空調冷凝水處理專利技術綜述

王莉娟+田璐

摘要：空調在制冷過程中換熱器溫度較低，會產生冷凝水，需對冷凝水進行處理。本文分析了該空調冷凝水處理技術世界專利申請趨勢，并對幾種主要的冷凝水處理方式進行分析，總結冷凝水處理技術在專利申請中的演進路線，為國內該技術的發展提供借鑒。

關鍵詞：冷凝水；處理；冷量回收；水封

在制冷運轉時，空調室內換熱器表面溫度低于室內露點溫度時，空氣在通過換熱器時會在蒸發器表面凝結形成水膜，稱之為凝露或結露，在空調集水盤中匯集形成冷凝水，此時需對冷凝水進行處理。經過對專利文獻的閱讀、梳理，在空調冷凝水處理領域主要涉及以下幾個方面：冷凝水收集結構、冷凝水排出、冷量利用、增濕、水源回收與利用[1][2]。對于冷凝水排出，主要涉及三種方法：重力、水封及機械提升法。冷量利用主要涉及與冷凝器、制冷劑管、新風進行換熱。

1冷凝水處理專利申請趨勢

從20世紀中期，人們就開始著眼于對冷凝水的處理，不過申請量較少。直到20世紀末，對于冷凝水處理的申請量開始增加，在冷凝水處理領域，中國和日本在世界專利申請量中占主要地位，兩國申請量達世界總申請量的59%，尤其是中國在該領域申請量占39%，其次是美國、韓國及德國，申請量分別占世界專利申請量的19%、12%、5%。

2冷凝水處理技術發展路線

在冷凝水處理的幾種主要方式中，冷量回收占相關專利申請量的44%，冷凝水排出占總比重的31%，利用冷凝水增濕占13%，冷凝水收集結構相關專利文獻占9%，而對于冷凝水產生的水質進行回收利用的文獻占3%。本文重點介紹冷量回收和冷凝水排出兩個技術主題。

2.1冷量回收

對于冷量回收，1955年至1959年間出現多篇通過風扇將冷凝水揚起送至冷凝器對其進行降溫的專利，如1955年最早出現的專利申請US19550500139A；在1956年的專利申請US19560568092A及US19560596669A中，通過在風扇葉片外邊緣設置打水環，并在打水環上設置多個突起部將冷凝水槽中的冷凝水揚起，效果明顯優于單純使用風扇。由于打水環重量較大，在1959年的專利申請US19560611101A中，只在每個葉片端部設置一個棍或片狀的端部，跟隨風扇轉動將水揚起，實現冷凝水與換熱器換熱進行冷量回收。

1964年，在美國專利申請US19640388169A中，將壓縮機置于冷凝水集水槽中，使冷凝水為壓縮機降溫實現冷量回收利用。到1988年日本空調領域出現多篇采用回轉圓盤打水至冷凝器的專利文獻，比如大金的JP17245588A、松下的JP24010288A等，但并沒有長足的進步。而到1992年的專利文獻JP13147792A中，并沒有將冷凝水噴灑到室外熱交換即冷凝器上，而是將冷凝水輸入蒸發式空氣冷卻器，對室外機的送風進行冷卻，在利用冷量的同時不會導致液體的飛濺。在1993年的專利申請JP7505493A中，則是在蒸發器正下方的冷媒管路上設置一個蒸發換熱器，使冷媒與冷凝水換熱。

此時中國的專利申請中開始出現冷凝水冷量回收方面的專利文獻，比如在1998年的專利申請CN98231140中，將冷凝水收集之后引至冷凝器上方的海綿中，然后滴落到冷凝器進行換熱；而在專利申請CN00232094中，同樣將冷凝水引至冷凝器上方，然后采用噴水管件將冷凝水噴灑至冷凝器，同年的韓國申請KR20000083907A中，也是利用冷凝器將通過重力作用降落的冷凝水蒸發掉，利用了冷量的同時冷凝水汽化蒸發也減少了冷凝水的排出。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年的專利申請JP2002000280982A中，提及將冷凝水霧化后噴至冷凝器，提高換熱效果，在2003年的專利申請CN200320109065中，先采用超聲波霧化冷凝水后噴至冷凝器，換熱效果好。而在之后的發展中，主要基于以上方式進行小的改進，主要的冷量利用方式還是霧化后將冷凝水噴灑至冷凝器，或者是預冷新風，或利用冷凝水來冷卻冷媒。

2.2冷凝水排出

冷凝水的排出方式有重力式、機械提升式和水封，重力式是利用重力直接自然流出，機械提升式一般采用水泵進行冷凝水導出，而水封的發展經歷了一個過程。

在1990年之前，冷凝水多采用通過冷凝管直接排出的方式，到1992年申請文件JP24804692A中出現了自動排水閥，在冷凝水儲水器中設置一個浮球，浮球安裝在開關閥上，當冷凝水足夠多時浮球浮起，開關打開，當冷凝水浮力不足以支撐浮球時，開關閉合。在1993年的專利申請JP26695693A中記載了直接在冷凝水排出管上設置U型水封，結構簡單，當冷凝水較多時可以順利排出，而當冷水量較少不足以漫過水封的拐點，則不再排水，而冷凝水也停留在U型管中，起到一定的隔絕換熱器內外空氣的作用。

1998年，中國也出現了采用U型水封排出冷凝水的專利申請CN98209623A。在2000年韓國的專利申請KR20000076234A中披露了通過排水泵來將冷凝水收集槽中的冷凝水排出，即機械提升法排出冷凝水。由于泵起到了開關的作用，不使用時泵關閉在一定程度上可以防止空氣逆流。為實現單向排水并防止水或空氣逆流，在2002年英國專利申請GB0224750A中，采用在排水管上設置止回閥來實現，結構簡單。

在2005年的專利申請DE102005058509A中，將U型彎管和浮球聯合使用而形成水封，密封效果更好。而從2007年至今的冷凝水排出中，采用U型水封、浮球水封或是兩者組合使用。至此水封技術發展相對完善，冷凝水也多采用此種方式排出。

3小結

由此可見，在冷凝水處理領域外國發展較早，我國起步較晚，但是技術與國外相差并不大。冷凝水處理研究的重點還是對于冷量的回收利用以及冷凝水排出過程中的密封問題。

參考文獻：

[1]空調冷凝水作為水資源的回收利用[J].歐陽生春，張文宇，蔡龍俊.能源技術.2006（06）

[2]淺談空調冷凝水的回收和利用[J].任海云.制冷與空調.2012（01）endprint