医院中央空调循环水处理中的作用和应用前景

　　【摘要】医院中央空调系统的循环水系统作为医院空调系统重要的组成部分,其循环水水质情况将直接影响各科室的空气环境及温度调节。本文就选用射频式物理法水处理设备在北京大学第三医院的中央空调循环冷却水系统、循环冷冻水系统和采暖循环水系统的运行进行量化分析,结合医院建筑的功能特点和各循环系统中安装不同功能类型的SYS系列全程水处理器,综合评价其在医院中央空调循环水处理中的作用和应用前景。

　　【关键词】医院空调 水处理 循环水系统 应用技术

　　【Abstract】hospital central air-conditioning system circulating water system as a hospital an important part of air-conditioning system, its water quality of recycled water will have a direct impact at all sections of the air environment and temperature regulation. This article on the selection of RF-type physical water treatment equipment in Peking University Third Hospital, central air-conditioning cooling water system, circulating chilled water systems and heating circulating water system operation for quantitative analysis, combining features of hospital buildings and the circulation in the installation of different functional types of SYS series of full water processor, comprehensive evaluation of its central air-conditioning cycle of treatment in the hospital's role and application prospects.

　　

　　1.概 述

　　

　　1.1研究背景

　　近年来,国内各大医院对硬件设施的投入越来越重视,中央空调已广泛应用于国内大医院的建设中,为患者和医务人员提供舒适的就医环境和工作环境。

　　医院中央空调系统的循环水系统作为医院空调系统重要的组成部分,其运行过程中未得到及时恰当的处理,容易造成管道结垢或腐蚀,影响系统机组中的传热和机组的冷量发挥,特别是循环冷却水系统,菌藻滋生较严重,容易产生危害人类健康的细菌。因此,对医院循环水系统的水质进行系统科学的研究和处理是十分必要的,且推而广之,可以用于改善医院的空气环境,节约能源,提高医院运营水平。

　　1.2 研究内容

　　北京大学第三医院在循环水系统选用了射频式物理法的水处理设备,迄今投入使用于外科病房楼、教学科研楼和正在建设的门急诊医技楼内各循环系统中安装不同功能类型的SYS系列全程水处理器。自2004年至今,我们对医院的中央空调循环冷却水系统、循环冷冻水系统和采暖循环水系统的运行情况进行分析后,综合评价射频式物理法的水处理设备在医院中的实际应用。

　　1.3研究目标

　　根据北京大学第三医院各循环水系统采用射频式物理法方法的水处理设备的运行状况,提出适合医院空调系统的水处理技术。

　　

　　2.医院中央空调系统的特点

　　

　　医院中央空调的作用是为病人及医护人员提供舒适的工作环境。不同科室对空气的温度、湿度等要求都不相同。医院空调系统主要有如下特点:

　　2.1室内空气的温度、湿度要求高

　　温度不仅影响病人的康复情况和医务人员的工作,而且对高精密医疗设备的性能也有很大影响。例如中央空调系统必须为特殊科室提供高质量的空气:

　　(1)为手术室提供洁净、无菌的手术空间,适当的温度、湿度及气流速度。

　　(2)为CT室、B超室、放射科、检验科等医技科室提供恒温恒湿条件,确保各种仪器的正常运行和诊断结果正确性。

　　(3)为高级病房、普通病房提供良好的医疗环境,抑制细菌的繁殖,预防医院交叉感染,使患者和医护人员有一个良好的心理状态。

　　2.2空调负荷的时变性

　　空调系统的实际负荷,即末端装置对冷/热量的需求量,与季节交替、气温变化、昼夜轮回、患者数量变动等诸多因素有关,空调系统的负荷是随时变化的。

　　2.3空调系统的运行费用高

　　据文献介绍[1~2],中央空调的能耗占建筑物整体能耗的60%以上,中央空调作为医院的耗电关键设备,现在各大医院的用电量比以前有了大幅度增加。同时由于空调系统的负荷变化的波动性大,使得中央空调的运行费用急剧增高。据了解,以前全国各大医院的冷却水系统采用化学法处理,即在循环冷却水系统中投加不同的水处理药剂,此种水处理方法不仅对环境造成二次污染,而且日常投加大量的水处理药剂,造成中央空调系统的运行费用较高。

　　

　　3.研究方法

　　

　　基于医院中央空调系统的以上特点,2004年,对北京大学第三医院的中央空调循环水系统采用射频式物理法处理的方法,并连续5年对系统的运行状况进行连续检测。

　　

