Wilfred Langelier,朗格利尔饱和指数 (LSI) 的创建者
Chemistry

泳池与热水浴缸的方解石饱和指数(CSI)

方解石饱和指数(CSI)对您的泳池或热水浴缸意味着什么,它如何计算,适合您水温的正确范围,以及何时需要处理。

方解石饱和指数方解石饱和指数饱和指数更精确的一种形式,还考虑了水中的溶解固体(离子强度),这在盐水泳池中最为重要。(CSI)告诉您,您的水会沉积碳酸钙还是溶解碳酸钙。碳酸钙就是形成水垢的矿物。CSI 为正的水往往会在瓷砖、加热器和喷嘴上留下水垢。CSI 为负的水往往会从灰泥、填缝剂和混凝土中溶出钙。在泳池里,接近零的水两种情况都不会发生;热水浴缸则需要负的 CSI,下文会解释。

用您自己的读数试一试:方解石饱和指数计算器。

CSI 与 LSI

兰格利饱和指数兰格利饱和指数最早的饱和指数,提出于 1936 年。它预测水会沉积水垢(正值)还是溶解钙(负值);零表示恰好饱和。(LSI)衡量的是同一件事。Wilfred Langelier 于 1936 年为市政供水系统提出了它。CSI 是这一计算更精确的形式:它考虑了水中的溶解固体,也就是水的离子强度,这在盐水泳池中最为重要。

两者的读法相同。零表示水恰好被碳酸钙饱和,正值表示水倾向于沉积水垢,负值表示水倾向于溶解钙。PoolFu 计算的是 CSI。

CSI 如何计算

PoolFu 使用以下公式:

\begin{aligned} \text{CSI} = {} & \text{pH} - 11.677 + \log_{10}(\text{CH}) \\ & + \log_{10}(\text{CA}) - \frac{2.56\sqrt{I}}{1 + 1.65\sqrt{I}} \\ & - \frac{1412.5}{T} + 4.7375 \end{aligned}

其中:

  • pH 是您测得的 pH
  • CH 是钙硬度钙硬度水中溶解钙的含量。过低会使水具有腐蚀性;过高会导致水垢堆积。,单位为 ppmppm泳池水中测量化学浓度的标准单位。1 ppm 约等于 50 升水中的 1 滴。
  • CA 是碳酸盐碱度碳酸盐碱度总碱度中真正影响水平衡的部分。在使用稳定剂的泳池中,将总碱度减去约三分之一的 CYA 即可得到这个数值。,单位为 ppm,下文会解释
  • I 是水的离子强度
  • T 是水温,单位为开尔文

离子强度根据您的钙、碱度和盐读数估算:

I = \frac{1.5 \times \text{CH} + \text{TA}}{50045} + \frac{\text{额外盐分}}{58440}

TA 是您的总碱度总碱度衡量水抵抗 pH 变化能力的指标。可以理解为维持 pH 稳定的缓冲剂。单位为 ppm。读数;额外盐分是您的盐度减去钙硬度的 1.1678 倍,只在结果大于零时计入。

以下面第一个示例泳池为例,各项读数如何改变 CSI:

读数 对 CSI 的影响
pH pH 提高 0.1,CSI 约提高 0.1
钙硬度 钙硬度翻倍,CSI 约提高 0.24
总碱度 TA 从 80 提高到 120 ppm,CSI 约提高 0.2
温度 水温从 28°C 升到 40°C(82°F 到 104°F),CSI 约提高 0.18
CYACYA氰尿酸的缩写。也叫稳定剂或护理剂。在户外泳池中保护氯不被紫外线分解。(稳定剂) 通过降低碳酸盐碱度来降低 CSI
盐 通过提高离子强度来降低 CSI

碳酸盐碱度与 CYA 校正

检测总碱度时,您的测试工具测量的是所有能中和酸的物质。这些碱度并非全部参与水平衡。

您的 TA 读数包括:

  • 碳酸盐碱度:缓冲 pH 并参与碳酸钙化学反应的碱度
  • 氰尿酸盐氰尿酸盐氰尿酸溶解在水中的形态。它与氯结合,保护氯不受阳光影响,但会降低消毒速度。碱度:来自您的氰尿酸氰尿酸也叫稳定剂或护理剂。保护氯不被阳光分解。户外泳池必需,但过量会降低氯的杀菌效果。(稳定剂)的离子,会出现在检测结果中,但不参与碳酸钙化学反应
  • 硼酸盐碱度:如果您使用硼酸盐,读数中有一小部分来自硼酸盐

计算 CSI 时,PoolFu 会从您的 TA 读数中减去氰尿酸盐和硼酸盐的贡献。氰尿酸盐部分取决于您的 CYA 水平、pH 和温度(Wojtowicz 方法):

\begin{aligned} & \text{氰尿酸盐碱度} \\ & = \text{CYA} \times \frac{0.38772}{1 + 10^{\,\text{p}K_a - \text{pH}}} \end{aligned}
\text{p}K_a = 6.83 - 0.0132 \times (T_{°\text{C}} - 25)

在 pH 7.5、28°C(82°F)时,您的 CYA 水平约有三分之一会出现在 TA 检测中:40 ppm 的 CYA 会增加 13 ppm。硼酸盐增加得少得多,在正常泳池 pH 下,50 ppm 的硼酸盐增加不到 2 ppm。

