分體式空調冷凝水作為飲用水的回收利用技術研究

曹振華

分體式空調冷凝水作為飲用水的回收利用技術研究

曹振華

（陜西國防工業職業技術學院 西安 710300）

以格力KFR-26GW/NhDbB3型分體式室內機為例，對其每小時產生的空調冷凝水量進行計算。計算結果表明，其空調冷凝水每日產生量足以提供一家三口的人體每日所需水量。針對分體式空調的結構特點設計出了將其冷凝水凈化為飲用水的裝置，凈化后的水經水質檢驗其各項指標均符合國家相關標準。

分體式空調冷凝水；飲用水；回收利用

0 引言

當前我國面臨的一個嚴峻的問題之一是水資源短缺，尤其是我國西北部地區，很多地方常年干旱，人民的飲用水都不能夠保證。解決其短缺的方法途徑很多，其中如何有效利用水資源的途徑值得我們所有人深思。目前，我國家用分體式空調在運行過程中會將大量的冷凝水直接排放到室外，這樣不僅影響了室外環境而且也是對水資源的一種極大浪費，那么如何能夠有效對其利用是一個非常值得行業人員研究的重要問題。

目前，我國對分體式空調冷凝水的再利用研究相對很少，其較少的利用也只是將其冷凝水經簡單處理再次冷卻冷凝器。本文以一個家用分體式空調為例，計算其冷凝水產生量，設計其冷凝水凈化裝置，并對其空調冷凝水經凈化后進行水質監測實驗，得出結論，其完全可以作為飲用水源，從而實現了空調冷凝水作為飲用水的回收利用技術。

1 分體式家用空調冷凝水產生量的計算

冷凝水量與空調制冷量、室內空氣含濕量、空調送風溫度以及建筑物的使用情況有關。

以格力KFR-26GW/NhDbB3型壁掛式室內機（制冷量2.6kW，標準風量630m3/h）為例[1]。設室內設計溫度為t=26℃，相對濕度為=55%，南京夏季室外計算溫度t=35℃，相對濕度=75%，室內機的機器露點為t=12℃，相對濕度=95%，最小新風量計算按總風量的10%。根據室內外空氣參數即可確定新風W點和室內N點，O點的確定可按新風比10%確定其焓值；新回風混合點O經過表面式冷卻器冷卻去濕到送風狀態點1（即機器露點），沿熱濕比線ε至室內狀態點N，送入室內吸熱吸濕，然后再與新風混合至狀態點O[2,3]，如此循環，如圖1所示。

由空氣的h-d圖可查得各狀態點含濕量為：

d=11.5g/kg；d=26.5g/kg；1=8.1g/kg；d=13.2g/kg

則室內機的冷凝水量為：

=Δ/1000=(d-1)/1000 （1）

式中，為冷凝水量，kg/h；為空氣密度，取1.2kg/m3；為循環風量，取630m3/h。

計算出KFR-26GW/NhDbB3型空調器的冷凝水量為3.86kg/h。隨著制冷量的增加，產生的冷凝水量也增加。因此，一臺大1匹的分體式空調器一天工作5h，可以產生大于19.2kg的冷凝水，足以提供一家三口（人均每日飲水量大約2500ml，即大約2.5kg，按此計算一個大1P的空調日產水量可供6～7人飲用）的日常飲水需求[4]。

