水垢是怎么形成的

含有鈣(Ca)、鎂(Mg)鹽類等礦物質(zhì)的水叫做“硬水”。河水、湖水、井水和泉水都是硬水。自來(lái)水是河水、湖水或者井水經(jīng)過(guò)沉降，除去泥沙，消毒殺菌后得到的，也是硬水。剛下的雨雪，水里不含礦物質(zhì)，是“軟水”。水燒開后，一部分水蒸發(fā)了，本來(lái)不好溶解的硫酸鈣(CaSO4，石膏就是含結(jié)晶水的硫酸鈣）沉淀下來(lái)。原來(lái)溶解的碳酸氫鈣(Ca(HCo3)2）和碳酸氫鎂（Mg(HCO3)2)，在沸騰的水里分解，放出二氧化碳(CO2)，變成難溶解的碳酸鈣(CaCO3)和氫氧化鎂（Mg(OH)2)也沉淀下來(lái)。這就是水垢的來(lái)歷。

水垢根據(jù)其形成原因和成形狀態(tài)的不同大致可分為硬垢和軟垢兩種。當(dāng)水中含有碳酸鹽膠體、細(xì)菌和有機(jī)物等雜質(zhì)時(shí)，碳酸鹽類似于水泥沙漿中的沙石，而膠體、細(xì)菌和有機(jī)物等則相當(dāng)于水泥沙漿中的水泥，當(dāng)水中膠體、細(xì)菌和有機(jī)物等粘性物質(zhì)和碳酸鹽共同作用，在高溫煮沸條件下則形成了和容器（或管道表面）粘附在一起的硬垢。而一旦膠體、細(xì)菌和有機(jī)物等粘性物質(zhì)被去除（如通過(guò)超濾濾除）后，即使水中鈣、鎂離子和碳酸根離子濃度很高，也只生成潔白而松散的容易去除的碳酸鹽軟垢，而不會(huì)產(chǎn)生硬垢。

一、熱水工程為什么要進(jìn)行水處理

水垢與我們的生活形影不離。它的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，不僅會(huì)影響熱交換率，消耗能源（一毫米厚的水垢能多消耗10％的能源），而且過(guò)多的水垢會(huì)堵塞水管，使水流變小，以致帶來(lái)安全隱患；水垢甚至?xí)：θ藗兊纳眢w健康。熱水工程必須要進(jìn)行水處理，如同金屬設(shè)備行業(yè)進(jìn)行的防腐工程一樣。對(duì)熱水工程進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃幚?，可以使熱效率提?0%-40%左右；設(shè)備使用年限提高1-2倍；設(shè)備維修率下降20%-30%。

二、水垢對(duì)太陽(yáng)能熱水器的危害

1、太陽(yáng)能真空管是太陽(yáng)能熱水器的集熱器，直接吸收太陽(yáng)光線，并利用熱水比重小，冷水比重大的原理，將真空管內(nèi)已被太陽(yáng)光加熱的水和水箱中的冷水進(jìn)行交換，加熱水箱中的水。集熱效率是衡量太陽(yáng)能熱水器真空管性能的重要指標(biāo)之一，太陽(yáng)能熱水器的集熱效率體現(xiàn)在真空管技術(shù)上，主要由真空管的透光率、單向反射率以及真空隔熱率三個(gè)指標(biāo)決定。

2、為回避水垢問(wèn)題以及因真空管破裂而漏水造成整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，有的高檔太陽(yáng)能熱水器以及大型聯(lián)排太陽(yáng)能工程、陽(yáng)臺(tái)壁掛太陽(yáng)能熱水器多采用太陽(yáng)能熱管，并認(rèn)為無(wú)需再進(jìn)行水處理，但熱管所產(chǎn)生的熱量多集中于紫銅探頭，因探頭溫度高、面積小，更容易在探頭上形成一個(gè)水垢包，因熱管的熱量經(jīng)過(guò)熱媒、熱傳感器多次交換，對(duì)水垢更敏感，水垢對(duì)熱交換的效率影響更大。

3、水垢的導(dǎo)熱系數(shù)極低,不到金屬的百分之一，它附著在太陽(yáng)能的集熱管內(nèi)壁導(dǎo)致吸熱管吸收的熱量不能及時(shí)傳遞給水，造成溫度過(guò)高，極易炸管，水壺?zé)┝司褪沁@個(gè)道理。同樣你的太陽(yáng)能水溫一年比一年低,最后造成集熱管報(bào)廢，細(xì)心的用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)，家里的太陽(yáng)能水溫沒(méi)有去年的高，就是水垢結(jié)多了。水垢用傳統(tǒng)的方式清理很難，暖瓶里的水垢我們也清理過(guò)，是不是很硬，很難清理干凈。同樣真空管口徑細(xì)，更難清理徹底。

4、水垢腐蝕內(nèi)膽，造成漏水，破壞保溫效果，減少太陽(yáng)能熱水器的使用壽命。以前家里用白鐵制造的太陽(yáng)能用不了幾年就漏了，就是水垢腐蝕的原因。現(xiàn)在的太陽(yáng)能熱水器水箱一般都是采用304不銹鋼制作。在生產(chǎn)焊接時(shí)，雖然有氬氣的保護(hù)，但受到高溫影響，使焊縫附近的金屬晶像發(fā)生改變，即由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。含有氯離子的水在不斷加熱過(guò)程中，加速了焊縫周邊金屬的銹蝕穿孔。