　　4.北京大学第三医院的中央空调循环冷却水系统

　　

　　4.1循环水的水质特点

　　冷却水系统是一个开放式的循环水系统,水温一般在32℃～37℃。在敞开式系统运行中,循环冷却水的水质有如下的共性:

　　(1)含有大量的悬浮物。由于是开放式循环系统,外部环境中的风沙、灰尘、杂质和悬浮物等很容易从冷却塔处进入水系统中。

　　(2)总硬度、碱度、铁离子以及氯离子等离子的浓度高。由于循环冷却水在冷却塔中的水分蒸发和飘散,随着浓缩倍数的升高,使得水中溶解盐类的浓度和水的浊度不断增大。

　　(3)循环水与空气接触,使循环水中溶解氧的浓度总处于饱和状态,从而增加了冷却水的腐蚀性。

　　(4)大气中SO2、NO2、H2S和NH3等有害气体不断进入循环水中,造成循环水对系统中金属材质的腐蚀性增大。

　　(5)循环冷却水在开放式系统中循环,由于大气环境的富养化、高温及光合作用,造成菌藻类的滋生。

　　除此而外,北京大学第三医院循环冷却水系统的水质还具有以下特点:

　　(1)在高温高湿季节,水中菌藻滋生严重,极大的影响医院空气的洁净度。

　　(2)循环冷却水系统补水水质的硬度较高,pH值偏碱性。

　　4.2系统特点

　　循环冷却水系统的水质特点使得其在循环过程中出现以下问题:

　　(1)腐蚀

　　由于金属管材组织和表面以及与其接触的溶液状态的不均匀性,表面上会形成许多微小面积的低电位区(阳极)和高电位区(阴极),每一对阳极和阴极通过金属本体构成一个腐蚀原电池,分别发生氧化和还原反应。

　　因为金属表面的不均匀性是绝对的,所以电化学腐蚀条件普遍存在,只要金属与含溶解氧的水接触,上述腐蚀反应就会继续进行下去。

　　(2)结垢

　　当冷却水循环使用,浓缩倍数逐渐升高,或系统流程温度过高,冷却水的水温跟着升高,则水质会逐渐变化。当冷却水中可溶解物浓度达到饱和值时,产生水垢。冷却水中的水垢一般由微溶盐组成。这些盐的溶解度很小,容易在温度高的传热部位达到过饱和状态而结晶析出,当水流速度较小或传热面较粗糙时,这些结晶就容易沉积在传热表面上形成水垢。

　　(3)细菌和藻类

　　微生物在冷却水系统中繁殖形成粘泥,使传热效率下降,加速金属腐蚀,影响输水,粘泥腐败后产生臭味,使水质变差。因粘泥引起的故障往往与腐蚀和水垢故障同时发生,按照故障的表现形式,可分为粘泥附着型和淤泥堆积型两类,前者主要发生在管道、池壁、冷却塔填料上,后者是水中悬浮物在流速低的部位沉积,常发生在水池底部。在换热器壳程和配水池中二类故障都可能发生。

　　4.3系统常见问题

　　循环冷却水水质产生的问题,使得医院制冷系统在运营过程中有可能存在以下问题:

　　(1)管道结垢及腐蚀影响系统机组的传热,影响机组的冷量发挥,增加管道水阻。实际运行证明,冷却水系统污垢系数由0.0001增加到0.00038时,制冷量下降23%。

　　(2)菌藻滋生不但会形成粘泥垢阻塞管道,而且易产生危害人类健康的细菌。特别对于医院的中央空调系统,空气中微生物和细菌的数量和种类较多,所以对于循环冷却水来说,细菌的处理效果相当重要。

　　4.4水处理技术现状和发展趋势

　　4.4.1水处理技术现状

　　循环冷却水的处理,可概括为去除悬浮物、污垢(泥垢、黏垢、结垢)、控制腐蚀及微生物等4个方面。目前国内循环冷却水的处理方法主要有化学法和物理法。

　　★化学法

　　化学法处理,如使用软化水降低补水硬度达到控制循环水结垢的目的,向循环水系统中投加水质稳定剂(缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂),达到控制循环水结垢、腐蚀及抑制菌藻滋生的目的。

　　★物理法

　　物理法处理,如磁化、高压静电、高频及射频场等物理场处理技术。该类技术主要是将电能转换成磁场、电场及射频场并将其馈散到被处理介质――水,达到防垢、防腐及杀灭菌藻的目的。

