2012年3月31日 星期六

空調冷卻水處理----抗垢,防蝕,殺菌,滅澡,剝離清潔


水塔是供給設備散熱用的,包含空壓機及冰水主機都一樣,無論是加藥或是機械通刷或是其他方式,目的都是為了保持冷卻水塔及設備本身的散熱良好,以便保持設備本身的效率,節省運轉的電費.

空調冷卻水處理主要有五大目的-----抗垢,防蝕,殺菌,滅藻,剝離清潔.

整個冷卻水管路裡面,管路一般是用鍍鋅鋼管,主機部分是銅管,水塔部分是FRP本體或是一些進口塔的熱浸鍍鋅或是木製塔.這種組成對於冷卻水的處理形成不同的目標需求.

主機的冷凝器一般用銅管組成,空壓機的散熱器則有的用銅管,有的用高效能板熱,如果是板熱,則材質可能是不銹鋼,也因此,保持整體設備的性能,是做水處理主要的目的.

首先,探討結垢及腐蝕的原因,水塔能夠散熱的原因很大一塊是來自水的蒸發潛熱,所以說,水塔必須持續的補水來填補蒸發掉的水,所以水中的一些礦物質因為濃縮的關係(,,矽酸鹽的濃度會越來越高),也因此這些礦物質就容易附著在管路上形成結垢.

結垢會覆蓋在冷卻水流過的每個地方,因為這些結垢的導熱係數都很低,所以會降低熱交換器的換熱效率,包括冷凝器,板熱,及水塔的散熱鰭片,結垢越厚,在冷凝器來講就是趨近溫度越高,趨近溫度越高,主機就越耗電,空壓機也是一樣.

這些結垢對冷卻水路徑上的金屬來講,不盡然全是壞事,因為薄薄的一層結垢對金屬來講是天然的保護膜,可以防止金屬的腐蝕,代價則是耗能,所以說在這一塊來講,要看結垢的狀況如何,判斷的方法則是看取樣的水質檢驗報告為何?

接下來是腐蝕的問題,對於金屬來講,偏酸或偏鹼都會腐蝕,ph7.0為中性來講,水質偏酸性偏向腐蝕,水質偏鹼性則偏向結垢或鹼性腐蝕,結垢影響耗電,腐蝕則傷害設備,對於主機或是空壓機來講,銅管破管是最大的夢饜,因為一旦水跑到主機或是空壓機裡面,大概設備就去了半條命,修理起來都是天價.

腐蝕造成的原因有很多種,水中ph值的高低可以判斷偏酸或是偏鹼,因為管路及設備都是金屬做的,基本上沒辦法耐酸鹼,所以只要太酸或太鹼都會造成腐蝕的現象.腐蝕的原因跟加進去水裡面的東西有關,簡單的講,會加到水塔裡面的東西第一當然是補充水,也就是補水水質.補水的水質從一開始就會影響水質的好壞.

簡單的講,自來水,製程回收水,中水,地下水都具有不同的性質,中水特別要解釋一下,中水又稱再生水或回收水,一般供水端稱為上水(比較乾淨),汙水稱為下水(排放掉),中水水質介於兩者之間,所以又稱回收水或再生水.

這些水塔的補充水中,假設帶有偏酸的物質,那麼系統傾向腐蝕,譬如說完全用製程回收水補充,因為鈣鎂這些保護物質已經被拿掉,加上水塔的運作容易把水打成溶氧非常高的環境,所以水質可能偏酸造成設備腐蝕破管.

因為要求節能減碳的關係,用製程回收水來補水非常普遍,所以容易偏酸的環境必須想辦法讓水質回復偏弱鹼性,不然主機非常容易破管.常看到公司用製程回收水補充水塔的評估中,通常只會看到省了多少水錢,但是不會看到萬一補水水質不好造成機器故障的風險費用,用製程回收水補水沒什麼不好,但是要把額外必須的費用算進來,不然省了水錢多了維修費或是電費,接下來的主機性能衰退更是沒辦法評估.

如果用中水呢?以前有一個case是將生活用污水稍微處理後打進冷卻水塔裡面來補水,結果非常慘,因為中水裡面的水質非常差,細菌非常的多,而且補水的水質非常不穩定,結果就是冷卻水塔及主機的結垢及青苔非常的多,幾乎每台主機趨近溫度都難以控制,說不能控制是預算太少,不是技術上沒辦法解決,結果又是省了水錢虧了電費.

有的公司沒有製程回收水或是自來水可以用,就用地下水來加,地下水是沒有經過處理的水,通常含有大量矽質成分與氯鹽,這些礦物質容易造成結垢或腐蝕,假設處理方法不對,結垢嚴重就會造成很大的耗電.真的不處理,耗電可能差到30%以上.(地下水通常只有少量鈣與鎂,所以不稱硬水)

至於殺菌滅藻呢?空氣中有太多不知名的物質,加上水塔的風量很大,這些亂七八糟的東西吸進水塔後,就會在水塔上繁衍生長,再加上陽光的照射,就會看到一片茂盛的情景,假設再加上補水水質不好,那青苔跟細菌更是茂盛.這些動植物產生的生物膜,對散熱的影響更大過礦物質結垢,因為生物膜的隔熱性更好,短期間內趨近溫度就會爬的非常快,有可能一星期內就爬個好幾度.

