夏季用中央空調系統冷凝水回收量的動態變化分析

騫鵬博 曹振華

夏季用中央空調系統冷凝水回收量的動態變化分析

騫鵬博 曹振華

（陜西國防工業職業技術學院 西安 710300）

簡要介紹了夏季用中央空調系統冷凝水產生的特點和一般的利用方式。對中央空調系統冷凝水的產生途徑及產生量的大小進行計算分析。以西安地區典型辦公類建筑為例，對中央空調在設計工況下產生的冷凝水量進行靜態計算，然后利用能耗分析軟件DeST中西安地區的逐時氣象參數對夏季空調在運行期產生可利用的冷凝水總量進行動態計算模擬分析，從而為夏季用中央空調系統冷凝水利用方案的制定提供了相關依據及指導意見。

中央空調冷凝水；能量回收；動態變化量

0 引言

空調冷凝水是空調在運行過程中產生的。目前，大多數的處理空調冷凝水的方法是將其直接排放，這種做法帶來了很多的問題，諸如，水量的浪費（尤其在缺水地區更為顯著），環境的污染等 等[1]。現如今，隨著社會的發展，人們對能源利用的思想觀念不斷提高，如何有效的利用空調產生的冷凝水越來越受到人們的關注和重視。

中央空調系統產生的冷凝水特點是比較分散，分布于每個房間、辦公室和大廳等，收集比較困難，并且容易出現泄漏問題，因此一般都是就近直接排放。但隨著人們環保意識的加強，如何能夠對空調冷凝水加以高效回收利用是空調行業發展的必然趨勢。在實際工程中，回收冷凝水現在一般采用逐層、逐區域的收集，最后通過豎向立管匯集至空調冷凝水箱或其他回收裝置并加以集中利用。

當前，從中央空調冷凝水的性質來說，其利用方式主要有以下兩種：第一是利用空調冷凝水可進行綠化灌溉、作為空調冷卻塔的補水系統等，第二是可以利用空調冷凝水對空調冷凝器進行冷卻，也可作為其他工業用水的冷卻冷源等。不管如何利用空調冷凝水，首要問題是要正確的計算出空調產生的冷凝水量大小。目前，由于是研究初期，沒有專門的設計規范針對空調冷凝水量進行計算，本文將依據中央空調系統的運行設計原理，查閱相關設計手冊，并采用能耗分析軟件DeST提供的室外逐時氣象參數進行相關研究，希望能給中央空調冷凝水回收利用的相關研究人員提供一定的參考依據和指導意見。

1 中央空調系統冷凝水量的計算方法

中央空調系統產生的冷凝水主要來自于兩個途徑，第一是中央空調系統引進的新風產生的冷凝水，第二是空調房間人員散濕產生的冷凝水[2]。

圖1 一次回風全空氣系統夏季空氣處理過程h-d圖

圖2 風機盤管加新風系統夏季空氣處理過程h-d圖

對于第一個來源途徑，即由空調引進的新風產生的冷凝水，其中央空調系統不管是采用的一次回風全空氣系統（圖1所示），還是采用的風機盤管加新風的系統（圖2所示），其計算公式都可以采用如下公式（1）：

=ρQ·(d-d)·103（1）

式中，為冷凝水的流量，kg/h；Q為房間新風量m/h；為新風密度，kg/m3；d為室外空氣含濕量，g/kg；d為室內空氣含濕量，g/kg。

對于第二個來源途徑，即空調房間人員散濕產生的冷凝水?？刹捎萌缦鹿剑?）：

以上兩種來源途徑所得冷凝水之和，就是舒適性中央空調系統產生的冷凝水總量。

2 模型建立與軟件模擬結果計算分析

2.1 計算模型的建立

模型建立基礎假設: 西安地區某辦公大樓，空調室內設計參數為t=26℃，φ=50%，d=10.3g/kg，人員勞動強度為輕度勞動，使用空調時間按5月15日—9月15日計算，空調系統每天運行時段為7:00—19:00，群集系數0.87。

根據GB50736—2012《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》中的西安地區室外設計氣象參數以及能耗模擬軟件DeST中的西安地區全年逐時氣象參數,分別計算并進行分析相關空氣參數變化時產生的冷凝水量變化情況[3,4]。

2.2 在設計工況下中央空調系統冷凝水產生量的計算分析

經相關暖通空調手冊可查，西安地區夏季室外設計計算參數：t=35.2℃，t=26.0℃，d=17.8g/kg。則單位體積新風量在設計工況下產生的冷凝水量為：1m3/h×1.2kg/m3×(17.8g/kg-10.3g/kg)=9g/h。

從《供熱空調設計手冊》中可查的相關數據，當設計室內溫度t=26℃，人員勞動強度為輕度勞動時，一名成年男子的散濕量為=184g/h[5,6]。按上述方法計算即可得到中央空調系統在設計工況下對應于空調間不同人員密度和人員新風量標準的單位建筑面積產生的冷凝水量圖，如圖3所示。

從圖3可以得出結論，中央空調系統產生的冷凝水量將會隨空調間人員密度和人員新風量標準的增大而增大。上述計算是在中央空調設計工況下進行的靜態分析計算，其計算結果可以作為中央空調冷凝水回收設備容量、管徑等的選擇依據，但要具體分析中央空調冷凝水回收系統的節能效益，就需要對中央空調在整個運行期產生的冷凝水量進行合理計算。

