空调冷凝水作为冷却塔补水研究

黄锋

摘要：本文以江苏省张家港市某办公大楼为例，分析了空调冷凝水的生成量，介绍了方案阶段计算空调循环水量和空调冷凝水水量的方法；并结合该项目研究了空调冷凝水作为冷却塔补水的可行性。

关键词：空调冷凝水；冷凝水估算；节水；冷却塔补水

中图分类号：TU83

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2013）07-0184-02

1.前言

在空气冷却处理过程中，当空气冷却器的表面温度等于或低于处理空气的露点温度时，空气中的水气便将在冷却器表面冷凝；目前，空调冷凝水通常作为普通废水排至地漏或其他指定的地方，没有得到合理的利用。

本文以江苏张家港某高层办公大楼为例，计算了空调冷凝水水量，并以节水节能为目标，进一步对空调冷凝水用作冷却塔补水进行了研究。

2.项目概况

该办公楼位于江苏省张家港市某技术开发区，20层，地上24834.10m²，地下2624.20m²。考虑到节约水资源，本项目拟回收空调冷凝水用做冷却塔补充水。

3.空调冷凝水生成量分析

冷凝水量多少因新风量、室外空气温度和湿度、室内发湿量和空气温度、湿度及空气循环量等因素确定。下面以本办公大楼标准层空调系统（四面出风嵌入式空调室内机+新风系统）未计算空调冷凝水的产生量。

标准层建筑面积1280m²，新风机组1台，技术参数如下：风量5000m²/h，制冷量79kW；四面出风嵌入式室内机F56（风量768m³/h，制冷量5.6kW）28台，室内机F28（风量600m²/h，制冷量2.8kW）2台。室内设计温度tN=26℃，相对湿度为55%，室外空气温度fw=33℃，相对湿度为70%；新风机组的机器露点f1为12℃，相对湿度为95%。

新风经过新风机组（PAU）处理到室内空气等焓线，相对湿度为95%的点2。根据夏季室内和室外空气的温、湿度参数确定室内N点和室外w点，状态点N的空气经过表面空气冷却器冷却到四面出风嵌入式室内机送风状态点1，与状态点2新风按比例混合至点。后送入室内，沿热湿比线￡至室内状态点N，如此循环（如图1）。

由焓湿图可查得dn=11.7g/kg，dw=22.7g/kg，d1=8.4g/kg，d2=14.1g/kg。

新风机组的冷凝水量：W=pVw（dw-cl2）=51.6kg/h，工作时间按8小时计，一天的冷凝水量W1=412.8kg。

四面出风嵌入式室内机只承担室内的湿负荷，假定办公人员一天滞留办公室的时间为8h，人员密度8m²/人，每人散湿量按109g/h计，1280m²建筑面积的办公区域常居人员为160人，这些人员一天的散湿量约为W2=139.52kg，这些散湿量将成为冷凝水析出。

这样标准层（建筑面积1280m²）每天的总冷凝水量W=W1+W2=552.32kg

本办公楼地上建筑面积24834.10m²，则一天可以产生约10t的空调冷凝水。这是一个非常可观的数字。

4.方案阶段空调循环水量及空调冷凝水量估算

在方案阶段，建筑专业及暖通空调专业有很多参数尚未确定，采用上述方法计算空调冷凝水生成量有较大难度；因此就方案阶段，估算循环水量及空调凝结水量做个简单介绍。

4.1估算空调循环水量

方案阶段冷却循环水量可以用下式未估算，Q=1.15×a×w，式中Q为冷却循环水量（m³/h），W为主机的制冷量（kw），a为系数（压缩式制冷机a=0.22，溴化锂吸收式制冷机a=0.23）。（注：本公式根据《建筑给水排水工程技术与设计手册》第6.5章节简化所得。）

上式中制冷量W在方案阶段可以由空调冷负荷设计指标与空调区域面积相乘得出；冷负荷指标具体可查《实用供热空调设计手册》（第二版）第19.4章节。

本项目冷负荷指标选择90W/m²（按写字楼，一般办公室计），空调区域面积17384m²（空调区域面积取地上建筑面积的75%），冷负荷约为1565kW，可以得出循环水量约Q=1.15×0.22×1565=396m³/h；循环水补水量Q补=Q×2.5%=9.9m³/h。