水塔旁邊如果有廢氣處理塔,大量的有機物質被吸進水塔也會造成細菌大量繁殖,嚴重影響散熱水塔及主機的性能.

以上只是空調冷卻水處理簡短的敘述,但是基本上空調冷卻水的處理就是前面提到的,要做抗垢,防蝕,殺菌,滅藻,剝離清潔幾個主要工作.

現行市場上主要水處理的方法有化學加藥,電解法,管刷機,超音波,磁化球,臭氧,酵素等.每一種方法都有其優點及缺點,但是無論是哪種,處理的目的還是上面那幾點,下面針對上述的方法稍微解釋一下小弟的經驗.

化學加藥是最普遍的方法,對於抗垢防蝕,化學加藥的方法是加入腐蝕抑制劑及抗垢劑防止管路結垢及腐蝕,殺菌滅藻的部分最常用的就是漂水及氯碇,所以最常見的水處理就是報兩種藥劑,抗垢防蝕劑一種,殺菌滅藻劑一種.漂水跟氯碇有非常強的氧化力及殺菌力,而且價格便宜,所以很多水塔都加入大量的漂水及氯碇來控制微生物的問題.

加這兩種東西不是不行,但是後遺症就是加太多會因為氯離子太多的關係造成破管,而且加多容易破管及結垢,因為漂水偏鹼,氯碇偏酸,所以用量控制的不好就會有嚴重後遺症,而且這些物質因為殺菌力很好,加多跟微生物反應後,常常就是水塔泡沫滿天飛,這些水碰到汽車的烤漆是會腐蝕的.換句話講,你家的冷卻塔的水噴到別人的車子造成人家的烤漆受損可是要賠的,萬一噴到百萬名車就知道後果嚴重性了.

電解法通常是用雙金屬的原理將冷卻水電解,這種方法對結垢及防蝕有幫助,因為電位的關係,水中的鈣及鎂或是帶電位的礦物質被電極棒分解溶化,經過適當的控制,當電極棒吸收夠多的結垢物質後排出,這種方法對抗垢防蝕一定有效,但是對於微生物的控制就不見得,因為電解必須物質有帶電才有用,而微生物很多是電中性,所以對於殺菌滅藻這兩塊還是必須用一些化學物質來弄或補強才能達成四個目標.

磁化球的原理跟電解法類似,差就差在一個是主動式,一個是被動式,電解的屬於主動式,磁化球則是被動式.

管刷機(棉球式或是刷毛式),超音波對防止結垢非常有用,因為它是物理性除垢,但是刷毛式管刷機有一個麻煩,因為對水流來講它是一種障礙,新的管刷對水的阻力可能沒那麼大,但是如果業主疏於維護,譬如說很久都沒更換,有很多的管刷都會變成棒棒糖,所謂棒棒糖就是原本一隻管刷上面應該只有刷毛,但是用久不換的刷毛還是會結垢,到最後整隻管刷可能塞住整隻的銅管,那隻銅管熱交換的功能就沒了,假設一根銅管的熱交換能力是3,若是一台1000RT的主機有350隻銅管,若是因為管刷結垢塞個10(冷卻水完全沒辦法通過),那就失去幾十噸的散熱能力,趨近溫度就爬起來了.之前有一個案例就是管刷太久沒換,即使主機藥洗完趨近溫度還是降不下來,水質檢驗的結果也是正常,應該就是管刷塞掉滿多造成冷卻水過不去的結果.

所以用管刷機的話,棉球的應該是比刷毛的好,因為棉球洗完後棉球是在收集器裡面,不像刷毛的還在銅管裡面,就我的看法及經驗來講,管刷系統應該要選棉球的.

電解法,磁化法,超音波,管刷機都較偏向物理解決方案,化學加藥,臭氧,酵素偏向化學處理解決方案,但是要做的事情是都一樣的,還是那幾個目標.抗垢,防蝕,殺菌,滅藻,剝離清潔.

水處理是連接主機跟水塔之間的橋樑,在我的看法,這兩個設備平常最重要的保養就是水處理,水處理做的好,系統才能高效省電的運轉,而評估的指標就是這兩者的趨近溫度跟系統的耗水量.主機跟水塔的趨近溫度都保持的很好,耗水量也控制的很好就是最好的水處理.有一句話說黑貓白貓會抓老鼠就是好貓道理是一樣的.不管是用物理法或是化學法還是兩者並用,對業主端來講,看這三個指標是最簡單的.因為要達到這三個指標,水處理搞的不好是做不到的.

