超聲波霧化空調冷凝水冷卻換熱器裝置的研究★

沈達 羅衛東 劉晶茹* 王晶

(大連海洋大學海洋與土木工程學院，遼寧大連 116023)

鑒于空調使用逐步增多，有關空調冷凝水的問題日趨嚴重，通過實驗設計了一套回收利用空調冷凝水的系統，以空調外室機板型散熱片為例，室內機產生的冷凝水經過連接管進入空調外掛機內安置的小型超聲波霧化器中。根據霧化器陶瓷板固有的震蕩作用，以及通過陶瓷板超聲波震蕩把冷凝水轉化為霧化水和極細小水珠的原理，把霧化器出氣口連接到空調外室機板型散熱片上;轉化為霧化水和極細的小水珠后的冷凝水均勻噴灑到散熱片表面上，冷凝水氣化時可以帶走散熱片以及散熱片周圍大部分熱量。加之水比熱容較大，同時也可以吸收大量熱，加快了散熱片熱交換速度，同時壓縮機排氣壓力減小，制冷劑流量增加，制冷能力增加，從而通過提高制冷效率降低風機轉數和運行時間達到節電的目的。

1 研究背景

空調運行可產生大量的冷凝水，在家用空調集中的地方，對這部分冷凝水集中收集加以利用，具有很好的市場前景。目前將空調冷凝水作水源有:可作為冷卻水塔補充水，作為衛生用水;作為綠化灌溉用水或飲用水等。基于應用不同，處理方法也各異。采用冷凝水砂濾等除去冷凝水中所含的雜質后可以將冷凝水處理成為飲用水，可采用活生碳吸附、膜濾或者過濾棒過濾等方法。還可以將冷凝水作為冷卻塔補充水，在水中添加化學阻垢劑，同時補充新鮮水和排放部分含鹽量高的冷卻水，空調冷凝水作冷卻水塔的補充水能很有效地減少積垢，便于冷卻系統的維護。同時，衛生間需要的大量的沖廁用水，沖廁用水水質要求不高，達到中水排放標準即可。因此，空調冷凝水也可以作為衛生用水。

2 設計原理

超聲波霧化器的原理是采用高頻電子震蕩電路，通過換能片產生的超聲波能量直接作用于水，而水在強烈的超聲空化作用下被霧化。霧化顆粒均勻在5 μm左右，單位霧化量的能耗指標降至最低。霧化的微細水顆粒，經過獨特的風道均勻吹送至空調外機散熱片，水霧粒子與散熱片進行熱交換，達到降溫的目的(超聲波霧化器對水質有一定要求，軟化水能大大增加霧化器的使用壽命，而空調冷凝水的低鈣鎂離子含量正好符合這一要求。對于冷凝水的溫度低的特點，也正好增加了霧化器的出霧量)。

利用超聲波霧化器來對空調外機進行降溫，使水更容易氣化，加之水比熱容較大，可以吸收大量熱，降低了散熱器自身溫度，同時壓縮機排氣壓力減小，制冷劑流量增加，制冷能力增加，從而通過提高制冷效率達到節電的目的，見圖1。

3 實驗結果

經過試驗檢測，在未加霧化裝置時，風機出口溫度約為60℃，經過霧化水噴灑后風機出風口溫度降低至56℃，霧化水在經過散熱片和外掛機風機時將散熱片與散熱片周圍環境溫度降低，加快熱交換速度，從而提高制冷效率。在一個10 m2的空間內，將室溫從29℃降低至20℃，空調需要工作55 min，但是加裝霧化裝置后，同等條件下52 min即可實現。大致節約50 W/h～60 W/h。室內外溫差越大，運行時間差距越大(變頻空調可以延長停機時間，節電效果應該更明顯)。

圖1 超聲波霧化器原理圖

4 創新特色

1)對外掛機安裝高度沒有要求，柜式空調或掛式空調均可使用。2)改裝方便，對老舊樓房已有空調可以進行改裝。3)每家獨立安裝，可以根據家庭空調使用時間以及品牌不同，能耗不同安裝不同功率霧化器進行冷凝水收集散熱節能。4)成本低。可以被廣大消費者接受。5)超聲波霧化器工作噪聲小，對人生活無影響，不會造成噪聲污染。6)從根本上解決了空調冷凝水帶來的鄰里矛盾，以及沿街商販與行人間的社會問題。

5 應用前景

隨著人們生活水平的提高，空調走進了家家戶戶，對冷凝水的處理也變得尤為重要，我們所設計的冷凝水回收系統不僅解決了冷凝水的排放與回收，并且利用冷凝水對空調外掛機進行降溫，達到了節能效果。整個處理系統工作穩定，超聲波加濕器耗能低且成本低，所達到的節能效果好，提高了系統的經濟效益，且系統所需的空間較小可被空調廠家加入到空調系統中，改造成本低，易被消費者所接受。化害為利，符合國家所提倡的節能環保要求。

［1］劉漢法.家庭電子［Z］.2004.

［2］中國科技新聞學會.中國科技信息［M］.北京:中國科學院出版社，2003.