4.2估算空调冷凝水量

根据《实用供热空调设计手册》（第二版）第26章26.5.5所述：一般情况下，每1KW冷负荷每1h约产生0.4kg冷凝水，在潜热负荷较高的场合，每1h约产生0.8kg冷凝水。

本建筑物冷负荷1565kW，现设定是在潜热负荷较高情况下，可以得出冷凝水流量为1.252m³/h（1252kg/h），按8h计一天的空调凝结水量约为10.02T，空调冷凝水量与冷却塔补水量比值约为12.6%。

5.空调冷凝水收集

5.1空调冷凝水成分

空调冷凝水是空气中的水蒸气冷凝而成，刚产生时是干净不含杂质的。实际上冷凝水在空调表冷器上产生时，便开始受到污染。污染源一方面来自空气中本身的污染物质，另一方面来自空调风系统及收集冷凝水的凝水盘。凝水盘长期比较潮湿，滋生着大量细菌，这里聚集的灰尘也最多。特别是空调风系统过滤效率不高时，大量灰尘就停留在凝水盘上了。因此，回收下来的冷凝水是受过一定污染的。鉴于此，一般情况下冷凝水回收应经过消毒装置简单处理。

5.2空调冷凝水收集

本工程中空调冷凝水来源于新风处理机房的表面式空气冷却器及空调房间内风机盘管。每层新风机房位置较固定，将收集冷凝水的立管设置在新风机房内及核心筒的其他3个角部；整个冷凝水排水管网较简单。

5.3空调冷凝水温度比较低

不管是制冷剂系统还是水系统，室内机组换热管表面温度通常在7～12℃，在与空气进行热湿交换过程中，存在显热、潜热交换和湿交换，空调冷凝水温度一般在20℃以下，这样的低温水完全可以作为冷却水补水水源加以利用。（通常冷却水供回水温度32-37℃）

6.空调冷凝水作为冷却塔补水

由于空调冷凝水具有含盐量低，温度低的特点，因此非常适用于冷却塔的补水，图2是空调冷凝水用作冷却塔补水原理图，从室内机流出的空调冷凝水由分水管进入总水管，储存在冷却水补水箱，再用水泵送至冷却水塔作补充水用。考虑到冷却水补水箱可能处于高液位状态，在冷凝水管底部汇合管上部设置超越管，超越管上设置电磁阀与水箱的高液位联动，当水箱内液面处于高液位时，超越管上电磁阀开启，空调冷凝水由重力流排至室外，这样避免了冷凝水溢流出水箱再由泵房集水井内潜水泵提升排至室外这样一个耗电的过程，节约了能源。

对于冷凝水收集过程中会携带细菌和污染物，在冷却水补水箱中加入联胺杀菌剂，联胺杀菌剂除了杀菌功能外，还有提高冷凝水PH的作用。

对于本工程，采用了空调冷凝水作为冷却塔补水这个技术措施，仅增加冷凝水立管至水箱间、超越管的管道和立管上的电磁阀等投资，而产生的节水效益是每年2600t水（1年按52×5=260工作日，1天8小时计）。

值得注意的是，本项目的冷却塔位于塔楼屋面，冷却塔原本就需由位于地下室的补水水箱经水泵提升后补水，因此可以将一楼以上的冷凝水均收集回用。对于有些项目的冷却塔设置在裙房屋面，建议只收集裙房屋面以上塔楼部分的空调冷凝水，利用重力直接流入冷却塔集水槽中。理由是这样处理仅增加管道的长度，对日常运行没有影响；假如将无法重力流入冷却塔的冷凝水在地下室全部收集后再用水泵提升至冷却塔集水槽，则会出现节水不节能的情况，除非经过经济技术比较后才能采用全部收集回用的方法。

7.结语

综上所述，空调产生的冷凝水并不是废水，而是一种可循环利用的水资源。将空调冷凝水合理有效的回用于空调冷却水系统，是一个很实用的节水节能措施，具有较好的经济效益和环境效益。