　　4.4.2水处理技术发展方向

　　★化学法水处理发展方向 随着国家对水污染、大气污染、噪声污染及固体废弃物等相关环保法律的不断完善,环保部门对污染物排放标准、循环水处理设施使用的安全性能、环保性能、成本效益等要求不断提高。绿色缓蚀阻垢剂是本世纪水处理药剂的发展方向,它立足于开发使用无毒、低毒、生物降解好、易为环境接受的水处理药剂。但是,化学法处理效果与各种现代化的配套技术密切相关的,如分析检测、计算机应用等现代化手段。

　　★物理法水处理发展方向

　　物理法处理具有无污染、运行管理方便、操作简单等特点。从国内外在大型循环冷却水上的应用实践来看,物理法水处理从水质处理效果、系统运行效果、投资成本、运行管理成本及环境保护等多方面分析,具有良好的经济效益,市场应用前景广阔。

　　4.5北京大学第三医院的中央空调循环冷却水处理

　　针对选择北京大学第三医院中央空调循环冷却水系统的运行环境、运行工况、设备管路材质、补水水质等条件,对医院循环冷却水系统采用射频式物理法处理的方法。在医院冷却水系统的冷却水泵出水口位置分别安装了型号为SYS-200B1.6JZ/D-D的全程水处理器,对冷却循环水系统的腐蚀、结垢、菌藻等问题进行综合性处理。

　　4.6中央空调循环冷却水的处理效果

　　2004年开始对该院的中央空调循环冷却水系统进行监测,结果表明:系统运行稳定可靠;打开换热设备的端盖,未发现换热器内有腐蚀、结垢、粘泥附着等现象。对冷却循环水的菌藻进行检测时,未检出军团菌,符合《公共场所集中空调通风系统卫生规范》。

　　

　　5.北京大学第三医院的中央空调循环冷冻水系统

　　

　　5.1中央空调循环冷冻水系统特点及存在问题

　　循环冷冻水系统属于封闭的循环水系统,水温一般在7℃-12℃之间,系统水在这种运行工况下,硬度垢不可能生成。主要是由于管网与水中的氧气反应,生成Fe2O3腐蚀产物,导致系统中的杂质不断增多,水的色度、浊度升高,出现黄锈水现象,慢慢地加速了管网的腐蚀。所以,冷冻循环水系统存在的主要问题是电化学腐蚀。

　　5.2中央空调循环冷冻水处理方法

　　为了解决循环冷冻水系统的腐蚀问题,在循环冷冻水系统中的循环冷冻泵后安装各安装了型号为SYS-200B1.6JZ/D-A全程水处理器,用以解决系统腐蚀问题,以防系统产生铁锈,冷冻水颜色偏黄等。

　　5.3循环冷冻水系统的处理效果

　　自2004年开始对该院的中央空调循环冷冻水系统进行监测。结果表明,系统运行稳定,换热机组的换热设备的内壁未发现腐蚀现象。

　　

　　6.北京大学第三医院的中央空调采暖循环水系统

　　

　　6.1中央空调采暖循环水系统特点及存在问题

　　该院采暖循环水的温度一般　　6.2处理方法

　　根据北京大学第三医院采暖循环水的特点,对采暖循环水的补充水采用型号SYS-12.0RQ全自动软水器进行软化;采用型号为SYS-200B1.0JZ/D-A全程处理器,SYS-100C1.0HG/C水垢净,对采暖循环水系统进行综合处理。

　　6.3处理效果

　　自2004年开始对该医院的中央空调采暖循环水系统进行监测。结果表明,系统运行稳定,换热机组的换热设备的内壁未发现腐蚀、结垢等现象。

　　

　　结 论

　　

　　采用SYS系列射频式物理法水处理设备对北京大学第三医院的中央空调循环冷却水、冷冻水和采暖循环水进行处理后,各循环水系统的运行情况稳定,能较好地解决循环水系统的水质问题,水质指标及系统运行工况符合设计及技术协议要求。并且,在日常运行中该设备操作简单,不需投加化学药剂,即可达到很好的处理效果,节省了人力物力,降低了系统的运行成本,并且对环境无污染,是一种经济可行的环保型水处理方法。

　　

　　参考文献:

　　[1] 劳文惠空调节能技术分析[J]. 制冷,2002,21(1):79-80.

　　[2] 邹同华杜建通申 江等. 中央空调系统节能的机会与措施[J].流体机械,2000,28(2):47-50.