基于Arduino的空調冷凝水處理裝置研制

摘" 要：針對當前空調的普遍使用以及空調使用后產生的冷凝水無法及時處理會對環境以及道路造成影響的問題，設計一種基于Arduino的空調冷凝水處理裝置。此裝置由3部分組成，分別為收集部分、控制部分和處理部分。收集部分集成水泵和水位傳感器，控制部分集成開發板、電池和顯示屏，處理部分集成霧化片和水位傳感器。其中當收集部分水位大于容器50%時，水泵會將收集部分的水泵入處理部分當中，同時當處理部分水位大于容器25%時，霧化片將冷凝水處理成水霧，不僅對冷凝水進行有效處理，還可以對空調室外機進行降溫。因此該裝置在節能和環保方面上具有重要意義。

關鍵詞：空調冷凝水;Arduino;節能;環保;傳感器

中圖分類號：TB472" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）11-0049-04

Abstract： Aiming at the widespread use of air conditioners at present and the problem that the condensed water produced by air conditioners cannot be treated in time， which will affect the environment and roads， an air conditioner condensed water treatment device based on Arduino is designed. The device consists of three parts， namely， a collection part， a control part and a processing part. The collection part integrates water pump and water level sensor， the control part integrates development board， battery and display， and the processing part integrates atomizing sheet and water level sensor. When the water level in the collection part is more than 50% of the container， the water pump will pump the water in the collection part into the treatment part; at the same time， when the water level in the treatment part is more than 25% of the container， the atomizing sheet will treat the condensed water into water mist， which not only effectively treats the condensed water， but also cools the air conditioning fan. Therefore， the device is of great significance in energy saving and energy saving.

Keywords： air conditioning condensate; Arduino; energy conservation; environmental protection; sensors

隨著家用空調設備的普及，空調使用過程中會產生冷凝水，通常通過排水管排出室外。然而，直接排放冷凝水可能帶來噪音、環境污染和資源未有效利用等問題，且在特殊場所可能影響空調使用。目前，解決冷凝水無排放問題普遍采用2種方式：一種是收集冷凝水到帶加熱器的處理器中蒸發;另一種是將冷凝水霧化后噴向冷凝器，雖能避免排放并提高效率，但系統結構復雜、占用空間大且需額外能耗。同時空調中集合冷凝水的凝水盤是空調中最臟的地方，聚集著大量的細菌和灰塵，凝水盤中出來的冷凝水，如果不經過處理直接蒸發，再排放到空氣中，容易對空氣造成污染。另外，空調的冷凝水是一滴一滴產生的，這樣凝水盤中冷凝水的量就比較少，容易使冷凝水不斷地流入蒸發水簾裝置的某一位置上，造成蒸發水簾裝置蒸發面積小的問題。為了解決以上問題，設計了一種基于Arduino的空調冷凝水處理裝置，不僅可以對空調冷凝水進行有效處理，還不增加額外的能量消耗。

Arduino單片機的應用比較廣泛，在工業、農業以及交通等方面都有所應用。例如，當前園林中存在的噴灌設備位置固定導致噴灑面積不能完全滿足不同地形噴灌需求的問題，內蒙古電子信息職業技術學院研究了一種基于Arduino的智能噴頭，實現了噴頭可隨著綠化邊界不同而覆蓋不同的噴灌面積[1]。河源職業技術學院利用兩塊Arduino控制板分別控制藥物噴灑車底盤的運動和藥物噴灑模塊的動作設計了一款基于SLAM技術的智能藥物噴灑小車[2]。沈陽航空航天大學設計了家庭的廢水回收和利用系統[3]，解決了家庭廢水的回收問題。

對于空調冷凝水的處理也是一個亟待解決的問題，在船上可以將船用空調冷凝水用于廁所沖洗系統，能夠節省淡水資源、減輕船舶海水淡化的負擔，有效提升船舶航行期間的自持力[4]。貴陽市水井坡地鐵站將地鐵的空調冷凝水用冷凝水回用水箱進行處理[5]。

