中央空调冷凝水回用研究

摘  要：空调冷凝水一直以来被认为是空调系统中的副产物，作为一种负担被处理，冷凝水没有起到应有的价值，甚至带来了负面的社会影响。如果它可以被回收，它将这将是回收大气水的非常有效的节水节能方式。本文通过对空调冷凝水产生的原理、产水量、水质的分析及对空调冷凝水回收方式优缺点的对比，研究空调冷凝水的回用用途。关键词：空调冷凝水;中水回用;中央空调

中图分类号：TU831 文献标识码： A 文章编号：1671-2064（2019）17-0000-00

1 空调冷凝水产水量及水质

1.1空调冷凝水产生原理

空调冷凝水是由空调送风空气中的水蒸气液化产生的。空气中温湿度存在一个临界范围，即露点温度，当空调的蒸发器或者线圈或管板的表面温度比空气露点温度低的时候，空调送风空气里的水汽将会液化，在空调的蒸发器上形成液态膜，并且持续和周围的介质进行热质交换，不断产生液态水，也就是通常意义上的空调冷凝水。一般空调冷凝水会被收集到积水盘并通过管道排放到外部。冷凝水生产过程中实际上是蒸发器的表面上的空气和冷凝薄膜的热传质过程。冷凝水产生的原理如图1所示。

1.2空调冷凝水产水量

1.2.1空调冷凝水的理论产水量

在实际生活中，空调冷凝水的产水量和很多室内外环境参数有关，如空调循环的风量、室内温湿度、新风比、新风温湿度、机器露点温度、空调的产冷量等。国内外研究人员^[1]对空调冷凝水的产水进行了研究，研究发现，在一定新风比下，如果空调送风量含湿量小于空调混合风含湿量，冷凝水便会产生;除此以外，相同室内外环境温湿度情况下，当空调的送风量足够大，也可能会出现在环境温湿度临界范围以下有冷凝水产生的现象。根据研究人员的研究，空调冷凝水的理论产水量计算公式如下：

式中： m—冷凝水质量

d_混合—混合风含湿量

d_送风—送风含湿量

上述算出的空调冷凝水产水量是通过在稳定状态下的空气调节器产生的理论水体积：稳定干球温度、相对湿度和固定空气供给量阐释的理论水量。由于室外干球温度和相对湿度都在不断变化，相应的空气供给的温度和供给量也会不断变化，所以由冷凝产生的冷凝水的量是连续不稳定。然而，在一般情况下，冷凝物的生成量由室外湿空气的热性能和空气的供给量来确定。温度越高，更大的湿度，较大的空气供给量，和更大的冷凝物的生成量。

1.2.2中央空调系统冷凝水產水量

中央空调系统的空调冷凝水的水量一般通过估算其制冷负荷的方式进行估算。一般情况下，当空调的制冷负荷为1000W·h时，每小时能够产生0.4～0.8kg的冷凝水^[2]。

然而，对于一些建筑类型比较复杂的建筑，用简单的制冷负荷往往不能准确的计算，这类建筑的空调冷凝水的估算则会根据空调的占比面积以及该建筑的冷负荷指标进行制冷负荷估算。各用途建筑空调面积占比如表1所示，冷负荷指标如表2所示。

例如，酒店的空调面积占比取80%，假设酒店总建筑面积为40000平方米，酒店冷负荷估值按100W/m²计算，工作时间为每天10小时，并且制冷能力按1500W·h产生0.9千克的冷凝水进行估算，那么这个酒店产生的冷凝水量为：40000×80%×100×0.9×10/1500=19200kg/d≈20m³/d。

1.3 空调冷凝水水质

从理论上讲，空调冷凝水应该是一种高纯度的水，是由空气中的水蒸气直接凝结形成的。但事实上，在冷凝水产生的过程中，环境空气中颗粒、悬浮物、微生物、各种化学物质等都会一同被冷凝水吸收，因此空调冷凝水的水质对空气污染的变化具有高度敏感性，其化学成分十分复杂。

根据对冷凝水的水质分析，对于建筑杂用水或城市杂用水来说，冷凝水的质量是不错的。考虑到冷凝水可以与军团菌进行混合，从安全角度考虑出发，冷凝水还需要进行杀菌消毒后，才可再用于冲洗、绿化、冷却塔用水和景观用水。

