這是一篇學習總結和探討的文章。
從事機電（主要是空調）設計諮詢超過20年了，一直以來，空調系統冷卻循環水的處理方式從來都是化學加藥的方式進行，這個已經成了基本不用考慮的常識了，由於冷卻水需要解決的幾個問題：阻垢、緩蝕、控制藻類微生物、外界空氣中的粉塵雜物去除等功能需求，這個行業中從工業到民用，類似納爾科這樣的水處理巨頭都已經提供的終極解決方案了，其他似乎不需要我們再多做考慮了。
如果不是近期接觸到的一種獨特的物理方式的水處理供應商的專業解答，可能筆者本人也是同樣以為空調冷卻循環水處理的解決也只有是毫無疑問的加藥方式。
從化學方式到物理方式，這不僅僅是一種工藝方式的變化，其實背後是整個行業產業鏈的博弈，它的影響遠不是我們在紙面看到的那麼一點而已。作為顧問，我們置身事外，可以輕裝上陣，本著事務最基本最本真的方向來看，化學加藥和物理方式到底有什麼區別？
傳統化學加藥方式
化學加藥已經是這個行業的佔據統治地位的水處理解決方案，它的優勢就不在這裡贅述了，既然想談談物理方式，那就看看化學加藥現在需要面對什麼樣的困境？主要是環保壓力、成本壓力和我們長期以來忽視的運行中的問題。
1、環保壓力
這個大家很容易理解，目前中國面對極大的經濟增長和環境保護之間的矛盾衝突和壓力，但是政府仍然選擇了非常艱難的兩手都要抓的策略，在可預見的未來，對於環境汙染方面細節性的要求會不斷出現。有可能開始是比較溫和的倡導性的指導性文件，等到觀念培育期結束之後肯定是強制性的法規性文件會出臺。這個邏輯我們不會陌生，但是這個和空調冷卻水處理有什麼關係？根據國家環保總局的土壤水質監測報告，中國現階段城市水質汙染最大的來源地並不是我們傳統認知當中的工業排汙，這個已經在之前的強力監管措施之下得到了非常有效的控制。
目前國內主要城市自然水體水質汙染最主要的來源是空調系統循環水處理排汙進入雨水管道造成的含磷類的汙染物排放為最高。主要原因是在國內我們的空調系統循環水加藥處理處在一個非常混亂的狀態，在這個環節沒有監管措施。導致空調水處理的供應商產品及系統供應混亂無序、系統運行基本按照人工感覺進行。空調循環水排放直接排入雨水管道進而直接進入自然生態，造成了對於環境的循環式汙染，以往我們沒有注意到這個地方產生了大量的汙染，民用建築的空調循環水排放在單點看來不算大，但是由於採用空調系統的樓宇基數非常大，當採用多點取樣測量的時候才發現這個循環水排放已經是城市生態汙染的最主要來源。
據悉，來自新加坡的這種物理方式處理已經存在二十多年了，新加坡作為單獨的海港城市國家，從來對於環保都非常重視，目前新加坡將物理方式納入綠色先進技術，如果業主採用，不僅可以提升綠色積分，還可以獲得政府提供設備費用60%的補貼或400%的減稅（The Productivity and Innovation Credict Scheme）。發達地區和國家的經驗總是我們後發國家地區的捷徑，如果不出意外，經過綜合對比之後，也許化學加藥的冷卻水處理方式真的會面對挑戰。
2、成本問題
根據項目運行信息反饋，一個6000立方循環水量的冷卻水系統需要的化學加藥的年運行成本大體在幾十萬元，但是根據實際同體量項目物理方式的成本只有電耗，年運行成本大約只有2萬元。在長期運行的情況下，這個對比結果就很直接了，當然這個是一個信息來源，我們暫且把它放在這兒。
3、實際運行中的問題
這個部分作為業內人士都會很清楚，在這裡不多做解釋，類似加藥控制不準確、補水消耗大、物業需要人員進行跟蹤管理、水質問題帶來的換熱器結垢、換熱設備定期清洗、效率下降、滋生藻類細菌帶來的衛生防疫問題等等，只不過我們對這個太熟悉了反而會熟視無睹。