圖3 中央空調系統在設計工況下對應于空調間不同人員密度和人員新風量標準的單位建筑面積產生的冷凝水量圖

2.3 在夏季運行期中央空調系統冷凝水量模擬計算分析

根據2.2計算的中央空調系統在設計工況下冷凝水量主要取決于空調間人員密度和新風量大小的兩個因素，而在人均新風量標準確定的前提下，總新風量的大小主要取決于空調間人員密度。所以，空調間人員密度與空調運行期產生的總冷凝水量將是雙重關聯。現就中央空調系統在運行期產生的冷凝水量的影響因素從以下兩個方面進行計算分析。

2.3.1 中央空調系統在夏季運行期空調間人員密度變化對產生的冷凝水量大小的影響

空調間人員密度對中央空調系統運行期冷凝水量的影響除受人員密度影響外，另一個重要的影響因素是人員在辦公建筑的停留率。參照DB29—153—2010《西安市公共建筑節能設計標準》來計算人員停留率[7]，詳見表1。

表1 辦公建筑房間人員逐時停留率

再根據表1計算繪制出空調間不同人員密度下空調運行期冷凝水量變化曲線，如圖4所示。

圖4 空調間不同人員密度下中央空調運行期單位面積冷凝水量變化圖

空調間人員密度增加，則空調間單位面積的人員散濕量就會增大，從而導致單位面積中央空調運行期的冷凝水量增加。

2.3.2 中央空調系統在夏季運行期新風量大小對冷凝水量的影響

新風帶來的濕負荷是隨著室外氣象參數的變化而變化的，本文采用建筑能耗模擬軟件DeST的西安地區室外逐時氣象參數，通過計算得到逐時的新風含濕量d，從而計算出新風逐時濕負荷，繪制出中央空調運行期單位體積新風濕負荷逐時變化曲線如圖5所示[8]。

圖5 中央空調運行期單位體積新風濕負荷逐時變化曲線圖

圖5中逐時濕負荷的累計值即為單位體積新風量空調運行期的總濕負荷?；谶@個基礎數據，我們可以繼續研究不同新風量標準下的中央空調運行期濕負荷，即中央空調系統運行期的凝結水量。

當空調間人員密度為某一定值時，對應于不同的新風量標準，可以分別計算出相對應的人員產生的濕負荷和新風濕負荷，將兩者進行疊加，即可得到空調間不同人員密度及不同新風量標準下的中央空調運行期的單位面積冷凝水量變化圖[9]，如圖6所示。

圖6 中央空調運行期不同人員新風量標準下產生的冷凝水量隨人員密度變化曲線圖

同樣，從圖6可以得出，空調間人員密度增大，新風量標準提高，則空調間單位面積的人員散濕量也將隨之增大，中央空調運行期可利用的冷凝水量也將隨之增多。并且通過圖6，可以方便地查出西安地區辦公類建筑在給定的空調間人員密度和新風量標準下，中央空調運行期單位面積可供利用的冷凝水量。

3 結論

根據本文以上對中央空調系統產生的冷凝水量的分析計算，可以得出以下三個結論：

（1）中央空調系統產生的冷凝水量主要由新風濕負荷形成的冷凝水和空調間人員濕負荷形成的冷凝水組成；

（2）對中央空調系統在設計工況下產生的冷凝水建模，并進行靜態計算分析，其計算結果可以作為空調冷凝水回收設備容量、管徑等的選擇依據；

（3）根據能耗計算軟件DeST中的逐時氣象參數，可計算得到對應于空調間不同人員密度及不同新風量標準下的中央空調運行期冷凝水回收量，其結果可作為節能收益的衡量依據。

[1] 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,2003,33(2):117-118.

[2] 曹振華.空調系統中冷凝水作為水資源的回收利用技術研究[J].制冷與空調,2019,(5):509-512.

[3] 金聽祥,張彩榮.冷凝水在家用空調中回收利用技術的研究進展[J].低溫與超導,2016,(1):41-45.

[4] 何志豪,王龍,黃偉雄.中央空調冷凝水回收利用工程實例與分析[J].建筑節能,2008,36(12):22-24.

[5] 李景帥,董忠國.淺述商場中央空調冷凝水回收利用[J].建筑技術研究,2012,(10):62,69.

[6] 李琦,翁榮華.夏季空調冷凝水回收利用方案的實施[J].能源工程,2006,(2):59-61.

[7] 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.

[8] 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.

[9] 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[J].制冷與空調,2019,(6):617-620.

Analysis of Dynamic Change of Condensate Recovery of Central Air Conditioning System in Summer

Qian Pengbo Cao Zhenhua

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

This paper briefly introduces the characteristics and general utilization of the condensate produced by the central air conditioning system in summer. This paper calculates and analyzes the way and amount of condensate produced in the central air conditioning system. Taking the typical office buildings in Xi'an as an example, the static calculation of the condensation water produced by the central air conditioning under the design condition is carried out, and then the energy consumption analysis software DeST is used The hourly meteorological parameters in central Xi'an area are used to dynamically calculate and analyze the total amount of condensate produced by summer air conditioning during operation, which provides the relevant basis and guidance for the formulation of condensate utilization scheme of summer central air conditioning system.

Condensation water of central air conditioning; energy recovery; Dynamic variation

1671-6612（2020）06-682-04

TU831.6

A

騫鵬博（1974-），男，本科，講師，E-mail：106741438@qq.com

2020-03-06