酸，而且降低了冷却水的流速，从而降低了换热器的冷却效率。微生物的危害非常严重。它长得快，寿命短。它的代谢产物像粘合剂一样将悬浮固体和水垢一起沉积在金属表面。一些微生物也以吃金属为生，或者它们的代谢产物腐蚀金属。以上三个问题相互促进，相互联系，腐蚀产物可以催化结垢，也是一种沉积物。水垢下会加速局部腐蚀，生物粘液会加速水垢的形成，与水垢混合造成腐蚀。为了解决水系统中的腐蚀、结垢和微生物三大问题，人们一直在探索一种高效、经济、安全的物理防腐、防垢除垢、杀菌灭藻方法。1945年，比利时工程师Vermeiren发现，水通过3000高斯的磁场，具有防垢除垢的特性。
基于这一理论，人们开发了第一代由永磁体制成的水处理产品。它拥有无需人工管理的节能防垢除垢设备，加药、带电、无污染，开创了物理方法。但是他有一个致命的弱点：退磁。金属管道形成的磁路导致快速退磁，一开始效果很好，加载一年半后效果逐渐减弱，直到失效。为了消除退磁的弱点，用电磁铁代替永磁体，开发了第二代产品。它的缺点是需要大电流，导致线圈发热，不能连续工作，消耗大量能量。既然磁铁可以防除垢，那么电场也能达到防除垢的效果吗？已经发现，经3500伏以上高压静电处理的水，还具有防垢除垢、防腐防锈的功能，还具有杀菌灭藻的功能。它克服了上一代产品的缺点，但又产生了新的缺点：保温材料在水中容易老化，设备经常需要维修；而且，高电压容易影响其他控制设备。为了克服上述缺点，人们成功开发了电解法第四代产品。它由金属阳极和圆柱形阴极组成，在电极之间施加10-20V直流电，形成电场处理水。其缺点是阳极容易因氧化而腐蚀，需要经常更换，水处理量不大。第五代产品将高频电磁场应用于水中，达到防垢、除垢、防腐、防锈的目的。它克服了前四代的缺点，具有水处理量大、效果稳定、使用寿命长的优点。高频电磁场是高频和电磁场的结合体。高频电路产生的高频电磁振荡在固定极之间形成一定强度的高频电磁场。水在通过高频电磁场时，水分子被反复极化为偶极子，产生扭曲、变形、反转和振动，与外界电磁场发生共振，增强其分子运动。因此，原始缔合形成的各种整合的链状、簇状大分子(H2O)n分解成单个水分子，最终形成相对稳定的双水分子(H2O)2，增加了水的活性，改变了水分子与其他离子的结合状态，延缓了CaCO3晶体的沉淀时间，以细颗粒而不是不成形的形式沉淀下来。
成坚硬的水垢。细菌在高频电场作用下，细胞壁和细胞膜受到严重的损伤，不能在水中继续生存、繁殖，而达到杀菌目的。水中正负离子受到电场力作用下而运动，产生微电流，微电流一方面阻止Fe失去电子变成Fe2+离子，另一方面开始生成的铁锈与微电流反应生成致密的保护膜，从而防止铁管的再腐蚀。以上五代产品都利用电磁场来达到防垢除垢，防腐阻锈的目的。
水处理技术的防垢除垢的统一机理应是水分子的有序化，导致水分子电偶极矩的的增大，加强了水分子与钙镁离子的结合力，从而使水对钙镁离子的溶解力大大提高，达到了防垢除垢的目的。
若所加的是高频电磁场，同样会导致水分子和正负离子的有序化，其原理类似于电泳，虽然电极在作不断正负变化。但电场只有作两个方向的变化，有极分子在这样的电场力作用下，只好作整齐的排列，正负相接，最后的极化方向决定于水离开电场作用时那一瞬间的电场方向，事实上电场方向的变化更有利于水分子的有序化。值得注意的是交变电场变化频率太低，则有直流电差别不大， 若频率太高，则水分子由于惯性来不及响应，效果反而差，所以存在一个最佳频率范围。
从前面的分析可以发现，通过高频在电磁场存在着电场强度和频率的最佳值。
要使水分子有序化排列需要一定的电场强度是理所当然的，但也不是强度越大越好，因为当大部分水分子有序化以后再增加强度是得不偿失的。前面已讨论过高频电磁场更有利于水分子的有序化，但水分子存在着转动惯量，它有一个几百兆赫以上的本振转动频率(与所加电场强度有关)，所加电磁场的频率超过此本振频率，水分子就来不及跟着转动，有序化效果将更差。
3 近年来我院相继安装了10余台电子除垢仪，其中几台是采用高频电场磁化水技术的产品，经过使用我们感到效果很好
第一，空调系统水质情况明显改善，特别是冷(热)媒水，以前经常由于水质浑浊而使风机盘管水过滤器堵塞，造成空调效果的不理想，而现在由于水质的改善，既解决了空调系统的正常运行又降低了空调维修工的劳力。第二：与其他处理方法比较，其能耗小，操作简单，节省了大量的人力，财力，物力。以前有化学方法进行水处理，每年空调使用前需进行管道清洗，既费时间又浪费水，更需要系统停机来配合管道清洗。在日常运行中，还需定期进行排污投药，取样化验，管道经常清洗，实际上是缩短了管道的使用寿命。而采用电子除垢仪进行水处理，操作极为方便，只需要打开电源，(以口径200mm为例，耗电仅为50W)，定期进行系统排污就可达到水系统的防垢除垢，防腐阻锈的功效，空调效果明显提高，运行成本大幅度降低(用电子除垢仪进行水处理的运行费用约为化学方法进行水处理的1/10)。
据了解，有关专家学者正在研究自适应高频电磁场除垢技术，根据不同地区，不同温度水分子的本振转动频率适应不同频率的高频电磁场的机理进行物理水处理。相信随着社会的发展和科学的进步，水处理技术会不断完善，效果更理想，从而彻底解决中央空调水系统中存在的三大问题。