圖1 新風滲透混合循環h-d圖

2 壁掛式家用空調冷凝水凈化設計

針對其壁掛式家用空調的結構特點，本文設計出了對其產生的冷凝水凈化的工藝。經過過濾、凈化及消毒這些工藝的處理，最終達到可供人體飲用的飲用水。

2.1 設計思路

針對壁掛式家用空調的結構特點，提出一下幾個步驟進行冷凝水凈化處理工藝設計：

（1）在空調室內機迎風面格柵內側裝上超細尼龍過濾網。使室內外混合空氣經過濾網流向蒸發器，從而不僅保證了空氣的潔凈度，也保證了冷凝水的凈化。

（2）空調器機體內蒸發器的下端裝上冷凝水接水槽，通過接頭和連接管將冷凝水接水槽與飲用水存儲容器的側上端連接。

（3）飲用水存儲容器側上端的另一側設置有紫外線燈管，飲用水存儲容器的底部通過接頭與活性炭過濾器連接。

（4）活性炭過濾器連接分流三通，分流三通一路接冷水管路和冷水開關；一路連接內裝有電加熱器而外側裝有保溫層的熱水容器，熱水容器的管路出口和熱水開關連接。

2.2 冷凝水凈化裝置設計

根據凈化設計思路，本文以1.5P分體式壁掛空調為例（見圖2）。在壁掛式空調器室內機的吸氣口處設置有超細尼龍過濾網，這種超細尼龍材料過濾網的表面光滑，濾料容塵量小，清灰方便，強度高，耐磨性好。并且過濾網可以定期取下來進行清灰[5]。在空調器運行時，使室內外混合空氣經過濾網流向蒸發器，從而不僅保證了空氣的潔凈度，也保證了冷凝水的凈化。室內熱空氣經過較冷的蒸發器后，空氣中的水蒸汽就會凝結在蒸發器盤管的外表面上，隨著冷凝水的不斷增加，自然的會滴落于空調下端的接水槽，接水槽的冷凝水通過連接管流入設置有紫外線燈的飲用水存儲容器內，經紫外線燈滅菌消毒，紫外線燈可以殺滅各種微生物，包括細菌繁殖體、分支桿菌、芽胞、支原體、病毒、真菌等，凡被這些微生物污染的水和空氣均可采用紫外線燈消毒滅菌[6,7]。然后在通過活性炭過濾器的過濾即可供人飲用，活性炭過濾器孔壁上大量的分子可以產生強大的引力，把空氣和水中的雜質吸引到孔隙中，從而起到去除水中懸浮物和臭味、色度及有機物等雜質。空調冷凝水經紫外線燈管消毒處理和活性炭的二次過濾，即可達到國家飲用水標準GB5749-85（包括測試大腸桿菌），達到供人飲用的安全衛生要求。該裝置中所用的材料均符合國家規定的衛生和環保要求，對水體不會產生二次污染。

圖2 壁掛式空調冷凝水凈化裝置圖

1—超細尼龍過濾網；2—接水槽；3—接頭；4—連接管；5—飲用水存儲容器蓋；6—紫外線燈管；7—飲用水存儲容器；8—活性炭過濾器；9—分流三通；10—熱水容器；11—電加熱器；12—熱水開關；13—保溫層；14—冷水開關

3 空調冷凝水凈化后水質監測實驗

3.1 凈化后的水質檢驗

本實驗的檢測項目以“冷凝水必測項目”為標準。其實驗工況為常溫25℃，水樣為該裝置凈化后，消毒后容器內取樣。監測儀器采用美國YSI多參數水質監測系統[8]，并用隨機配送的PC6000軟件，對水樣的濁度、pH、硝酸鹽和氯化物等十余種水質參數進行連續實時監測，得到表1數據。

表1 凈化后冷凝水水質檢驗實驗結果

3.2 凈化后的冷凝水與桶裝飲用水大腸桿菌菌數比較

大腸桿菌檢測方法是應用分子生物學中的聚合酶鏈式反應原理來檢測的[9]，其實驗檢測工況為：常溫25℃，無陽光照射，裝盛冷凝水與桶裝飲用水容器均消毒處理，冷凝水與桶裝飲用水兩者檢測實驗工況完全一樣。檢測大腸桿菌用PCR方法，包括以下幾個步驟：取1L桶裝飲用水和1L凈化后冷凝水，每12小時收集水樣中微生物、PCR擴增、提取微生物基因組DNA、產物觀察。96小時內比較結果見表2。