5、水垢影響水溫儀及電加熱系統(tǒng)的正常使用，導(dǎo)致設(shè)備損壞。

6、因真空管內(nèi)表面很光滑，垢殼在水流的沖擊下產(chǎn)生脫落，造成真空管內(nèi)水循環(huán)不暢乃至堵塞。

三、水垢對(duì)熱泵、空調(diào)機(jī)組的危害

1、板式換熱器的堵塞穿孔：

板式換熱器出于提高效率和降低成本，以及減少體積等因素考慮，一般水通道設(shè)計(jì)的比較窄，面積大，鋁板式鋼板的厚度在1mm以下。面積大，水垢的沉淀面積就大。當(dāng)水垢的富集厚度到1mm左右時(shí)，水的阻力會(huì)提高1-2倍，熱交換效率下降15%-20%左右，當(dāng)水垢的厚度達(dá)到2-3mm時(shí)，熱交換效率下降20%-30%左右，并引起水流不暢。板式熱交換器的銹蝕穿孔：因水源水PH值偏高或偏低，而導(dǎo)致水的腐蝕性增強(qiáng)，特別是當(dāng)溫度升高后加速熱交換器的腐蝕穿孔。

2、套管式熱交換器：

套管式熱交換器外管材料一般采用紫銅，厚度1mm以上，為增加熱交換效率，高檔的套管式熱交換器的外管表面做成凹凸?fàn)睿云诶錈崴谔坠鼙砻嫘纬蓽u流，但水垢一般首先在凹面富集，因此使用3-6月后也就無(wú)所謂渦流了。套管式熱交換器成本較板式高、體積也增大，但熱交換效率較低；因其外套管較厚，相較板式交換器不易銹蝕穿孔（在一些水源較差的地方仍時(shí)有發(fā)生）而被很多熱泵廠家采用；但因其熱交換效率低，必須提高其表面溫度，因此主機(jī)工作時(shí)需較大的壓縮比，和采用板式熱交換器比，同樣的制熱量其主機(jī)功率要大一些，再加上套管熱交換器體積大、成本高，因此不僅整機(jī)成本提高，能耗也增大；同時(shí)，它只是延緩了故障的發(fā)生時(shí)間，一般一至兩年后，同樣要采取除垢工作，否則仍會(huì)出現(xiàn)種種故障。

3、水垢對(duì)中央空調(diào)機(jī)組的危害：

1、降低了換熱效果。2、使冷卻水的循環(huán)速度和流量減少。沉積物或微生物污垢覆蓋在換熱器及其管壁上，甚至堵塞管道，這樣使單位時(shí)間通過(guò)的循環(huán)水量減少了，循環(huán)速度減慢了，從而導(dǎo)致?lián)Q熱效果進(jìn)一步降低。3、加速腐蝕。沉積物和微生物的存在，促使了濃差腐蝕電池的形成及垢下腐蝕的產(chǎn)生，從而加速了金屬被腐蝕的速度。4、縮短了設(shè)備的使用壽命。一方面沉積物和微生物粘泥覆蓋在換熱器表面，阻止了設(shè)備的有效換熱，從而使換熱器表面的金屬長(zhǎng)期處于高溫?zé)嶝?fù)荷狀態(tài)，導(dǎo)致了金屬疲勞；另一方面，腐蝕的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器的管壁變薄，尤其是垢下腐蝕還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備穿孔泄漏，這些情況的發(fā)生，使得設(shè)備的使用壽命縮短。5、增加了運(yùn)行成本。為使設(shè)備保持足夠的換熱效率，必須采取增加水量，增大能源供給等措施，同時(shí)為維修、更換因腐蝕原因造成損害的設(shè)備，必然增加費(fèi)用，從而增大了設(shè)備的運(yùn)行成本。

四、水垢對(duì)鍋爐的危害

水壺里長(zhǎng)了水垢，不容易傳熱，浪費(fèi)燃料。這些對(duì)于一個(gè)家庭來(lái)說(shuō)，浪費(fèi)還不算嚴(yán)重。對(duì)于工廠來(lái)說(shuō)，問(wèn)題就大啦。工廠供暖供汽用的大鍋爐，有的每小時(shí)要送出好幾噸蒸汽，相當(dāng)于燒干幾噸水。據(jù)試驗(yàn)，一噸河水里大約有1．6公斤礦物質(zhì)；而一噸井水里的礦物質(zhì)高達(dá)30公斤左右。一天輸送幾十噸蒸汽，硬水在鍋爐內(nèi)壁沉積出的水垢數(shù)量，又該多么驚人！大鍋爐里結(jié)了水垢，好比鍋爐壁的鋼板和水之間筑起一座隔熱的石墻。鍋爐鋼板挨不著水，爐膛的火一個(gè)勁地把鋼板燒得通紅。這時(shí)候，如果水垢出現(xiàn)裂縫，水立即滲漏到高溫的鋼板上，急劇蒸發(fā)，造成鍋爐內(nèi)壓力猛增，就要發(fā)生爆炸。