下面來看這種物理方式是怎麼樣的！
按照供應商的說法，此方式為純粹的電導率監控、通電形成冷卻塔集水盤內各個分割控制區域內形成比較穩定的電場，該電場以伸入接水盤的棒狀陽極和對角區域連接的接水盤金屬盤體為陰極。這樣的電場產生特殊頻率的電磁波，電磁波作用於循環水以及其中的離子、微生物、細菌等，對於水中的各種物質產生作用，實現對於循環水的水質控制管理，系統示意可以參考下面的圖示：
物理方法處理冷卻循環水的示意
從示意圖看出，此係統主要三個部分：接水盤內的電場產生電磁波區域、接水盤外管路上的電導率檢測及排汙控制部分、激勵控制裝置。可以看作三個單元：接水盤為工作單元、電導率檢測為監控單元、激勵控制是核心單元。其中電導率控制是系統穩定運行的關鍵點，不僅是數據監測，電導率監測還用來控制冷卻水濃縮倍數。當電導率達到設定限值時，系統的電磁閥就會自動開啟，排放冷卻水。然後隨著補充水注入，使系統內電導率下降至設定理想水平。例如補充水電導率400uS/cm，設計濃縮倍數是5倍，那麼電導率設置限值就是2000us/cm，運行邏輯比較清晰，在水質比較好的地區，這個濃縮倍數可以達到7、8，有的甚至達到10，對比化學方式可以大幅度減少補水量消耗。
從示意和現場對照來看，這個單個的電場控制範圍大約2~3個平方。按照供方的原理闡釋，物理導電方式能夠解決冷卻水系統的以下幾個作用機理方面的關鍵問題：
（1） 對於循環水中鈣鎂離子形成的不溶性物質，化學方式通常用其他酸性離子與鈣鎂離子結合形成可溶於水的可溶物，雖然阻止了結垢，但是增加了鹽分，這個需要不斷加水補充才能稀釋並且保證系統運行。物理方式並不阻止弱酸及鹼性離子和鈣鎂離子結合形成不溶於水的成分，關鍵在於電場通過對於離子加電形成電磁波，使碳酸鹽的顆粒物屬性發生改變，不再形成附著於高溫管壁面的緻密結合層，而在接水盤底部形成了鬆散的細粉末狀不溶物，該不溶物沉澱在接水盤底部，定期通過排汙直接排除系統之外，對於冷機、換熱器等提高熱交換效率有非常大的意義，同時排汙補水的量也大大減少；
（2） 對於循環水由於直接和大氣接觸，有可能產生的細菌及藻類，通過大量實驗，經過特定的頻譜的直流電場電磁波作用，可以直接對於細菌和藻類的細胞進行滅殺，在實驗室理化試驗中發現，特定的電場可以直接破壞細菌藻類的細胞，造成細菌和藻類的細胞壁破裂，細胞無法完成複製和繁殖從而被直接殺死，細胞屍體隨同前述不溶性粉末等隨排汙排除系統，藻類汙染以及細菌產生的病菌傳染危害及菌膜造成的傳熱阻隔等影響也有了有效的抑制，這部分對於細菌微生物的抑制作用（比如軍團菌）在目前國內疫情影響的大背景下尤其有現實意義；
（3） 對於空氣中的灰塵、絮狀物等各類物質，由於沒有參與不溶物的形成，有可能是藻類微生物形成的一種影響因素，隨同電磁波對於藻類細菌微生物的處理一同被處理，並不能產生更新的影響和困擾，這個其實也是設備保潔管理的一部分；
（4） 在防止結垢以及微生物藻類生成方面的同時，此種電場方式在實驗中也發現了很好的對於金屬的鈍化效果，形成相對緻密的Fe3O4磁鐵層，對於金屬管道及換熱部分均有防腐蝕的保護作用。這個需要進行特定頻譜的電場激發才能實現，這是在主要目的是解決結垢以及防止微生物滋生目的之外的意外收穫，同時也解決了很多人擔心顧慮的電化學腐蝕的可能；
（5） 由於電場形成電磁波，可能會有擔心是否存在輻射危害，國家環保局規定電磁輻射保護限制最小頻率為10萬赫茲，根據供應商反饋，該產品產生電磁波的頻率遠低於該限制，低了2~3個數量級，不屬於電磁輻射範圍，其量級等同於電腦產品，而且其工作環境為人員不經常出現的區域，因此安全性沒有問題；
