國(guó)內(nèi)空調(diào)冷凝水回收利用技術(shù)研究現(xiàn)狀分析

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安 710300)

0 引 言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，空調(diào)已經(jīng)遍布每個(gè)家庭、樓宇、工廠及企業(yè)等，其耗能量相當(dāng)可觀。隨著國(guó)家節(jié)能減排、低碳環(huán)保政策的實(shí)施以及人們節(jié)能意識(shí)的提高，空調(diào)的節(jié)能技術(shù)逐漸也引起了人們的關(guān)注和重視。本文就空調(diào)冷凝水的回收利用技術(shù)匯集了國(guó)內(nèi)各位研究人員的研究資料加以簡(jiǎn)介，希望能給相關(guān)從業(yè)人員提供借鑒。

1 國(guó)內(nèi)冷凝水回收利用技術(shù)研究現(xiàn)狀

在以前，空調(diào)冷凝水的一般處理方法是直接排入下水道或者室外，大大的浪費(fèi)了水資源。

1.1 空調(diào)冷凝水用于冷卻冷凝器的技術(shù)研究

目前利用空調(diào)冷凝水進(jìn)行冷凝器的冷卻以達(dá)到降低室外機(jī)的溫度的方案[1-4]技術(shù)是相對(duì)比較成熟的，其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益顯著，節(jié)能效果明顯。用冷凝水冷卻室外冷凝器的方法主要有濕膜法、噴淋法和加冷凝器法。

濕膜法：將透氣性較好的無(wú)紡布粘在冷凝器兩端，其可以達(dá)到減少風(fēng)的阻力和增加換熱面積。將冷凝水噴淋到冷凝器上，冷凝水蒸發(fā)，便通過(guò)無(wú)紡布的毛細(xì)作用均勻的對(duì)冷凝器表面進(jìn)行冷卻，這樣可以大大增加冷凝器的散熱量和提高制冷效果，從而達(dá)到節(jié)能作用。其特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，節(jié)能效果明顯。

噴淋法：該方法是先將空調(diào)冷凝水通過(guò)排水管收集于冷凝器的底部接水盤，然后用水泵將接水盤的水送到冷凝器的上方，通過(guò)噴淋裝置或者霧化裝置噴淋到冷凝器上，此時(shí)被噴在冷凝器散熱片上的水會(huì)吸收大量的熱量，室外機(jī)的散熱量得到了大大的增強(qiáng)，節(jié)能又節(jié)電，制冷效果也明顯增加啦。其回收利用系統(tǒng)圖如圖1所示。該方法的特點(diǎn)是能夠有效利用冷凝水，缺點(diǎn)是由于冷凝水量較小，不能持續(xù)供給冷凝水所需，穩(wěn)定性較差。

圖1 噴淋法冷凝水利用系統(tǒng)圖

加冷凝器法：其方法是在原有空調(diào)系統(tǒng)中的冷凝器前加裝一個(gè)噴淋式的冷凝器，通過(guò)冷凝水蒸發(fā)先期降低冷凝器(蒸發(fā)式冷凝器)的溫度，其回收利用系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 加冷凝器法冷凝水利用系統(tǒng)圖

該加裝的冷凝器特點(diǎn)是散熱管采用高齒、內(nèi)螺紋小直徑銅管，超薄型肋片；銅管和肋片均采用耐腐蝕材料?？照{(diào)運(yùn)行過(guò)程中，高溫高壓的制冷劑氣體先經(jīng)過(guò)該加裝的冷凝器，噴淋在該冷凝器上的冷凝水先行帶走一部分熱量，然后再經(jīng)過(guò)空調(diào)系統(tǒng)原裝的風(fēng)冷式冷凝器經(jīng)過(guò)冷卻，空氣帶走一部分熱量，從而有效提高了空調(diào)的制冷效率，節(jié)能效果明顯。該方法相對(duì)于以上兩種濕膜法和噴淋法的優(yōu)點(diǎn)在于所加冷凝器的銅管和肋片采用耐腐蝕材料，避免了冷凝水對(duì)鋁翅片的腐蝕。

1.2 加裝水泵促進(jìn)冷凝水冷卻冷凝器的研究技術(shù)

