Wilfred Langelier,朗格利爾飽和指數 (LSI) 的創建者
Chemistry

泳池與熱水浴缸的方解石飽和指數(CSI)

方解石飽和指數(CSI)對您的泳池或熱水浴缸代表什麼,它如何計算,適合您水溫的正確範圍,以及何時需要處理。

方解石飽和指數方解石飽和指數飽和指數更精確的一種形式,還考慮了水中的溶解固體(離子強度),這在鹽水泳池中最為重要。(CSI)告訴您,您的水會沉積碳酸鈣還是溶解碳酸鈣。碳酸鈣就是形成水垢的礦物。CSI 為正的水往往會在瓷磚、加熱器和噴嘴上留下水垢。CSI 為負的水往往會從灰泥、填縫劑和混凝土中溶出鈣。在泳池裡,接近零的水兩種情況都不會發生;熱水浴缸則需要負的 CSI,下文會說明。

用您自己的讀數試一試:方解石飽和指數計算器。

CSI 與 LSI

蘭格利飽和指數蘭格利飽和指數最早的飽和指數,提出於 1936 年。它預測水會沉積水垢(正值)還是溶解鈣(負值);零表示恰好飽和。(LSI)衡量的是同一件事。Wilfred Langelier 於 1936 年為市政供水系統提出了它。CSI 是這項計算更精確的形式:它考慮了水中的溶解固體,也就是水的離子強度,這在鹽水泳池中最為重要。

兩者的讀法相同。零表示水恰好被碳酸鈣飽和,正值表示水傾向於沉積水垢,負值表示水傾向於溶解鈣。PoolFu 計算的是 CSI。

CSI 如何計算

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 是您測得的 pH
  • CH 是鈣硬度鈣硬度水中溶解鈣的含量。過低會使水具有腐蝕性;過高會導致水垢堆積。,單位為 ppmppm泳池水中測量化學濃度的標準單位。1 ppm 約等於 50 公升水中的 1 滴。
  • CA 是碳酸鹽鹼度碳酸鹽鹼度總鹼度中真正影響水平衡的部分。在使用穩定劑的泳池中,將總鹼度減去約三分之一的 CYA 即可得到這個數值。,單位為 ppm,下文會說明
  • I 是水的離子強度
  • T 是水溫,單位為克耳文

離子強度根據您的鈣、鹼度和鹽讀數估算:

I = \frac{1.5 \times \text{CH} + \text{TA}}{50045} + \frac{\text{額外鹽分}}{58440}

TA 是您的總鹼度總鹼度衡量水抵抗 pH 變化能力的指標。可以理解為維持 pH 穩定的緩衝劑。單位為 ppm。讀數;額外鹽分是您的鹽度減去鈣硬度的 1.1678 倍,只在結果大於零時計入。

以下面第一個範例泳池為例,各項讀數如何改變 CSI:

讀數 對 CSI 的影響
pH pH 提高 0.1,CSI 約提高 0.1
鈣硬度 鈣硬度加倍,CSI 約提高 0.24
總鹼度 TA 從 80 提高到 120 ppm,CSI 約提高 0.2
溫度 水溫從 28°C 升到 40°C(82°F 到 104°F),CSI 約提高 0.18
CYACYA氰尿酸的縮寫。也叫穩定劑或調理劑。在戶外泳池中保護氯不被紫外線分解。(穩定劑) 透過降低碳酸鹽鹼度來降低 CSI
鹽 透過提高離子強度來降低 CSI

碳酸鹽鹼度與 CYA 校正

檢測總鹼度時,您的測試工具測量的是所有能中和酸的物質。這些鹼度並非全部參與水平衡。

您的 TA 讀數包括:

  • 碳酸鹽鹼度:緩衝 pH 並參與碳酸鈣化學反應的鹼度
  • 氰尿酸鹽氰尿酸鹽氰尿酸溶解在水中的形態。它與氯結合,保護氯不受陽光影響,但會降低消毒速度。鹼度:來自您的氰尿酸氰尿酸也叫穩定劑或調理劑。保護氯不被陽光分解。戶外泳池必需,但過量會降低氯的殺菌效果。(穩定劑)的離子,會出現在檢測結果中,但不參與碳酸鈣化學反應
  • 硼酸鹽鹼度:如果您使用硼酸鹽,讀數中有一小部分來自硼酸鹽

計算 CSI 時,PoolFu 會從您的 TA 讀數中減去氰尿酸鹽和硼酸鹽的貢獻。氰尿酸鹽部分取決於您的 CYA 濃度、pH 和溫度(Wojtowicz 方法):

\begin{aligned} & \text{氰尿酸鹽鹼度} \\ & = \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)時,您的 CYA 濃度約有三分之一會出現在 TA 檢測中:40 ppm 的 CYA 會增加 13 ppm。硼酸鹽增加得少得多,在正常泳池 pH 下,50 ppm 的硼酸鹽增加不到 2 ppm。

