空调冷凝水处理专利技术综述

王莉娟+田璐

摘要：空调在制冷过程中换热器温度较低，会产生冷凝水，需对冷凝水进行处理。本文分析了该空调冷凝水处理技术世界专利申请趋势，并对几种主要的冷凝水处理方式进行分析，总结冷凝水处理技术在专利申请中的演进路线，为国内该技术的发展提供借鉴。

关键词：冷凝水；处理；冷量回收；水封

在制冷运转时，空调室内换热器表面温度低于室内露点温度时，空气在通过换热器时会在蒸发器表面凝结形成水膜，称之为凝露或结露，在空调集水盘中汇集形成冷凝水，此时需对冷凝水进行处理。经过对专利文献的阅读、梳理，在空调冷凝水处理领域主要涉及以下几个方面：冷凝水收集结构、冷凝水排出、冷量利用、增湿、水源回收与利用[1][2]。对于冷凝水排出，主要涉及三种方法：重力、水封及机械提升法。冷量利用主要涉及与冷凝器、制冷剂管、新风进行换热。

1冷凝水处理专利申请趋势

从20世纪中期，人们就开始着眼于对冷凝水的处理，不过申请量较少。直到20世纪末，对于冷凝水处理的申请量开始增加，在冷凝水处理领域，中国和日本在世界专利申请量中占主要地位，两国申请量达世界总申请量的59%，尤其是中国在该领域申请量占39%，其次是美国、韩国及德国，申请量分别占世界专利申请量的19%、12%、5%。

2冷凝水处理技术发展路线

在冷凝水处理的几种主要方式中，冷量回收占相关专利申请量的44%，冷凝水排出占总比重的31%，利用冷凝水增湿占13%，冷凝水收集结构相关专利文献占9%，而对于冷凝水产生的水质进行回收利用的文献占3%。本文重点介绍冷量回收和冷凝水排出两个技术主题。

2.1冷量回收

对于冷量回收，1955年至1959年间出现多篇通过风扇将冷凝水扬起送至冷凝器对其进行降温的专利，如1955年最早出现的专利申请US19550500139A；在1956年的专利申请US19560568092A及US19560596669A中，通过在风扇叶片外边缘设置打水环，并在打水环上设置多个突起部将冷凝水槽中的冷凝水扬起，效果明显优于单纯使用风扇。由于打水环重量较大，在1959年的专利申请US19560611101A中，只在每个叶片端部设置一个棍或片状的端部，跟随风扇转动将水扬起，实现冷凝水与换热器换热进行冷量回收。

1964年，在美国专利申请US19640388169A中，将压缩机置于冷凝水集水槽中，使冷凝水为压缩机降温实现冷量回收利用。到1988年日本空调领域出现多篇采用回转圆盘打水至冷凝器的专利文献，比如大金的JP17245588A、松下的JP24010288A等，但并沒有长足的进步。而到1992年的专利文献JP13147792A中，并没有将冷凝水喷洒到室外热交换即冷凝器上，而是将冷凝水输入蒸发式空气冷却器，对室外机的送风进行冷却，在利用冷量的同时不会导致液体的飞溅。在1993年的专利申请JP7505493A中，则是在蒸发器正下方的冷媒管路上设置一个蒸发换热器，使冷媒与冷凝水换热。

此时中国的专利申请中开始出现冷凝水冷量回收方面的专利文献，比如在1998年的专利申请CN98231140中，将冷凝水收集之后引至冷凝器上方的海绵中，然后滴落到冷凝器进行换热；而在专利申请CN00232094中，同样将冷凝水引至冷凝器上方，然后采用喷水管件将冷凝水喷洒至冷凝器，同年的韩国申请KR20000083907A中，也是利用冷凝器将通过重力作用降落的冷凝水蒸发掉，利用了冷量的同时冷凝水汽化蒸发也减少了冷凝水的排出。之前的冷凝水不管是打水或滴落至冷凝器，皆是以水滴的形式至冷凝器，而在2002年的专利申请JP2002000280982A中，提及将冷凝水雾化后喷至冷凝器，提高换热效果，在2003年的专利申请CN200320109065中，先采用超声波雾化冷凝水后喷至冷凝器，换热效果好。而在之后的发展中，主要基于以上方式进行小的改进，主要的冷量利用方式还是雾化后将冷凝水喷洒至冷凝器，或者是预冷新风，或利用冷凝水来冷却冷媒。

2.2冷凝水排出

冷凝水的排出方式有重力式、机械提升式和水封，重力式是利用重力直接自然流出，机械提升式一般采用水泵进行冷凝水导出，而水封的发展经历了一个过程。

在1990年之前，冷凝水多采用通过冷凝管直接排出的方式，到1992年申请文件JP24804692A中出现了自动排水阀，在冷凝水储水器中设置一个浮球，浮球安装在开关阀上，当冷凝水足够多时浮球浮起，开关打开，当冷凝水浮力不足以支撑浮球时，开关闭合。在1993年的专利申请JP26695693A中记载了直接在冷凝水排出管上设置U型水封，结构简单，当冷凝水较多时可以顺利排出，而当冷水量较少不足以漫过水封的拐点，则不再排水，而冷凝水也停留在U型管中，起到一定的隔绝换热器内外空气的作用。

1998年，中国也出现了采用U型水封排出冷凝水的专利申请CN98209623A。在2000年韩国的专利申请KR20000076234A中披露了通过排水泵来将冷凝水收集槽中的冷凝水排出，即机械提升法排出冷凝水。由于泵起到了开关的作用，不使用时泵关闭在一定程度上可以防止空气逆流。为实现单向排水并防止水或空气逆流，在2002年英国专利申请GB0224750A中，采用在排水管上设置止回阀来实现，结构简单。

在2005年的专利申请DE102005058509A中，将U型弯管和浮球联合使用而形成水封，密封效果更好。而从2007年至今的冷凝水排出中，采用U型水封、浮球水封或是两者组合使用。至此水封技术发展相对完善，冷凝水也多采用此种方式排出。

3小结

由此可见，在冷凝水处理领域外国发展较早，我国起步较晚，但是技术与国外相差并不大。冷凝水处理研究的重点还是对于冷量的回收利用以及冷凝水排出过程中的密封问题。

参考文献：

[1]空调冷凝水作为水资源的回收利用[J].欧阳生春，张文宇，蔡龙俊.能源技术.2006（06）

[2]浅谈空调冷凝水的回收和利用[J].任海云.制冷与空调.2012（01）endprint