水垢是怎樣形成的？
一般來說，含有鈣(Ca)、鎂(Mg)鹽類等礦物質的水叫做“硬水”。（水的硬度（也叫礦化度）是指溶解在水中的鈣鹽與鎂鹽含量的多少。含量多的硬度大，反之則小。河水、湖水、井水和泉水都是硬水。自來水是河水、湖水或者井水經(jīng)過沉降，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，是“軟水”。水燒開后，一部分水蒸發(fā)了，本來不好溶解的硫酸鈣(CaSO4，石膏就是含結晶水的硫酸鈣）沉淀下來。原來溶解的碳酸氫鈣(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。這就是水垢的來歷。
水垢對熱泵的危害？
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，一般水通道設計的比較窄，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。當水垢的富集厚度到1mm左右時，水的阻力會提高1-2倍，熱交換效率下降15%-20%左右，當水垢的厚度達到2-3mm時，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，而導致水的腐蝕性增強，特別是當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，套管式熱交換器的外管表面做成凹凸狀，以期冷熱水在套管表面形成渦流，但水垢一般先在凹面富集，因此使用3-6月后也就無所謂渦流了。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有發(fā)生）而被很多熱泵廠家采用；但因其熱交換效率低，須提高其表面溫度，因此主機工作時需較大的壓縮比，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，因此不僅整機成本提高，能耗也增大；同時，它只是延緩了故障的發(fā)生時間，一般一至兩年后，同樣要采取除垢工作，否則仍會出現(xiàn)種種故障。
3、水垢對熱泵、空調機組的危害：
1）降低了換熱效果。多數(shù)換熱器都是用碳素鋼制成的，而碳素鋼的導熱系數(shù)為46.4-52.2W/（m*k），而水垢的導熱系數(shù)為0.464-0.679W/（m*k），只有碳素鋼的1%左右，顯然水垢或其它沉積物的導熱系數(shù)比金屬低得多。因此當水垢或其它沉積物覆蓋在換熱器表面上時，就如同在換熱器表面裹上一層厚厚的棉衣，大大降低換熱器的換熱效率，如果想要維持其制熱或制冷，勢必增加能耗。
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，這樣使單位時間通過的循環(huán)水量減少了，循環(huán)速度減慢了，從而導致?lián)Q熱效果進一步降低。
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，阻止了設備的有效換熱，從而使換熱器表面的金屬長期處于高溫熱負荷狀態(tài)，導致了金屬疲勞；另一方面，腐蝕的發(fā)生會導致?lián)Q熱器的管壁變薄，尤其是垢下腐蝕還會導致設備穿孔泄漏，這些情況的發(fā)生，使得設備的使用壽命縮短。
5）增加了運行成本。為使設備保持足夠的換熱效率，須采取增加水量，增大能源供給等措施，同時為維修、更換因腐蝕原因造成損害的設備，必然增加費用，從而增大了設備的運行成本。
水垢對電熱水器的危害：
可別小看了水垢，電熱水器行業(yè)把水垢叫做熱水器的天敵。水垢直接的危害是耗電，一般50升的電熱水器兩個小時就能燒熱了，如果內膽結了水垢，要花三四個小時。
水垢嚴重的危害在于，容易導致電熱水器金屬發(fā)熱管氧化，它不僅降低加熱效率，還會損害內膽的絕緣層，以致水被通電后，如果有人沐浴便可能導致觸電事故發(fā)生。 據(jù)不完全統(tǒng)計，國內約有80%的熱水器事故是因水垢引起的，因而有人比喻：“一臺結滿水垢的熱水器，就好比是一顆定時****，懸在頭上隨時會爆炸！”
水垢對燃氣熱水器的危害：
1、燃氣即熱式熱水器：
燃氣即熱式熱水器采用帶翅的多路紫銅毛絲管盤列，為提高水溫上升效率，紫銅管內水通道狹窄，彎道多，如不采用給水處理工藝，在一些硬水區(qū)幾乎一年后必出故障，水垢不僅在狹窄的內管富集降低熱效率，而且脫落的水垢會在彎道集中、堵塞水通道，造成燃氣即熱式熱水器在北方市場的占有率，始終不高（北方多為硬水區(qū)）。
2、電即熱式熱水器：
如同即熱式燃氣熱水器追求超小、超薄，電即熱式熱水器的毛細管更細，毛細管壁更薄，在北方使用有時不到三個月就發(fā)生堵塞甚至毛細管穿孔。
水垢對輸送管路的危害
過去熱水管道多采用鍍鋅鋼管，鍍鋅鋼管初步銹蝕后水垢在疏松銹面上著床，碳酸鈣、碳酸鎂再與銹蝕層產(chǎn)生化學反應，在熱水的作用下加速銹蝕，一般一兩年后，管道通徑縮小30%以上。并伴有黃水（銹水）產(chǎn)生，直至5-8年左右管路無法使用；近年推廣PPR管，在PPR管路系統(tǒng)接頭以及轉彎等處，接頭與管道接縫處，水垢富集，使水系統(tǒng)水阻增大，原設計水力平衡被破壞，在供暖系統(tǒng)中造成供暖供冷不平衡現(xiàn)象。