這就是 CYA 較高的泳池會顯示更負的 CSI 的原因。這正是計算正確運作的結果。

計算範例

一座 28°C(82°F)的氯消毒泳池: pH 7.5,TA 80 ppm,鈣硬度 300 ppm,CYA 40 ppm,無鹽。

CYA 校正為 13.0 ppm,因此碳酸鹽鹼度為 67.0 ppm。CSI 為 -0.06。 水是平衡的。

一座 29°C(84°F)的鹽水泳池: pH 7.6,TA 70 ppm,鈣硬度 350 ppm,CYA 70 ppm,鹽 3,200 ppm。

CYA 校正為 23.6 ppm,因此碳酸鹽鹼度為 46.4 ppm。CSI 為 -0.25。 同樣的水如果不含鹽,讀數為 -0.04,所以光是鹽就使 CSI 降低了 0.21。這座泳池是平衡的,負的 CSI 對鹽水泳池來說在預期之中。

一個 39°C(102°F)、使用溴的熱水浴缸: pH 7.6,TA 80 ppm,鈣硬度 150 ppm,無 CYA,無鹽。

沒有 CYA 校正,因此碳酸鹽鹼度就是全部的 80 ppm。CSI 為 +0.04。 這在泳池裡算是平衡的。在這個溫度的熱水浴缸中,目標值是 -0.3,最高平衡值是 0.0,所以這池水偏向結垢。

適合您的水的正確範圍

泳池:

CSI 含義
低於 -0.7 腐蝕性。需要調整。
-0.7 到 -0.5 略有腐蝕傾向
-0.5 到 +0.5 平衡
+0.5 到 +0.7 略有結垢傾向
高於 +0.7 結垢型。需要調整。

水溫高於 29°C(85°F)或低於 16°C(60°F)的泳池,平衡範圍的上限降至 +0.3。

水溫越高,碳酸鈣越難溶解,所以在泳池中平衡的 CSI 可能會在熱水浴缸中沉積水垢。對於 35°C(95°F)及以上的熱水浴缸:

水溫 目標 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

在所有溫度下,平衡範圍的下限都是 -0.5。

鹽水泳池偏負

SWGSWG鹽水發生器的縮寫。透過電解將溶解的鹽轉化為氯,無需手動添加氯。 泳池的 CYA 通常維持在 60 到 90 ppm,這會從計算中扣除 20 到 30 ppm 的碳酸鹽鹼度。鹽還會提高離子強度。兩者都會降低 CSI。在 CYA 適當的鹽水泳池中,-0.3 到 -0.5 的 CSI 是正常的,對這個系統來說就是平衡的。不要為了讓 CSI 變為正值,把鈣提高到超出您的表面材質安全範圍。

在 PoolFu 中,水平衡詳情頁會告訴您,對於 CYA 在 60 到 90 ppm 之間的鹽水泳池,何時負的 CSI 屬於預期。

表面材質會改變數字的含義

兩座讀數完全相同的泳池,不論表面材質表面材質你泳池的內壁材料。抹灰和卵石表面需要較高的鈣含量以防止腐蝕。乙烯基內襯和玻璃纖維是非礦物質的,鈣目標較低但仍對設備保護很重要。為何,CSI 都相同。後果各不相同:

表面材質 CSI -0.5 到 -0.3 CSI +0.3 到 +0.5
乙烯基 安全。不會損傷內襯。 安全。內襯不必擔心結垢。
玻璃鋼 安全。膠衣不受影響。 在鈣含量高的水中,留意表面起霧。
灰泥和卵石 多年下來可能逐漸被侵蝕 可能有輕微水垢,主要影響外觀
瓷磚和填縫劑 填縫劑可能緩慢被侵蝕 瓷磚上有水垢沉積,可以清潔

在 -0.3 到 +0.3 之間,每種表面材質都處於最佳範圍。讀數為 -0.45 的灰泥泳池,比讀數相同的乙烯基泳池更有理由進行調整。

何時調整

在您的範圍之內,沒有什麼需要修正。一座 -0.3 的泳池和一座 +0.2 的泳池都是平衡的,都不需要改變。

  • CSI 過低: 先把 pH 朝 7.6 到 7.7 提高。只在您的表面材質的安全範圍內提高鈣。
  • CSI 過高: 先降低 pH。鈣硬度只能透過用低鈣水替換部分池水來降低。
  • 冷水: 低於 10°C(50°F)時,在安全的鈣濃度內可能無法達到平衡。這在冬季屬於預期情況。

CSI 關係到數月乃至數年間對表面和設備的保護。略有腐蝕性或結垢傾向的泳池仍然可以安全游泳。安全方面請關注消毒劑和 pH,把 CSI 當作維護事項。

PoolFu 中的 CSI

水平衡卡片在 -0.5 到 +0.5 的刻度上顯示您的 CSI。點擊它可以查看完整計算:您的讀數、經過 CYA 校正後的碳酸鹽鹼度,以及這個數字對您的泳池代表什麼。