一、民用建筑住宅中的水垢问题

(一)、水垢的存在及危害

水的比热容较大，为4.187J/（g·K）因此常被用做热交换过程中的工作介质；与此同时受热表面和传热表面的结垢问题就成为一直困扰人们的世界性难题，至今仍未得到彻底解决。

水垢的形成给用水设备的安全运行带来诸多的危害。主要表现在：

1、浪费燃料：水垢的导热系数仅为钢铁的1/20～1/200。在沉结水垢的情况下，为维持设备的一定出力，必须多烧燃料以提高火焰和烟气的温度。试验表明，每毫米厚的水垢将使燃料消耗增加5%左右。据报道，仅东北地区每年因此浪费煤炭200多万吨。

2、浪费钢材：结垢使受热面与水不能良好接触，金属温度急剧升高，强度显著下降，发生蠕变造成塌陷、鼓包甚至爆破，同时水垢造成金属的腐蚀和穿孔，降低了用水设备的使用安全性。据不完全统计，60%锅炉大修是因结垢造成。

3、浪费人力和财力：消除水垢消耗大量人力物力和财力造成浪费，还降低了设备的安全性能和使用寿命，同时除垢所带来的环境污染河水资源的浪费更是不可忽视。

（二）、民用建筑住宅中的水垢问题

目前民用建筑住宅中普遍使用的用水设备很少考虑水垢的问题，因此造成的浪费和污染是不言而喻的。

1、太阳能热水系统

太阳能作为新型的绿色能源，以其安全、方便、经济和环保等特点越来越受到人们的青睐，国家每年也为此投入大量资金进行鼓励和推广。但是在实际的实施和运行中存在诸多不尽人意的地方。

（1）由于太阳能系统一次投入费用较高，甲方往往片面把施工费用低作为招投标的主要考核标准，致使施工方避水垢问题和日后运行费用不谈。造成使用中隐患很多。如：系统运行中辅助加热的电加热管频繁爆管和更换；系统自动控制的传感器因水垢失灵使系统瘫痪甚至废弃。每年需化学除垢清洗的系统也不占少数。3～5年很难回收投资成本。

（2）有些单位由于受到以往水垢问题的困扰，在太阳能系统中选用了防垢设备，而设计和施工中选用最多的是钠离子交换器（或称软水机）。此法带来的问题是：

①严重的环境污染：钠离子交换器的使用造成大量食盐的排放，污染环境和水质，导致地下水中钠离子的含量逐年上升。以北京为例，自来水中的cl-在1985年以前≤20mg/l，1987年时升到≥27mg/l，（局部使用自备井的十八里店乡和小红门的井水中cl-在87年已升为100～250mg/l），到1989年时已升到≥50mg/l，现在已升到≥100mg/l，钠离子与氯离子是同步增加的，每增加1毫克cl-，就等于水中增加0.65mg钠离子。

②增加了运行费用：钠离子交换器处理水是以吨水处理为原则的，即处理的水越多食盐的加入量越多，排放也越大。所以运行费用很高。

③有害人体健康：医学已有定论，过量摄入钠离子会导致人患高血压、心脏病及患癌症的几率增加。人总是要喝水的，水中钠离子的含量逐年上升，就会造成人们被迫吃盐而导致患病。

表一、食盐摄入量与高血压发病率的关系

我国80年代全国高血压抽样普查结果显示，北京有五分之一的人口患有高血压。与“南甜北咸”的饮食习惯相对应的高血压患病存在规律性的变化，自北至南呈明显下降趋势，在大城市中，北京>天津>上海>广州。北京市高血压患病率为广州市的4.4倍。因此，改变口重的饮食习惯，科学的安排膳食，已是控制高血压的重要手段。

④不能根本解决水垢问题：不少系统每年仍需进行化学清洗来消除水垢，随之而来的是人财物的浪费、化学药剂的排放和设备使用寿命的降低。

（3）少数系统采用了纯净水的设备，其实是不必要的。一是处理水量极低，设备贵；二是去除了对人体健康有益的各种微量元素和人体必需的矿物质，人为干预割裂了人与自然的密切联系，应该说是非常不明智的做法。

2、电热水器

电热水器以其方便、干净、易控制的突出优点为人们居家使用所喜爱。为了保护热水器的搪瓷内胆，普遍采用了“镁合金牺牲阳极棒”。此法通过镁合金的消耗溶解，解决了腐蚀问题。但其在静电作用下形成电厂，进而改变物理结构达到防垢目的，其效果并不明显。由于镁棒的采用，电热水器的寿命一般可以达到2年左右，之后则需要化学清洗来解决水垢。值得指出的是，镁棒是镁铝合金材料。过量镁和铝的摄取对人体健康不利，铝还是造成老年痴呆的主要元素。

