空調(diào)冷凝水作為冷卻塔補(bǔ)水研究

黃鋒

摘要：本文以江蘇省張家港市某辦公大樓為例，分析了空調(diào)冷凝水的生成量，介紹了方案階段計(jì)算空調(diào)循環(huán)水量和空調(diào)冷凝水水量的方法；并結(jié)合該項(xiàng)目研究了空調(diào)冷凝水作為冷卻塔補(bǔ)水的可行性。

關(guān)鍵詞：空調(diào)冷凝水；冷凝水估算；節(jié)水；冷卻塔補(bǔ)水

中圖分類(lèi)號(hào)：TU83

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-0422（2013）07-0184-02

1.前言

在空氣冷卻處理過(guò)程中，當(dāng)空氣冷卻器的表面溫度等于或低于處理空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣中的水氣便將在冷卻器表面冷凝；目前，空調(diào)冷凝水通常作為普通廢水排至地漏或其他指定的地方，沒(méi)有得到合理的利用。

本文以江蘇張家港某高層辦公大樓為例，計(jì)算了空調(diào)冷凝水水量，并以節(jié)水節(jié)能為目標(biāo)，進(jìn)一步對(duì)空調(diào)冷凝水用作冷卻塔補(bǔ)水進(jìn)行了研究。

2.項(xiàng)目概況

該辦公樓位于江蘇省張家港市某技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，20層，地上24834.10m²，地下2624.20m²。考慮到節(jié)約水資源，本項(xiàng)目擬回收空調(diào)冷凝水用做冷卻塔補(bǔ)充水。

3.空調(diào)冷凝水生成量分析

冷凝水量多少因新風(fēng)量、室外空氣溫度和濕度、室內(nèi)發(fā)濕量和空氣溫度、濕度及空氣循環(huán)量等因素確定。下面以本辦公大樓標(biāo)準(zhǔn)層空調(diào)系統(tǒng)（四面出風(fēng)嵌入式空調(diào)室內(nèi)機(jī)+新風(fēng)系統(tǒng)）未計(jì)算空調(diào)冷凝水的產(chǎn)生量。

標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積1280m²，新風(fēng)機(jī)組1臺(tái)，技術(shù)參數(shù)如下：風(fēng)量5000m²/h，制冷量79kW；四面出風(fēng)嵌入式室內(nèi)機(jī)F56（風(fēng)量768m³/h，制冷量5.6kW）28臺(tái)，室內(nèi)機(jī)F28（風(fēng)量600m²/h，制冷量2.8kW）2臺(tái)。室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度tN=26℃，相對(duì)濕度為55%，室外空氣溫度f(wàn)w=33℃，相對(duì)濕度為70%；新風(fēng)機(jī)組的機(jī)器露點(diǎn)f1為12℃，相對(duì)濕度為95%。

新風(fēng)經(jīng)過(guò)新風(fēng)機(jī)組（PAU）處理到室內(nèi)空氣等焓線(xiàn)，相對(duì)濕度為95%的點(diǎn)2。根據(jù)夏季室內(nèi)和室外空氣的溫、濕度參數(shù)確定室內(nèi)N點(diǎn)和室外w點(diǎn)，狀態(tài)點(diǎn)N的空氣經(jīng)過(guò)表面空氣冷卻器冷卻到四面出風(fēng)嵌入式室內(nèi)機(jī)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)1，與狀態(tài)點(diǎn)2新風(fēng)按比例混合至點(diǎn)。后送入室內(nèi)，沿?zé)釢癖染€(xiàn)￡至室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N，如此循環(huán)（如圖1）。

由焓濕圖可查得dn=11.7g/kg，dw=22.7g/kg，d1=8.4g/kg，d2=14.1g/kg。

新風(fēng)機(jī)組的冷凝水量：W=pVw（dw-cl2）=51.6kg/h，工作時(shí)間按8小時(shí)計(jì)，一天的冷凝水量W1=412.8kg。