表2 冷凝水與桶裝飲用水96h內大腸桿菌數目比較實驗結果

3.3 實驗結果分析與對比

表1實驗結果分析可知，本設計裝置所產生的飲用水在一般化學指標、毒理學指標、細菌學指標都符合國家生活飲用水水質標準。分析表2實驗結果，普通桶裝飲用水與凈化后冷凝水在自動飲水機中存放96h之后水體中大腸桿菌數量的對比得出，本裝置凈化后冷凝水中大腸桿菌數少于普通桶裝飲用水（凈化后冷凝水中大腸桿菌菌數小于國標規定數值[10]，而普通桶裝飲用水大腸桿菌菌數遠高于國標規定值），經過以上兩方面的檢測實驗可得出結論，本裝置所產生的飲用水對人體健康無危害。

4 結論及前景展望

雖然我國水資源總量較多，但我國13億人口，數量龐大，人均用水量遠低于西方發達國家，而其中真正能作為生活飲用水的水資源則更加有限。尤其在我國西北部有些城鎮，很多地方常年干旱，人民的飲用水都不能夠保證，偏遠農村的飲用水的水質更不能保證。對于這些西北部城鎮飲用水相對短缺的區域，使用本文設計的空調冷凝水凈水裝置可以在很大程度上緩解當地的飲用水短缺情況。所以該凈水裝置對任何飲用水水資源緊缺的地區都具有非常重要現實的意義。

本凈水裝置適應范圍較廣，可適用于單個家庭、企事業單位等只要有分體式空調可用的私人或公共場合，特別適合飲用水水資源較短缺的地區。

本文提出設計的凈化裝置只需在現有的壁掛式空調上簡單加裝該凈化裝置，其設計組裝過程簡單，零部件設備低廉，因此可行性很強。通過計算一個大1P的空調日產水量即可供6-7人每日飲水的需求，如果成千上萬的家庭或企事業單位都運用此設備，不僅解決了飲用水緊缺地區飲用水問題，而且其節能減排效果不可想象。

[1] 趙岐華.對房間空調器冷凝水的利用和節能的一點看法[J].暖通空調,2005,(5):58-59.

[2] 張桃,肖洪海,譚成斌.小型分體式空調器冷凝水利用與節能實驗探索與研究[J].制冷與空調,2006,(2):1-4.

[3] 陳楠,申江,鄒同華.房間空調器冷凝水的利用和節能[J].暖通空調,2003,(2):117-118.

[4] 鄔志敏.制冷機工藝[M].上海:上海科學技術出版社,1989.

[5] 王蘭.現代環境微生物學[M].北京:化學工業出版社,2006.

[6] 李紅霞.活性炭纖維及其在水處理中的應用[J].山西能源與節能,2002,6(1):44-45.

[7] 李建堯.某酒店夏季空調冷凝熱回收系統技術經濟分析[J].制冷與空調,2016,(4):423-426

[8] 吳舜澤,王寶貞,王琳,等.飲用水深度凈化工藝現場對比試驗[J].給水排水,1999,25(12):3-7.

[9] 張麗潔,楊晚生.空調系統冷凝水的回收利用分析[J].暖通與空調,2011,39(8):14-29.

[10] 歐陽生春,張文宇,蔡龍俊.空調冷凝水作為水資源的回收利用[J].能源技術,2006,27(6):268-270.

Study on Recycling Technology of Condensate Water from Separate Air Conditioning as Drinking Water

Cao Zhenhua

( Shaanxi Institute Of Technology, Xi’an, 710302 )

In this paper, GFR-26GW/NhDbB3 split indoor unit is taken as an example to calculate the air conditioning condensate produced per hour. The calculation results show that the daily production of air conditioning condensate is enough to provide the daily water requirement for a family of three. According to the structural characteristics of split air conditioning, a device is designed to purify the condensed water into drinking water. The purified water meets the relevant national standards through water quality test. The future development prospects of using air conditioning condensate as drinking water are also prospected.

Separate air conditioning condensate; Drinking water; Recycling and utilization

1671-6612（2019）06-617-04

TU831.6

A

陜西國防工業職業技術學院自然科學專項研究項目《分散式空調系統冷凝水回收利用為飲水的技術研究》（項目編號：Gfy19-25）

曹振華（1978.2-），男，研究生，副教授，E-mail：106741438@qq.com

2019-01-16