3、燃气热水器和壁挂炉

随着天然气管道的铺设，燃气热水器和壁挂炉的使用也越来越普遍。此类用水设备基本没有考虑防止水垢的问题。因此造成燃料的浪费和管道的阻塞是必然的，设备使用寿命也很低。

以上情况说明，民用建筑住宅中的用水设备存在严重的水垢问题。科学的解决此问题对于节约能源、保护环境、延长设备使用寿命、提高人民健康水平有着很好的现实意义和深远的历史意义，是将党中央提出的“建设节约型社会”的口号落在实处的重要体现。

二、推广物理防垢技术的可行性

水是良好的溶剂，这一性质决定了天然水中必然含有很多杂质。它们或经受热产生一系列物理、化学变化生成难容的沉淀物，或不断浓缩而沉淀析出。其沉淀物可有两种形式：一是牢固的粘结在受热面壁上，形成质地密实的沉淀物—水垢；一是悬浮在水中的松散沉淀物—泥渣（也叫水渣）。是沉结水垢还是形成水渣，取决于水的物理化学特性。物理防垢技术正是以此为基础发展起来的。

（一）、物理防垢机理的探讨

物理防垢的实质是：流动的液体水在磁（电）场中受到力的作用，改变了水中原有分子团间相互作用特性，大分子团被破解为小分子。即在不改变水原有化学成分的条件下，水的物理性能发生变化，破坏了原有结水垢的条件，使水不能结硬垢而呈絮状沉淀在容器底部，通过排污可排出系统。同时经磁（电）场处理过的水分子，不仅能使由于过饱和新析出的碳酸钙微晶不在传热面上粘结成垢，还会向已有的垢层浸润渗透，逐渐使老垢龟裂疏松而自行脱落，达到有垢除垢无垢防垢的作用和功效。另外，小分子水利于携带各种养分进出细胞膜，促进新陈代谢和增强免疫力，有益于人体健康。

（二）“六龙合牌”电磁除垢器

“六龙合牌”电磁除垢器是物理防垢技术应用的典型范例。该产品是由北京加创志发科技有限公司自主研制开发的专利产品。获得国家专利五项，曾列入北京市科委96年星火计划和98年重大科技成果推广项目，并荣获98年“爱迪生”世界发明博览会最高金奖。

该电磁除垢器采用宽频带交变电磁场设计，在实际应用中除垢防垢效果非常明显。有垢设备安装20天左右老垢脱落，并不再生新垢；最长运行设备已达13年以上；小区采暖30多万平米系统完全采用电磁除垢器进行水处理，最大运行锅炉10T散装锅炉；冷却水系统最大口径Φ500尺寸···。至于数量品种众多的水温高达100℃的茶浴炉不仅能达到很好的除垢防垢效果，还让用户体验了磁化活化水的好处。此外在太阳能系统、空调系统、制冷系统、热交换系统的应用也不乏先例。

（三）物理防垢技术的优缺点

物理防垢技术的最大优势是不使用化学药剂，不会污染环境，设备使用寿命长，维护管理简单，投资少，因此有很强的吸引力和生命力。

表二、电磁除垢器与传统方法比较

物理防垢技术的缺点是防垢能力有一定时效性。但实践证明，只要遵循一定的使用方法和使用条件就能达到良好的使用效果。

综上所述，在民用住宅供水系统中，用物理防垢技术完全取代化学方法是完全可能的，也是非常必要的。定能产生巨大的社会效益和经济效益：

1、节约因水垢存在造成的电、煤、气、油等能源的消耗；

2、避免和减少因化学方法导致的环境污染、水资源浪费及维修费用；

3、延长用水设备的使用寿命，节约钢材及各种辅料；

4、增强水质活性，适于人体饮用洗浴。

三、展望

水是生命之源，人们的生活和生产都离不开水。水在自然循环流转之际，携带和溶解了许多山岩土壤中可溶性的物质，也在地球磁场和宇宙星球的相互作用下获得了能量。正是地球这种天然的空气和水的环境孕育了生命，造就了动物和植物，同时赋予了他们各种养分和免疫能力。人类与所处的水文地球化学环境基本上是适应的。水是自然环境中最活跃的物质。天然水的物理性质和化学成分，是环境中的气候、地形地貌、水文、地质、土壤、植被等多种因素的综合反映。天时地利人和才是真正意义上的和谐统一。地球不胜污染，江河湖海再难纳污。因此推广和运用物理防垢技术，使其在适用的范围内以其无污染的优势防垢节能，开拓清洁水处理技术，回报大地海洋。

在今天保护地球、保护环境已成为越来越多人们的共识和奋斗目标。让我们共同为建设节约型社会、保护环境、造福子孙做出自己应有的贡献！六龙合除垢器和磁化活水器为百姓带来健康用水、饮水新理念。