張?zhí)襕4]等人采用三種方案進(jìn)行冷凝水冷卻冷凝器的技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，分別是：A將冷凝器銅管和翅片直接浸泡在裝有接水盤的冷凝水中，來(lái)增加其換熱能力。B在A方案的基礎(chǔ)上，增加甩水葉輪，將冷凝水甩到冷凝器上，增加冷凝器的散熱量，冷凝水也可在接水盤中循環(huán)甩向冷凝器的翅片和銅管上。C直接增加水泵，利用水泵將冷凝水直接提升到冷凝器的上方，通過(guò)開(kāi)孔或縫隙的銅管直接噴淋到冷凝器上，噴淋蒸發(fā)，并可循環(huán)利用，增加冷凝器的散熱量。通過(guò)這三種方案利用冷凝水冷卻冷凝器的方法來(lái)提高空調(diào)的制冷能力，均可起到節(jié)能能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，結(jié)果表明，C方案進(jìn)行的冷凝水冷卻冷凝器的技術(shù)，其換熱效果最明顯，空調(diào)制冷能力提高9.38%，制冷量增加了1.68%，功耗降低了6.59%。

1.3 熱管用于冷凝水回收技術(shù)研究

趙亮[2]等人針對(duì)空調(diào)冷凝水提出了一種新型回收利用的方法，此方法是在空調(diào)系統(tǒng)中增加一個(gè)毛細(xì)熱管與壓縮機(jī)的排氣管進(jìn)行換熱，這樣做，既可以將冷凝水完全蒸發(fā)，減少其滴漏問(wèn)題，又可以降低壓縮機(jī)排氣溫度，從而增加空調(diào)的制冷兩，減少了空調(diào)的耗功量，能效比提高了50%，其節(jié)能效果顯而易見(jiàn)。

1.4 冷凝水產(chǎn)生量大小和地區(qū)關(guān)系的研究

陳楠[4]等人對(duì)空調(diào)冷凝水在不同的氣候條件下產(chǎn)生的水量和節(jié)能效果進(jìn)行了計(jì)算比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明冷凝水產(chǎn)生量南方大于北方，東部區(qū)域大于西部區(qū)域，東部和南方地區(qū)節(jié)能效果明顯，其回收冷凝水的意義較大。

1.5 用冷凝水冷卻冷凝器對(duì)空調(diào)節(jié)能量的計(jì)算研究

陳恩，于靖華及丁興鳳等[5-9]對(duì)分散式空調(diào)產(chǎn)生的冷凝水量進(jìn)行了計(jì)算，通過(guò)計(jì)算分析用冷凝水進(jìn)行冷卻冷凝器后空調(diào)系統(tǒng)的制冷量、功耗和能效比的變化情況。文獻(xiàn)[3]中指出如果在普通空調(diào)系統(tǒng)中通過(guò)增加水泵、接水盤、噴淋霧化裝置等設(shè)備將冷凝水噴淋到冷凝器上，可明顯改變空調(diào)的制冷量，節(jié)能效果較明顯。由于冷凝水噴灑到冷凝器的銅管及翅片上，增強(qiáng)了散熱強(qiáng)度，加快了蒸發(fā)速度，能夠充分利用冷凝水。于靖華經(jīng)過(guò)傳熱分析和計(jì)算得出，采用冷凝水來(lái)冷卻冷凝器時(shí)，可是冷凝溫度降低9℃左右，制冷量增加300 W，節(jié)能量大約380 W，空調(diào)的能效比可提高32%左右[6]。

1.6 中央空調(diào)冷凝水預(yù)冷新風(fēng)技術(shù)研究

姜盈霓[10]等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)利用冷凝水來(lái)處理新風(fēng)系統(tǒng)，其方案有三個(gè)，分別是：A方案，利用噴水室將冷凝水霧化后噴向新風(fēng)，從而達(dá)到降低新風(fēng)溫度的目的，該方案特點(diǎn)是投資較少，設(shè)備簡(jiǎn)單。B方案，利用表面式換熱器(里面是冷凝水)來(lái)與新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行換熱達(dá)到冷卻新風(fēng)的目的。C方案，將冷凝水通過(guò)熱管式換熱器與新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行換熱達(dá)到預(yù)冷的目的。通過(guò)對(duì)以上三種方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，得出結(jié)論，前兩種方案節(jié)能效果不明顯，以為冷凝水與新風(fēng)之間的溫差較小。但方案C，因?yàn)闊峁軗Q熱器能夠在小溫差傳熱中效果較好，因此其節(jié)能效果較明顯，值得進(jìn)行推廣，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，其設(shè)備投資也比較大。

