中央空调冷凝水回收利用可行性分析

李哲 刘乃玲

山东建筑大学热能工程学院

0 引言

环境问题日益突出， 伴随着水资源的污染以及水资源较低的利用率， 都对当今的水资源产生了一定的威胁。在美国， 冷凝水不再视为废水直接排放到生活污水管道当中， 圣安东尼奥市政府要求， 该市所有的新建商业建筑必须设计冷凝水回收[1]。目前在我国空调运行过程中产生的冷凝水基本处理方法是直接排放到室外 [2] 。冷凝水的无序排放会影响建筑物的外观，造成环境污染 [3] 。而我国是一个严重缺水的国家， 工业用水量巨大，其冷却水用量更是占工业总用水量的80% [4] ， 这就需要我们更加合理的使用冷却水， 通过减少水的损失以及水资源的重复利用来降低水资源的浪费。

因此冷凝水由于相对来说产生量较小， 不方便收集， 容易被忽略， 但是冷凝水总结起来有以下几大优点： 本身属于软化水， 品质高。水温低， 有助于冷却塔内冷却水降温。 “免费水” ， 使用不花钱。

1 负荷计算

1.1 工程概况

本工程为济南某综合服务楼， 地下一层， 地上六层， 地下一层至三层为商场， 面积9739m2。 四至六层为办公， 面积2972m2。 制冷机房位于地下一层。 总建筑面积12711m2， 建筑高度33.2m。顶层屋面设有冷却塔。其中冷负荷及机组型号等参数如表1所示。

表1 综合楼主要楼层相关参数

1.2 空调机组性能参数

查相关样本得到BGG-230 W空调机组的性能参数， 主要参数如表2。

表2 BGG-230 W空调机组性能参数

1.3 室内及室外设计参数

根据相关设计规范， 可以查得济南夏季室外空气参数 [5] 及室内设计参数 [6] 如表3、 表 4所示。

表3 室外空气参数

表4 室内参数

综上， 将综合楼的室内设计参数设定为：tN =26 ℃，φN=60%。

1.4 新风量的确定

由于房间空调器没有独立的新风系统， 新风主要通过门窗漏进来， 新风量很难准确确定， 选新风比为m=20%[5]。

1.5 冷凝水量计算

由于室内余湿量相对于余热量很小[5]， 其热湿比趋于无穷大， 则空气处理过程如图1所示。

由空气的焓湿图查的各状态点的参数如下：dN =12.7 g/kg；dW =19.2 g/kg；dL =12.7 g/kg。 根据湿量平衡原理：dC =dN +m(dW -dN )=12.7+20%×(19.2-12.7)=14 g/kg。空调器冷凝水产生量：

式中：ρ为空气密度，取平均值 1.2 kg/m3；G新风为空调器总新风量，G新风=23000×12×20%=55200m3/h；G为空调器总风量，G=23000×12=276000m3/h。

代入数据， 计算可以得出W=775 kg/h=0.775 t/h。

图1 空气处理过程

2 节省分析

2.1 节约水量

若按照每天运行 10 h，每 天产生凝结水量：0.775 t/h×10 h=7.75 t。夏季实际运行900 h，每 年产生凝结水量：0.775 t/h×900 h=697.5 t。

2.2 节省费用

自来水价格采用工业用自来水价格，由 自来水单价和污水处理费用两部分构成，可 查中国水价网得出济南工业用水自来水单价 3.30 元 /t，污 水处理费用为1.10元/t，实 际自来水价格为4.40元/t。

每年可以节约水金额：697.5 t×4.40=3069 元，以20 年为一个使用周期，20 年可以节约水总金额为3069元×20=61380元。

3 施工成本

施工成本可以大致分为五个方面： 水箱价格， 水泵价格， 水管价格， 水管阀件及其他价格， 运行费用。

3.1 水箱与水泵

对于本工程， 对冷凝水统一回收后引入制冷机房的冷却水补水箱内， 最后经水泵打入冷却塔作为补水。可以与自来水补水共用同一套系统。从而，对于水箱以及水泵的价格问题可忽略。

3.2 水管及其他

冷凝水管一般用UPVC或镀锌钢管。镀锌管贵，有些高层或超高层必须要采用镀锌钢管； UPVC 管便宜， 但是塑料管的外径与金属管道不同， 导致保温管和垫木的尺寸需要另行加工， 仍比镀锌管便宜。

实际考虑到本工程建筑高度不大， 冷凝水可能会具有一定的腐蚀性等问题， 这里采用了 UPVC 管进行计算。

管道采用 UPVC 管道， UPVC 管道单价为 10 元/m。 整个系统设有1根冷凝水立管， 立管约35m。 设有冷凝水干管 7 根， 每根长度约为 65m， 管道长度共有490m， 所以管道安装费用为4900元。

3.3 水管阀件及其他

阀门和其他辅材费用约 4000元。项目的总建设投资费用即 4900+4000=8900 元，项目的投资回收期为8900÷3069=2.9 年，该综合服务楼第三年可以收回投资费用，获 得盈利，具 有良好的经济效益。

3.4 运行费用

冷凝水水质良好，考虑运行过程中容易滋生细菌，从 而仅需要定期对其投药消毒。由于冷却水系统运行本来就是需要加入杀菌剂的，因此对于冷凝水，仅需要将其补入冷却水系统，随 着冷却水一同处理即可，所 以本工程不需要额外投资药剂费。折旧年限按照20 年进行计算，则 设备折旧费为：8900÷20=445 元，空调冷凝水效益费用比：(3 069-445)/445=6＞1，由此可见该项目可行。

表5 冷凝水项目建设汇总表

4 结论

综上分析， 从节能与技术的角度来考虑， 节水措施是可行的。空调冷凝水是一种可以利用的水资源， 其杂质少， 产量大， 如果单纯的将其排放掉会造成一定的浪费，而冷却塔每天却需要补充大量的自来水。如果通过较小的改造， 将中央空调冷凝水与冷却塔补水有机的结合起来具有一定的节能意义， 是一项利国利民的措施。尽管经济效益总量不大，但是对于我国这样一个缺水国家来说却具有深远的意义。

参考文献

[1] Karen Guz.Condensate water recovery[J].ASHRAE Journal,2005,(6):54-56.

[2] 周蔚. 空调冷凝水回收利用技术及实践分析[J]. 实验室科学,2011,(5):66-68.

[3] 王赞社,王芳,刘丰榕.湿热地区家用空调冷凝水回收研究[J].暖通空调,2015,(12):53-56+21.

[4] 赵顺安.冷却塔工艺原理[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2015.

[5] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M]. 北京: 中国建筑工业出版社,2007.

[6] 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.