熱泵、太陽能熱水器水垢的危害及解決方法

圖一 空氣能熱水器

圖二 太陽能熱水器

空氣能及太陽能熱水器從買回來到安裝到房頂，只要調(diào)試成功，以后人們就很少去關(guān)心了。可是在使用一段時(shí)間后，熱水器會(huì)有各種物質(zhì)沉積在換熱器及管道內(nèi)壁面，這些物質(zhì)稱為沉積物，主要由水垢、淤泥、腐蝕生物體、藻類、菌泥構(gòu)成，通常人們又稱為污垢。那么，熱水器里的水垢是如何產(chǎn)生的呢？對(duì)大家的身體又有哪些危害？又該如何去除？

據(jù)了解，普通的太陽能熱水器用上1~2年后，熱水溫度明顯下降，出現(xiàn)傳感器失靈、電熱管爆裂、熱水變黃、變混的現(xiàn)象，其原因是水垢所致。

水垢的形成機(jī)理

水垢形成是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程。這個(gè)過程分為兩步：第一步為水燒開或加熱（60℃～70℃以上）后，一部分水蒸發(fā)了，水中鈣鎂鹽類物質(zhì)濃度逐漸升高達(dá)到過飽和狀態(tài)，并從水中析出；第二步為結(jié)晶的鈣鎂鹽類物質(zhì)在受熱面上形成各種不同密度和不同成分的固體附著物水垢或懸浮在溶液中成為水渣。

成為水垢還是成為水渣不僅取決于它們的化學(xué)成分和結(jié)晶狀態(tài)，而且還與析出的條件有關(guān)。如在省煤器、給水管道中，水中析出的碳酸鈣常常結(jié)成堅(jiān)硬的水垢。而在鍋爐的受熱面中，如果水的堿度較強(qiáng)，又處于劇烈的沸騰狀態(tài)，則析出的碳酸鈣常形成海綿狀的松軟水渣。

硬水中鈣鎂鹽類物質(zhì)的飽和指數(shù)如果未超過或正好在飽和的臨界點(diǎn)上，就不會(huì)有水垢生成。同樣，在軟水中如果超出了飽和指數(shù)也會(huì)產(chǎn)生水垢。

飽和指數(shù)由水的PH值（酸堿度）決定。PH值越低，水中的酸性越強(qiáng)，飽和指數(shù)越高，所能溶解的礦物質(zhì)成分也就越多；PH值越高，水中的堿性越強(qiáng)，飽和指數(shù)越低，所能溶解的礦物質(zhì)成分也就越少。對(duì)水加熱、水壓降低（如打開水龍頭等）、在水中添加化學(xué)品劑等都會(huì)導(dǎo)致PH值升高。

最初所形成的過飽和狀態(tài)溶液很不穩(wěn)定，開始時(shí)是在過飽和溶液中鹽類結(jié)晶核心上，極小的微粒逐漸長(zhǎng)大成顆粒，最后形成粗結(jié)晶體或絮狀的水垢或水渣。形成水垢或水渣，不僅與鹽類物質(zhì)的化學(xué)成分有關(guān)，而且還取決于鹽類雜質(zhì)和受熱面之間物理化學(xué)因素。更多資訊請(qǐng)搜索微信公眾號(hào)：LXF66516516，如果金屬受熱面粗糙并有凸起時(shí)，便會(huì)在過飽和溶液產(chǎn)生固態(tài)的結(jié)晶核。金屬受熱面氧化層有相當(dāng)大的附著力，它可成為金屬壁與析出結(jié)晶沉淀物的粘結(jié)中間層。因此，金屬表面粗糙或覆蓋一層氧化物時(shí)，鹽類雜質(zhì)沉淀出來將主要成為水垢；相反在光潔的受熱金屬面上，則多呈水渣。

按水垢的形成過程可分為兩種：一是鹽類雜質(zhì)在受熱面上直接結(jié)晶而形成的一次水垢；一是易粘附在受熱面上的水渣，再次生成二次水垢。

水垢對(duì)熱水器的危害

1、降低熱效率。由于水垢比金屬的導(dǎo)熱系數(shù)小幾百倍。因此，即使在受熱面上形成不太厚的水垢，也會(huì)因?yàn)闊嶙璐螅蛊鋵?dǎo)熱效率降低，造成熱損失。受熱面上結(jié)有水垢，會(huì)使金屬管壁局部過熱，當(dāng)壁溫超過其工作允許極限溫度時(shí)，就會(huì)使其局部鼓包，這種現(xiàn)象多發(fā)生在電加熱管上，也是致使電加熱管損壞的主要原因之一。