1.7 將中央空調(diào)冷凝水作為冷卻塔補(bǔ)水、綠化灌溉、噴泉水景、衛(wèi)生用水等的研究

李琦[11]，周口輝[12]，張東放[13]等人對(duì)某企業(yè)的空調(diào)系統(tǒng)冷凝水的溫度、水質(zhì)及水量進(jìn)行了計(jì)算分析，將空調(diào)冷凝水用于冷卻塔補(bǔ)水方案，其作用有兩個(gè)，一是可以補(bǔ)充冷卻塔缺水量，二是可以作為冷源對(duì)冷卻塔進(jìn)行冷卻處理，這樣即利用了水資源又起到了節(jié)能作用。

歐陽(yáng)春生[14]等人對(duì)應(yīng)用在商場(chǎng)、飛機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所的大型中央空調(diào)系統(tǒng)及分散式空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的大量冷凝水進(jìn)行了理論分析研究，介紹了空調(diào)產(chǎn)生的冷凝水作為水資源用于綠化灌溉、小區(qū)噴泉水景、冷卻塔補(bǔ)水、飛機(jī)場(chǎng)和大型火車站廁所用水等方面問(wèn)題。尤其著重研究了空調(diào)冷凝水在冷卻塔補(bǔ)水系統(tǒng)中應(yīng)用的理論研究分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該設(shè)備的節(jié)能效果非常明顯，并且投資回收效益時(shí)間短。利用空調(diào)冷凝水作為冷卻塔補(bǔ)水系統(tǒng)，即利用了冷凝水本身的冷量，又節(jié)省了自來(lái)水對(duì)冷卻塔的補(bǔ)水量。但目前還有一些問(wèn)題尚待解決，譬如，空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水會(huì)有一定的腐蝕作用和細(xì)菌污染物，所以在其補(bǔ)水系統(tǒng)中應(yīng)采用防腐材料，并要根據(jù)實(shí)際情況要求進(jìn)行凈化處理。

1.8 冷凝水成分分析并將其作為飲用水的研究

梁仁建[15]等人對(duì)家用空調(diào)的冷凝水進(jìn)行了成分分析，其數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。設(shè)計(jì)出了一套冷凝水凈化工藝過(guò)程，研制出了一套空調(diào)冷凝水凈化裝置。

表1 空調(diào)冷凝水化驗(yàn)數(shù)據(jù)表

由表1中數(shù)據(jù)可以看出，家用空調(diào)的冷凝水中菌落總數(shù)、亞硝酸鹽、霉菌都非常高，PH值顯示冷凝水呈弱酸性，不能作生活用水，更不能直接飲用。針對(duì)空調(diào)冷凝水中的有害物質(zhì)，根據(jù)其不同特性采用不同的工藝來(lái)除去有害物質(zhì)。對(duì)處理后的冷凝水再次采樣并進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果與國(guó)家純凈水標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比見(jiàn)表2。從表中對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出空調(diào)冷凝水經(jīng)過(guò)專業(yè)裝置凈化消毒處理之后符合國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，是可以飲用的，對(duì)水資源缺乏的地區(qū)意義重大。

表2 兩種水樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)和國(guó)家純凈水部分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上8個(gè)方面目前我國(guó)對(duì)空調(diào)冷凝水回收利用技術(shù)的介紹，使我們了解到目前我國(guó)相關(guān)研究人員對(duì)空調(diào)冷凝水節(jié)能回收利用的研究進(jìn)展，在冷凝水的回收利用研究雖然已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，但真正付諸于工程的并不多見(jiàn)，這還有待于我們國(guó)家相關(guān)政策和人員素質(zhì)的不斷提高。但可以預(yù)見(jiàn)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，能源的短缺現(xiàn)象將會(huì)更加突出，那么空調(diào)冷凝水的回收利用一定會(huì)得到大力推廣，走向普及。