常見水垢處理方法及評價
1、離子交換法：采用特定的陽離子交換樹脂，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來，由于鈉鹽的溶解度很高，所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。主要優(yōu)點是：效果穩(wěn)定準確，工藝成熟，可以將硬度降低至0。采用這種方式的軟化水設備一般也叫做“離子交換器”(由于采用的多為鈉離子交換樹脂，所以也多稱為“鈉離子交換器”)。其缺點為：
（1）會產(chǎn)生過量的再生廢液，用于空氣源熱泵成本較高；
（2）耗鹽量大，需經(jīng)常還原；
2、電磁法：采用在水中加上一定的電場或磁場來改變水分子的特性，從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時的物理特性來阻止水垢的形成。其特點是：設備投資小，安裝方便，運行費用低；但是效果不夠穩(wěn)定，沒有統(tǒng)一的衡量標準，因為通過磁場后的水分子將在半個小時左右時間恢復通磁前的狀態(tài)，所以處理后對水的使用時間、距離都有一定局限。從方法上看只能應用于對循環(huán)水的處理，對磁力大小有硬性指標要求，磁場強度要在2000高斯以上，主要的是現(xiàn)在磁化功能并沒有得到相關的認證，對其可行性與實效性存在質疑。
3、膜分離法：納濾膜(NF)及反滲透膜(RO)均可以攔截水中的鈣鎂離子，從而從根本上降低水的硬度。這種方法的特點是，效果明顯而穩(wěn)定，處理后的水適用范圍廣；但是對進水壓力有較高要求，設備投資、運行成本都較高。
4、加藥法：向水中加入專用的阻垢劑，可以使鈣鎂離子、碳酸根離子與藥劑的分子形成絡合物，增加其在高溫水中的溶解度，從而使水垢不能析出、沉積。目前工業(yè)上可以使用的阻垢劑很多，在水處理中常用的阻垢劑有復磷酸鹽、有機膦酸、膦羧酸、有機膦酸脂、聚羧酸等。這種方法的特點是：一次性投入較少，適應性廣，阻垢、除垢能力強，尤其適合于儲水式加熱器，但因其需不斷的投入藥劑，從而系統(tǒng)較為復雜。
5、高頻電子除垢儀除垢
這種方法在安裝時需要切割管道，且電極容易粘附水中的懸浮物造成系統(tǒng)失靈。安裝煩鎖，工程量大?，F(xiàn)在出現(xiàn)新一種防垢產(chǎn)品量子環(huán)，用其產(chǎn)生的頻率和水中礦物質離子的固有頻率產(chǎn)生共振而使其提前析出，這種產(chǎn)品的除垢防垢效果不錯，但使用特種材料及生產(chǎn)技術，費用相當高。
6、永磁設備除垢
外觀是一個一個圓環(huán)型的磁鐵，然后套在直管道上，利用穿管路的磁場處理經(jīng)過管道的水。多用于管道較大的場所，由于其磁場頻率和強度固定，所以它適用的水質范圍是比較窄，在某些特定水質條件下表現(xiàn)的比較好，但再換一種水質后或許就沒有了效果。
7、電子感應水處理器
原理是通過主機在水中產(chǎn)生一個頻率強度都按一定規(guī)律變化的感應電磁場。該電磁場使水中的成垢離子結合成大量的文石晶核，當水中礦物質含量超過水的飽和溶解度時，成垢離子就會析出并優(yōu)先生長在這些晶核上形成文石晶體，取代了方解石晶體的析出，而文石晶體呈松軟絮狀，很容易被水沖走。此方法安裝簡單，無須切割打孔，無須更換電極和保養(yǎng)，耗電量極小，是比較*美的解決方案。但推廣上由于廠商意見不一，導致應用受限。
8、酸洗法：
可用鹽酸、磷酸、鉻酸及氫氟酸，但不能用硫酸。因為硫酸與水接觸時，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，有攪拌鹽酸液的作用。對于純硅酸鹽水垢，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。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，須先根據(jù)結垢程度，準確的計算出鹽酸用量。由于空氣能熱水器的結垢速度是非?？斓?，所以每隔2-3個月甚至1個月就需酸洗一次。由于供水對象的特殊性，所以，在酸洗時也不能中斷供水，不像鍋爐熱水那樣進行低濃度不間斷的酸洗。如此頻繁的酸洗，用戶是接受不了的。所以，這種方法可行性也不高。
9、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，再用機械的方法清除。所用的藥劑有碳酸鈉和氫氧化鈉兩種。
化學方法操作起來復雜，成本高、難度大。一般應用于鍋爐等設備的除垢，而不太適應太陽能熱水器。另外，物理方法有以下幾種方法，供大家參考:
1.機械法：用水沖洗或刷子清除。如果水垢很堅硬，可用電力或水力帶動的洗管器來清洗。此法在水垢形成初期比較適用。
2.電子法：利用電訊號改變水分子結構使水加速釋放出礦物質并讓礦物質緊密結合在一起，結合的礦物質隨水流動而帶走，可以預防水垢的產(chǎn)生。
3.其他方法：如使用鎂棒、添加礦物質、磁化等等，這些方法都能有效預防水垢的產(chǎn)生。