2、降低循環(huán)量。太陽能真空管內(nèi)結(jié)垢后，流通截面積減少，增加了水循環(huán)的速度和流動(dòng)阻力致使升溫效果明顯下降。

3、降低使用壽命。水垢附在太陽能真空管內(nèi)，很難清除。為了除垢需要經(jīng)常清洗，因而增加檢修次數(shù)，費(fèi)時(shí)費(fèi)料費(fèi)財(cái)。而且可能由于除垢方法不當(dāng)而降低使用壽命。

4、腐蝕金屬內(nèi)壁。水垢是一種復(fù)雜的鹽類，其中含有鹵素離子，在高溫下對(duì)鐵有腐蝕作用。通過對(duì)鐵質(zhì)水垢的分析，可知它含鐵量達(dá)20%～30％左右。水垢的侵蝕會(huì)使金屬內(nèi)壁變脆并不斷向深處腐蝕。

5、使傳感器失效。水垢的導(dǎo)熱系數(shù)低，一旦結(jié)垢，傳感器內(nèi)部的感溫元件不能及時(shí)感應(yīng)到外部水溫的變化，使得顯示的溫度比實(shí)際水溫要低。

因?yàn)樗傅奶匦裕沟盟伙@示出現(xiàn)偏差。這個(gè)過程一般有兩種現(xiàn)象：一種是結(jié)垢初期水垢稀松似海綿狀，這時(shí)的水垢能吸收水份，即使水箱內(nèi)只有少量水也會(huì)因?yàn)槊F(xiàn)象而顯示滿水位；另一種是結(jié)垢后期水垢堅(jiān)硬、致密，由于水垢阻礙了電信號(hào)的傳送，太陽能水箱內(nèi)就是注滿水也會(huì)顯示缺水或無水。

水垢的清除方法：

對(duì)于水垢的清除一般有兩種方法：一種化學(xué)方法，另一種是物理方法。

化學(xué)方法通常又分為酸洗法和堿洗法。

1.酸洗法：可用鹽酸、磷酸、鉻酸及氫氟酸，但不能用硫酸。因?yàn)榱蛩崤c水接觸時(shí)，在水垢表面生成硫酸鈣硬膜，使膜下的水垢不易接觸到酸液。磷酸和鉻酸雖然比鹽酸有效，但由于價(jià)格太貴，所以一般都用鹽酸。鹽酸只能清洗碳酸鹽水垢，酸洗時(shí)生成的氯化鎂和氯化鈣溶解度很大，容易除去，并伴有二氧化碳產(chǎn)生，?攪拌鹽酸液的作用。對(duì)于純硅酸鹽水垢，可使用氫氟酸清洗。硫酸鹽和硅酸鹽為主的混合水垢，也可使用鹽酸清洗。更多資訊請(qǐng)搜索微信公眾號(hào)：李曉鋒，酸洗的作用在于用酸溶液溶解水垢與金屬壁間的氧化鐵層，使酸接觸到金屬，從而產(chǎn)生氫氣泡使水垢脫落。它與鹽酸鹽垢的鹽酸清洗道理不同。酸洗前，必須首先根據(jù)結(jié)垢程度，精確的計(jì)算出鹽酸用量。

2.堿洗法：主要是清除硫酸鹽和硅酸鹽水垢，還可以清除硫酸鹽和硅酸鹽的混合水垢。不能清除碳酸鹽水垢。用堿洗法不是使水垢溶解除去，而是使水垢軟化，再用機(jī)械的方法清除。所用的藥劑有碳酸鈉和氫氧化鈉兩種。

化學(xué)方法操作起來復(fù)雜，成本高、難度大。一般應(yīng)用于鍋爐等設(shè)備的除垢，而不太適應(yīng)太陽能熱水器。另外，物理方法有以下幾種方法，供大家參考:

1.機(jī)械法：用水沖洗或刷子清除。如果水垢很堅(jiān)硬，可用電力或水力帶動(dòng)的洗管器來清洗。此法在水垢形成初期比較適用。

2.電子法：利用電訊號(hào)改變水分子結(jié)構(gòu)使水加速釋放出礦物質(zhì)并讓礦物質(zhì)緊密結(jié)合在一起，結(jié)合的礦物質(zhì)隨水流動(dòng)而帶走，可以預(yù)防水垢的產(chǎn)生。

3.其他方法：如使用鎂棒、添加礦物質(zhì)、磁化等等，這些方法都能有效預(yù)防水垢的產(chǎn)生