以上是從基本原理出發解釋為什麼物理方法能夠解決空調系統冷卻循環水水質管理的問題，或者很多人現在還是不能接受和理解，不要緊，包括筆者自己，一開始和供應商接觸的時候也是抱著“到底要看看你們有什麼貓膩”的心態進行溝通，因為物理方式的水質管理其實不是一個新話題，十幾年前就有類似“永磁體”方式的高磁通量模塊的方式，但是始終沒有產生多大的浪花，經過與供應商的溝通，首先去除了之前的完全不信任心理，因為供方提供了前述所有疑問的從專業理論層面的解釋，這些解釋至少在邏輯層面是經得起推敲的，但是對於我們顧問來說，僅有理論的東西遠遠不夠，還需要足夠的實物來驗證，供應商很歡迎我們能考察，隨即安排了一次針對性的考察，是2020年1月10號，現在看來，幸虧當時看的及時，否則現在疫情嚴重的情況下是什麼也看不了的，我們對於新事物的瞭解也會延緩至少幾個月的時間。
下面簡單談一談當天考察的大致情況，去了兩個地方：華為上海浦東研發中心、萬國數據浦東某數據中心。其中華為中心為改造，之前採用常規化學方法處理，由於使用中成本高、汙染、物業管理隱性成本等原因，於2018年完成改造，目前已經運營一個完整季節，物業為仲量聯行，物業對於目前效果比較認可。萬國數據為新建項目，原初設計採用化學加藥方式，在建設過程中，業主方認同供應商的工藝處理方案，建設過程中進行了調整，可以理解為新建項目，已經運行一個空調夏季和秋冬季。以下為考察現場：
圖一 入口
圖二 辦證
華為研發中心建築整體低調，不太容易找到標示，另外管理比較嚴格，是供應商協同物業部門辦理了考察證件，且對人數有嚴格要求，可能大廠都這樣。
圖三 冷卻塔內
圖四 塔內 PVC管遠端放大部分端頭為陽極
圖五 塔內 不溶性物以鬆散粉末狀沉澱
圖六 塔內 小噴嘴為原化學加藥管嘴 已廢棄
圖七 填料部分 未改造前狀況堪憂
圖八 水質超乎想象
以上圖三至圖八為冷卻塔水質狀況，從現場看，冷卻塔接水盤內水質非常好，清澈、透明，遠超筆者之前的想象。不溶性物質確實以鬆散粉末狀沉澱於接水盤底部，這個運行狀況超出了我們常規對於冷卻塔的循環冷卻水狀況的理解和印象，確實不錯！
圖九 根據電導率檢測補水裝置
圖十 同圖九置
隨著系統運行，水中離子濃度會升高，含鹽循環水電導率也會隨之變化，需要根據離子濃度和系統液位變化適時判斷並及時補充原水，上述為包含電導率檢測儀的補水裝置。
圖十一 檢測與激勵控制裝置
圖十二 細節
圖十三 檢測裝置屏顯信息
圖十四 激勵控制裝置
圖十一至圖十四為該產品系統的核心部分，分為幾個大約400X1000X1500的櫃體，每臺冷卻塔設置一個激勵控制櫃，多臺塔合用一臺檢測顯示櫃。所有的核心均在這幾個櫃子，背後是大量的實驗室測試研發工作。這部分是該系統的核心部分。
圖十五 物業信息
圖十六 同上
圖十五及十六為物業單位的標示，為此前化學加藥方式的某產品停止使用的標識。這個不代表化學加藥一定不可以，只不過在本案中可能由於各種原因被棄用。
離開華為中心，隨即去看了浦東萬國數據某中心。
圖十七 萬國數據
圖十八 冷卻塔架空佈置，三臺
圖十九 採用水蓄冷罐
圖十八 首層架空層和冷卻塔之間的設備管道夾層
圖十九 排汙管在夾層
圖二十 排汙管在夾層
圖二十一 檢測激勵控制櫃
圖二十二 細節
萬國數據和華為一樣，管理嚴格，只不過由於數據中心為地上建築，冷卻塔設備也是設置在室外，並且架空，採用了水蓄冷方式，由於是新建而且室外架空，安裝、設計配合等也比較容易實現，視覺觀看是比改造要更美觀的。控制模塊、電源、排汙管道、線纜等都能做到有序排布，較為規整。
圖二十三 正在運行的塔內
圖二十二 水質清澈
此處塔內水質同樣非常好，沒有隨身帶容器，用手抄起，非常清澈，忍不住嘗試，無味，按照供應商說法基本接近飲用水水質，這個不知道，只有真正取樣檢測才能瞭解。