四面出風(fēng)嵌入式室內(nèi)機(jī)只承擔(dān)室內(nèi)的濕負(fù)荷，假定辦公人員一天滯留辦公室的時(shí)間為8h，人員密度8m²/人，每人散濕量按109g/h計(jì)，1280m²建筑面積的辦公區(qū)域常居人員為160人，這些人員一天的散濕量約為W2=139.52kg，這些散濕量將成為冷凝水析出。

這樣標(biāo)準(zhǔn)層（建筑面積1280m²）每天的總冷凝水量W=W1+W2=552.32kg

本辦公樓地上建筑面積24834.10m²，則一天可以產(chǎn)生約10t的空調(diào)冷凝水。這是一個(gè)非?？捎^的數(shù)字。

4.方案階段空調(diào)循環(huán)水量及空調(diào)冷凝水量估算

在方案階段，建筑專(zhuān)業(yè)及暖通空調(diào)專(zhuān)業(yè)有很多參數(shù)尚未確定，采用上述方法計(jì)算空調(diào)冷凝水生成量有較大難度；因此就方案階段，估算循環(huán)水量及空調(diào)凝結(jié)水量做個(gè)簡(jiǎn)單介紹。

4.1估算空調(diào)循環(huán)水量

方案階段冷卻循環(huán)水量可以用下式未估算，Q=1.15×a×w，式中Q為冷卻循環(huán)水量（m³/h），W為主機(jī)的制冷量（kw），a為系數(shù)（壓縮式制冷機(jī)a=0.22，溴化鋰吸收式制冷機(jī)a=0.23）。（注：本公式根據(jù)《建筑給水排水工程技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》第6.5章節(jié)簡(jiǎn)化所得。）

上式中制冷量W在方案階段可以由空調(diào)冷負(fù)荷設(shè)計(jì)指標(biāo)與空調(diào)區(qū)域面積相乘得出；冷負(fù)荷指標(biāo)具體可查《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）第19.4章節(jié)。

本項(xiàng)目冷負(fù)荷指標(biāo)選擇90W/m²（按寫(xiě)字樓，一般辦公室計(jì)），空調(diào)區(qū)域面積17384m²（空調(diào)區(qū)域面積取地上建筑面積的75%），冷負(fù)荷約為1565kW，可以得出循環(huán)水量約Q=1.15×0.22×1565=396m³/h；循環(huán)水補(bǔ)水量Q補(bǔ)=Q×2.5%=9.9m³/h。

4.2估算空調(diào)冷凝水量

根據(jù)《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）第26章26.5.5所述：一般情況下，每1KW冷負(fù)荷每1h約產(chǎn)生0.4kg冷凝水，在潛熱負(fù)荷較高的場(chǎng)合，每1h約產(chǎn)生0.8kg冷凝水。

本建筑物冷負(fù)荷1565kW，現(xiàn)設(shè)定是在潛熱負(fù)荷較高情況下，可以得出冷凝水流量為1.252m³/h（1252kg/h），按8h計(jì)一天的空調(diào)凝結(jié)水量約為10.02T，空調(diào)冷凝水量與冷卻塔補(bǔ)水量比值約為12.6%。

5.空調(diào)冷凝水收集

5.1空調(diào)冷凝水成分

空調(diào)冷凝水是空氣中的水蒸氣冷凝而成，剛產(chǎn)生時(shí)是干凈不含雜質(zhì)的。實(shí)際上冷凝水在空調(diào)表冷器上產(chǎn)生時(shí)，便開(kāi)始受到污染。污染源一方面來(lái)自空氣中本身的污染物質(zhì)，另一方面來(lái)自空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)及收集冷凝水的凝水盤(pán)。凝水盤(pán)長(zhǎng)期比較潮濕，滋生著大量細(xì)菌，這里聚集的灰塵也最多。特別是空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)過(guò)濾效率不高時(shí)，大量灰塵就停留在凝水盤(pán)上了。因此，回收下來(lái)的冷凝水是受過(guò)一定污染的。鑒于此，一般情況下冷凝水回收應(yīng)經(jīng)過(guò)消毒裝置簡(jiǎn)單處理。