2 空调冷凝水回收技术

空调冷凝水回收处理技术主要采用冷凝、吸附解吸和对流三原理提取水源。冷凝的主要方式就是把冷凝部件的表面温度降低到低于环境露点温度，常用的两种方法有人工制冷/热泵系统和辐射冷却。人工制冷系统是回收空调冷凝水最为常用的方法。典型的制冷系统至少需要四个部件：压缩机、蒸发器、膨胀阀和制冷剂。吸附的方法回收空调冷凝水主要是通过使用干燥剂苏打水，苏打水分有液体干燥剂和固体干燥剂两种。固体干燥剂具有比液体干燥剂的较大的比表面积，并且水分子也冷凝在由静电吸附的孔隙。液体干燥剂和固体干燥剂不同。在蒸气压力梯度的作用下，水蒸气被吸附到液体表面形成相变变成液态水。对流提取冷凝水主要使用塔式结构进行诱导与控制，塔式结构的的诱导与控制是填充有潮湿空气的垂直管装置，当湿空气以高速喷射到大气中时，垂直管内的温度突然下降到露点温度以下以形成冷凝水^[3]。三种冷凝水回收方法的优缺点如表3所示。

3 空调冷凝水的用途

由于空调冷凝水有温度低以及水质较高的特点，目前，空调冷凝在国内外的回收主要分为两个方向，即冷凝水冷量回收和冷凝水水量回收。利用空气调节系统的冷凝水的量，将冷凝水回用作一种中水水源，可用于冲洗用水、冷却塔水用水、绿化用水、景观用水、地下水和工业冷却水。

3.1冲洗用水

冲洗用水一般具有使用量大、使用量较为稳定的特点，其水质要求较低。在公共场所，如车站大厅、机场、商场等，由中央空调中产生的冷凝水的水量充足，且由坐便器、小便器等产生的冲洗水所需要的量相对较大。由于冷凝水的质量是好的，它满足了冲洗水有关指标要求，所以冷凝水用于冲洗是用冷凝水的一种回收利用途径。

3.2冷却塔用水

冷却塔补水耗水是冷却塔使用过程中的一个耗水环节，其用水对水质要求相对较低。对于有中央空调系统冷却塔，中央空调每天不仅产生大量的冷却水，并且冷却水的水温较低、水质符合冷却塔水质要求，作为冷却塔补水不仅节约了水资源还节约了能耗。空调冷凝水是冷却塔补水的优质水源，冷凝水的冷量和水量均得到充分利用。

3.3绿化用水

目前，城市建设有向生态化发展的趋势，导致城市绿化面积大幅增加。根据《城市居住区规范设计规范》的有关规定，新区建设的绿化率需要大于30%，旧区改造的绿化率需要大于 25%。在这种情况下，使用冷凝水进行绿化和浇水是可行的。一般 10层办公楼产生的冷凝水面积为8000平方米，远远大于绿化所需的水量，而且冷凝水的水质完全符合绿化灌溉水的水质标准。直接使用中央空调冷凝水进行绿地浇灌有着低成本、变废为宝等优点。

3.4景观用水

水景是一种 景观和给水、排水的有机结合，有创造优美环境和宜人气氛的功能。近些年，在很多公共建筑或者一些居民小区内经常能见到水景设施。这些水景设施的用水水量也相当惊人。对于人流量较大的公共建筑来说，景观用水是空调冷却水利用的理想对象。

3.5补充地下水

地下水是十分宝贵的人类水资源，在我国，特别是那些缺水城市中，人们生产生活所用的自来水往往都是由城市地下水所提供的，但由于长时间地使用地下水，导致地下水的水位正在每年持续下降。回收利用空调冷凝水可以补充调蓄地下水水量，防止地面下沉以及海水倒灌等现象，改善我们的生态环境。

3.6工业冷却用水

工业园区内一般都会设有中央空调系统，在设有中央空调系统的工业园内，可以回收利用空调冷凝水，将冷凝水用作工业循环冷却水补水。用空调冷凝回收水作为循环冷却水的补水冷却工业设备，可大大节约投资成本，经济效益良好。

4 结语

空调冷凝水，作为一种非常规水资源，被认为是空调系统设计的负担，没有起到应有的价值，甚至带来了负面的社会影响。如果它可以被回收，它将这将是回收大气水的非常有效的节水节能方式。空调冷凝水有更好的水质，更水的生产和水温较低的优势。回收利用空调冷凝水可以大大提高水资源利用率。

参考文献

[1]朱娟娟.空调冷凝水回收利用潜力及处理技术研究[D].北京建筑大学，2018.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[3]张蓓蓓.建筑空调系统冷凝水与冷却水的综合利用研究[D].天津大学，2013.

收稿日期：2019-07-23

^*基金项目：项目名称：上海市建設项目节水评估方法研究，项目类型：上海建科检验有限公司科研创新项目，项目编号：HT0018005F850。

作者简介：范俊杰（1991—），男，上海人，本科，工程师，研究方向：建筑节水。