这就是 CYA 较高的泳池会显示更负的 CSI 的原因。这正是计算正确运作的结果。

计算示例

一个 28°C(82°F)的氯消毒泳池: pH 7.5,TA 80 ppm,钙硬度 300 ppm,CYA 40 ppm,无盐。

CYA 校正为 13.0 ppm,因此碳酸盐碱度为 67.0 ppm。CSI 为 -0.06。 水是平衡的。

一个 29°C(84°F)的盐水泳池: pH 7.6,TA 70 ppm,钙硬度 350 ppm,CYA 70 ppm,盐 3,200 ppm。

CYA 校正为 23.6 ppm,因此碳酸盐碱度为 46.4 ppm。CSI 为 -0.25。 同样的水如果不含盐,读数为 -0.04,所以仅盐一项就使 CSI 降低了 0.21。这个泳池是平衡的,负的 CSI 对盐水泳池来说在预期之中。

一个 39°C(102°F)、使用溴的热水浴缸: pH 7.6,TA 80 ppm,钙硬度 150 ppm,无 CYA,无盐。

没有 CYA 校正,因此碳酸盐碱度就是全部的 80 ppm。CSI 为 +0.04。 这在泳池里算是平衡的。在这个温度的热水浴缸中,目标值是 -0.3,最高平衡值是 0.0,所以这池水偏向结垢。

适合您的水的正确范围

泳池:

CSI 含义
低于 -0.7 腐蚀性。需要调整。
-0.7 到 -0.5 略有腐蚀倾向
-0.5 到 +0.5 平衡
+0.5 到 +0.7 略有结垢倾向
高于 +0.7 结垢型。需要调整。

水温高于 29°C(85°F)或低于 16°C(60°F)的泳池,平衡范围的上限降至 +0.3。

水温越高,碳酸钙越难溶解,所以在泳池中平衡的 CSI 可能会在热水浴缸中沉积水垢。对于 35°C(95°F)及以上的热水浴缸:

水温 目标 CSI 最高平衡 CSI
35 到 38°C(95 到 100°F) -0.2 +0.1
38 到 39°C(100 到 102°F) -0.25 0.0
39 到 40°C(102 到 104°F) -0.3 0.0
40°C(104°F)及以上 -0.35 到 -0.4 -0.1

在所有温度下,平衡范围的下限都是 -0.5。

盐水泳池偏负

SWGSWG盐水发生器的缩写。通过电解将溶解的盐转化为氯,无需手动添加氯。 泳池的 CYA 通常保持在 60 到 90 ppm,这会从计算中去掉 20 到 30 ppm 的碳酸盐碱度。盐还会提高离子强度。两者都会降低 CSI。在 CYA 合适的盐水泳池中,-0.3 到 -0.5 的 CSI 是正常的,对这个系统来说就是平衡的。不要为了让 CSI 变为正值,把钙提高到超出您的表面材质安全范围。

在 PoolFu 中,水平衡详情页会告诉您,对于 CYA 在 60 到 90 ppm 之间的盐水泳池,何时负的 CSI 属于预期。

表面材质会改变数字的含义

两个读数完全相同的泳池,不论表面材质表面材质你泳池的内壁材料。抹灰和卵石表面需要较高的钙含量以防止腐蚀。乙烯基内衬和玻璃纤维是非矿物质的,钙目标较低但仍对设备保护很重要。如何,CSI 都相同。后果各不相同:

表面材质 CSI -0.5 到 -0.3 CSI +0.3 到 +0.5
乙烯基 安全。不会损伤内衬。 安全。内衬不必担心结垢。
玻璃钢 安全。胶衣不受影响。 在钙含量高的水中,留意表面发雾。
灰泥和卵石 多年下来可能逐渐被侵蚀 可能有轻微水垢,主要影响外观
瓷砖和填缝剂 填缝剂可能缓慢被侵蚀 瓷砖上有水垢沉积,可以清洁

在 -0.3 到 +0.3 之间,每种表面材质都处于最佳范围。读数为 -0.45 的灰泥泳池,比读数相同的乙烯基泳池更有理由进行调整。

何时调整

在您的范围之内,没有什么需要修正。一个 -0.3 的泳池和一个 +0.2 的泳池都是平衡的,都不需要改变。

  • CSI 过低: 先把 pH 朝 7.6 到 7.7 提高。只在您的表面材质的安全范围内提高钙。
  • CSI 过高: 先降低 pH。钙硬度只能通过用低钙水替换部分池水来降低。
  • 冷水: 低于 10°C(50°F)时,在安全的钙水平内可能无法达到平衡。这在冬季属于预期情况。

CSI 关系到数月乃至数年间对表面和设备的保护。略有腐蚀性或结垢倾向的泳池仍然可以安全游泳。安全方面请关注消毒剂和 pH,把 CSI 当作维护事项。

PoolFu 中的 CSI

水平衡卡片在 -0.5 到 +0.5 的刻度上显示您的 CSI。点击它可以查看完整计算:您的读数、经过 CYA 校正后的碳酸盐碱度,以及这个数字对您的泳池意味着什么。