5.2空調(diào)冷凝水收集

本工程中空調(diào)冷凝水來(lái)源于新風(fēng)處理機(jī)房的表面式空氣冷卻器及空調(diào)房間內(nèi)風(fēng)機(jī)盤(pán)管。每層新風(fēng)機(jī)房位置較固定，將收集冷凝水的立管設(shè)置在新風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)及核心筒的其他3個(gè)角部；整個(gè)冷凝水排水管網(wǎng)較簡(jiǎn)單。

5.3空調(diào)冷凝水溫度比較低

不管是制冷劑系統(tǒng)還是水系統(tǒng)，室內(nèi)機(jī)組換熱管表面溫度通常在7～12℃，在與空氣進(jìn)行熱濕交換過(guò)程中，存在顯熱、潛熱交換和濕交換，空調(diào)冷凝水溫度一般在20℃以下，這樣的低溫水完全可以作為冷卻水補(bǔ)水水源加以利用。（通常冷卻水供回水溫度32-37℃）

6.空調(diào)冷凝水作為冷卻塔補(bǔ)水

由于空調(diào)冷凝水具有含鹽量低，溫度低的特點(diǎn)，因此非常適用于冷卻塔的補(bǔ)水，圖2是空調(diào)冷凝水用作冷卻塔補(bǔ)水原理圖，從室內(nèi)機(jī)流出的空調(diào)冷凝水由分水管進(jìn)入總水管，儲(chǔ)存在冷卻水補(bǔ)水箱，再用水泵送至冷卻水塔作補(bǔ)充水用?？紤]到冷卻水補(bǔ)水箱可能處于高液位狀態(tài)，在冷凝水管底部匯合管上部設(shè)置超越管，超越管上設(shè)置電磁閥與水箱的高液位聯(lián)動(dòng)，當(dāng)水箱內(nèi)液面處于高液位時(shí)，超越管上電磁閥開(kāi)啟，空調(diào)冷凝水由重力流排至室外，這樣避免了冷凝水溢流出水箱再由泵房集水井內(nèi)潛水泵提升排至室外這樣一個(gè)耗電的過(guò)程，節(jié)約了能源。

對(duì)于冷凝水收集過(guò)程中會(huì)攜帶細(xì)菌和污染物，在冷卻水補(bǔ)水箱中加入聯(lián)胺殺菌劑，聯(lián)胺殺菌劑除了殺菌功能外，還有提高冷凝水PH的作用。

對(duì)于本工程，采用了空調(diào)冷凝水作為冷卻塔補(bǔ)水這個(gè)技術(shù)措施，僅增加冷凝水立管至水箱間、超越管的管道和立管上的電磁閥等投資，而產(chǎn)生的節(jié)水效益是每年2600t水（1年按52×5=260工作日，1天8小時(shí)計(jì)）。

值得注意的是，本項(xiàng)目的冷卻塔位于塔樓屋面，冷卻塔原本就需由位于地下室的補(bǔ)水水箱經(jīng)水泵提升后補(bǔ)水，因此可以將一樓以上的冷凝水均收集回用。對(duì)于有些項(xiàng)目的冷卻塔設(shè)置在裙房屋面，建議只收集裙房屋面以上塔樓部分的空調(diào)冷凝水，利用重力直接流入冷卻塔集水槽中。理由是這樣處理僅增加管道的長(zhǎng)度，對(duì)日常運(yùn)行沒(méi)有影響；假如將無(wú)法重力流入冷卻塔的冷凝水在地下室全部收集后再用水泵提升至冷卻塔集水槽，則會(huì)出現(xiàn)節(jié)水不節(jié)能的情況，除非經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后才能采用全部收集回用的方法。

7.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，空調(diào)產(chǎn)生的冷凝水并不是廢水，而是一種可循環(huán)利用的水資源。將空調(diào)冷凝水合理有效的回用于空調(diào)冷卻水系統(tǒng)，是一個(gè)很實(shí)用的節(jié)水節(jié)能措施，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。