水處理是水冷設備生命週期中必備的功課,但是在這個行業中,很難拿到長期的合約,因為業主通常會每年不斷的比價,假設一台設備壽命至少十年,但是這種保養的合約是逐年換約,有觀念的人知道要把這塊做好,沒觀念的人就是每年都要最低價者得標,曾經有一個廠,因為水處理搞的不好,接到這個保養位子的人坐起來都很難過,水處理做的不好產生的症狀就是耗電,跳機,水塔都是青苔藻類,最嚴重的甚至破管大修,耗電還是小事,設備壞了要跟上面解釋怎麼壞才是難過.這些都是冷卻水處理搞的不好所造成的.所以說要讓自己的設備平平安安運轉,水處理是第一要務.

人類沒有辦法控制天氣,所以說水塔到底吸入什麼樣的空氣是很複雜的,而陽光則跟菌纇及藻類的生長有關,補充水的水質則跟結垢,腐蝕,細菌,藻類都有關,所以水處理的成功一半會靠硬體,也就是用什麼方法來控制,一半是經驗跟知識,因為環境是一直變動,所以水處理必須跟著這些變化而變,才能夠去適應這些變化做到想要的品質和功能.現在的商業環境是競爭激烈,很多的客戶根本就是只看價錢高低決定,所以就是做到半桶水,有做一定有一定的功效,但是必須額外多付些電費來補,老闆很容易看的到水處理的錢多少,但是看不到這種工作做的不好額外必須多付的電費及花費,如此而已.

我很喜歡用作菜來比喻某些事情,同樣的材料不同的人來做,做出來的成果絕對是有差異的.基本上,老闆或是廠務在看待水處理這件事情的時候,必須了解到這件工作跟環境是相關的,只要跟環境有關的就會有很大的變異性,而且這些變異性根本沒有辦法,天天給你大太陽的環境微生物就會長的很猛,拼命加漂水氯錠又會破管跟結垢外帶大量排水,所以說有好的經驗及優良的方法才是水處理成功最重要的關鍵因素.

以前有一個客戶從來不做水處理,就是跟廠商買漂白水及氯錠自己加,它的水塔看起來還算滿乾淨,因為漂水及氯碇用的很多,微生物及細菌都被幹掉,可是因為水質偏鹼性,雖然水塔看起來乾淨,但是主機端結垢很快,一年要洗好幾次冷凝器,而冷凝器的趨近溫度越高主機越耗電,假設說1月份的主機趨近溫度在2C,到了5月份的時候趨近溫度已經飆到6C,主機開始輕微喘震,用時間軸把它切開,每一個月趨近溫度上升1C.所以2月份的時候趨近溫度是3,3月份4,4月份5,5月份6.

所以硬要省錢的結果是2月份主機多3%耗電,3月份多6%,4月份多9%,5月份多12%.假設運轉平均總噸數是1000RT,2月份要多花 1000RT*0.6*0.03*720*2.5=32400元電費,然後364800,497200,5129600.幾個月下來,多花的電費總共324000.公司莫名其妙30幾萬就不見了.
然後5月份冷凝器洗完主機趨近溫度下來又重新開始這個循環.

而這樣的做法讓它的冷卻水塔大概三到四年散熱葉片就掛了,因為結垢把散熱葉片的的間隙都塞死,幾年下來又要花大錢換葉片,水塔廠商又有錢可以賺了.有好的水處理810年才要換一次,亂弄34年就要換一次,對維修的廠商來講,耗電是你家的事,東西越久才換就沒錢賺,假設你是廠商,你希望哪種情形發生?而若你是業主,又希望哪種情形發生?

所以說,水處理做的太好是擋人財路的事情,因為那會造成主機廠商沒有冷凝器可以洗,也沒有維修可以賺,水塔廠商變成很久才有散熱葉片可以換,從事這些業務的公司就不爽了.

這種東西完全不是陰謀論,如果主機及水塔的效率指標是OK,幹麼還要額外花錢去做這些事情?所以這是標準的替代效應,是很正常的商業循環,如果業主不懂或是沒觀念,其實某一方面也是在幫助就業,不然哪有事情給人做?如果老闆的觀念就是這樣,那就給它這樣,反正最後他肯掏腰包就好.

因為我不是神,不可能在1月份就能預測5月份的趨近溫度,也就更不可能準確算出5月份到底會多花多少電,完全只是推測,而推測在現代的公司管理裡面基本上是行不通的.老闆要的是確實的數據,一個業務假設亂吹噓可以達到的數字,時間到的時候做不到牛皮就破了.一個廠務主管可以在1月的時候隨便跟老闆說開始做水處理後5月份的時候電費要降多少嗎?有難度嘛,對不對?到時候假設又算不出來不就毀了,又要編數據呼巄老闆.不做什麼事都沒有,何苦來哉去幹這種事.

空調水處理基本上就是這檔事,融合科學,經驗,人性,商業競爭,預測,對業主跟廠商來講,最好是互信互賴,廠商跟客戶創造雙贏,一昧的低價競爭是不對的,要低價的話自己買藥或是不加最省,上網google一下就有一堆藥品可以用,也沒必要找人來弄,如果真的很重視這塊,就應該把所有的事情都想清楚,這樣才有共創雙贏的可能性,不然大部分應該還是業主損失比較多,光電費就虧死了,哪有雙贏的可能性.除非真的是不在意,那也就沒話說了,自己的選擇自己負責,如此而已