圖二十五 液麵下棒狀物為塔內陽極
圖二十二 腳部為塔外陰極
圖二十七 補水電動水閥
圖二十二 冷卻塔
由於是新建建築就採用了物理方式的水處理，與建築的配合效果就比改造要好一些。根據供應商反饋，目前華為和萬國數據兩家業主方對於採用物理方式的水處理效果比較滿意。源於幾個方面比較吻合業主方的需求：
（1） 業主方對於要達到的水質控制管理效果有要求，這個不同於國內絕大部分民用建築業主方對於冷卻塔循環水控制通常不太關心。研發中心和數據中心屬於關鍵場所，又是能耗大戶，節能需要從多個方面入手，循環水控制也是一個重要部分。有效的循環水水質控制對於冷機能效的提升有非常大的幫助，這個在物業方面已經有了反饋；
（2） 業主方對於物業管理成本比較關注，原來採用化學方法需要有專門的物業人員定期不定期對於水質狀況進行檢測，通常實際是物業人員人為的工作，效果不好還增加人力，改為物理方法後基本不需要人員干預。
（3） 運行成本節約，以華為為例，按照華為中心大約6000立方的水量，按照標準的物理方法進行加藥處理，每年的加藥成本大約需要50萬元左右，採用物理方法之後，每年的電耗成本大約只有2萬元左右，差距比較明顯，萬國數據目前暫時還沒有數據提供；
上述為供應商提供的相關信息以及現場瞭解的信息資料整合整理的部分，對於我們顧問來說，這是一個非常難得的學習和積累的過程，從顧問的角度，我們認為沒有一本萬利的事情，一件事物有優點的同時一定有缺點，經過和供應商的討論，我們總結了幾個有需要關注的地方，不成熟，供討論：
（1） 初期成本較高，經溝通這兩個項目每個系統大體上要在一百多萬元，我們沒有專門瞭解過化學加藥方式的成本如何，但是百萬級的成本顯然超出了我們的心理預期，當然我們不是業主方，供應商也不會把底價給我們，但是作為一種新興工藝系統，供應商需要賺取先期超額利潤是可以理解的，但是較高價格會阻止系統工藝的快速傳播：
（2） 在改造項目中，夏季開始階段很容易出現藻類爆發的問題，這個需要業主方瞭解，華為項目就出現這個情況，需要人工清理，清理過之後就沒有問題了；
（3） 可靠性，這個還需要更多項目以及更長時間的項目積累來回答，儘管供方表示該系統經過試驗以及項目檢驗，成熟可靠；
環境汙染治理問題---這個部分通常是業主方不太關心的，但是在國家層面需要關心。從行業發展的角度也應該瞭解。如果對於環保節能的方向是大勢所趨，作為地產從業人員或者機構，未雨綢繆總是好的。比照於化學方式，物理方式不需要在冷卻水中加註任何化學物質，對於環境的汙染基本可以視作零汙染，隨著我們國內目前對於環保、生態、衛生諸方面的逐漸關注，以及國家面臨環保減排、公共健康等方面的壓力逐漸增大，物理方式有其天然的優勢，作為地產行業的從業者，可以不用特別關心行業發展和社會發展趨勢，但是需要注意不要和大趨勢背道而馳，否則那真可能是時代拋棄你的時候是不會打招呼的。
以上是經過溝通、瞭解、考察、思考總結之後形成的簡單成果總結，可能其中還有錯誤和未盡之處，由於時間倉促，暫時瞭解到這個層面，不管將來發展趨勢怎樣，我們很高興看到一種新興的工藝解決方案的出現，至少在我們所瞭解的層面，看起來它解決了我們曾經非常苦惱的結垢、汙染、衛生、環保等方面的問題，而且似乎還具有非常大的潛在生命力。作為中立的顧問方，我們很願意看到這樣的系統方式能普及，作為傳統化學加藥方式的一種補充甚至有可能是替代的方式，我們很期待，空調系統循環水處理方式有沒有可能因此發生變革？我們一起拭目以待。
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