1" 系統設計

本設計針對處理空調冷凝水的具體方法進行研究設計，選取霧化片對冷凝水進行霧化處理，將冷凝水霧化成水霧，具有降低空調外機溫度和提高空調工作效率的功能。系統主要包括5個模塊，分別為冷凝水收集模塊、冷凝水處理模塊、供電模塊、主控模塊以及顯示模塊。如圖1所示。

2" 模塊設計

冷凝水處理裝置整體設計如圖2所示。

2.1" 主控模塊

主控部分選擇Arduino單片機，此芯片負責接收水位傳感器的狀態并控制水泵和霧化片。同時完成對水泵泵水以及霧化片霧化調節工作。在所編寫的程序基礎上，給予水泵以及霧化片控制信號，使其根據規定的程序進行工作。

2.2" 冷凝水收集模塊

收集模塊是收集冷凝水的主要部位，內設有水位傳感器1和水泵。水位傳感器1時刻監控收集模塊水位狀況，并反饋給Arduino單片機，當水位超過收集模塊整體的50%時，單片機向水泵發出信號，水泵開始啟動，便會將水泵入處理模塊中。

2.3" 冷凝水處理模塊

處理模塊是處理冷凝水的核心部分，內設有水位傳感器2和霧化片。水位傳感器2監控處理模塊水位狀況，同時也反饋給Arduino單片機。當水位超過處理模塊的25%時，單片機會向霧化片傳達信息，霧化片開啟霧化功能，將冷凝水處理為水霧。與此同時，當水位超過處理模塊整體的75%時，單片機向水泵發出信號，水泵停止泵水，此時沒有水持續進入處理模塊內。

2.4" 顯示模塊

顯示模塊主要由LCD1602顯示屏組成，該顯示屏主要由3個部分構成，分別為水位傳感器1監控的收集模塊水位狀況、水位傳感器2監控的處理模塊水位狀況以及霧化片的工作情況。此設計便于觀察裝置的工作狀況，可視化增強。

2.5" 供電模塊

供電模塊主要使用11.1 V的車模電池進行供電，由于裝置需要的電壓為5 V，電壓過低無法支撐整個裝置進行工作，電壓過高會損壞元器件甚至損壞Arduino單片機，所以我們使用了LM2596S DC可調降壓模塊，使11.1 V的電壓降到5 V。如圖3所示。

3" 工作原理

3.1" 室外機進氣原理

家用空調的進風口通常位于空調室外機的頂部或側面，負責吸入空氣。在沒有墻壁等遮擋時，空氣分別垂直于正面與側面進入空調室外機內，如圖4所示。

當外部有墻壁的遮擋時，空氣則會通過四周鉆進空調室外機內，從而空氣進入空調的方向發生了改變，裝置處于空調的側面，正好可以有效地對冷凝水進行收集，符合生活實際，如圖5所示。

3.2" 冷凝水處理裝置的工作原理

收集裝置收集空調滴落的冷凝水，冷凝水通過水泵進入處理裝置內，在處理裝置內有霧化片，可以將冷凝水變成水蒸氣，從側面的排氣口排出，此時水蒸氣汽化吸熱，使周圍的溫度降低，從而達到對空調室外機進行散熱，而內外溫差大，更有利于空調吸入空氣，也會利于空調的工作。如圖6所示。

4" 智能處理

空調冷凝水處理裝置的工作流程如圖7所示。

冷凝水收集模塊內設有傳感器，當冷凝水的體積超過50%時，便會啟動水泵，將收集模塊內的水泵入處理模塊內。冷凝水處理模塊內也設有傳感器，當模塊內的冷凝水超過75%時，會發出警告，收集模塊內的水將不會再泵入處理裝置內。當模塊內的冷凝水超過25%時，霧化片便會啟動。主控部分由可調降壓模塊、車模電池、Arduino模塊可以改變電壓值，使其適應于Arduino單片機需要的電壓值。霧化片可以將冷凝水霧化成氣體。LCD顯示屏可以顯示出收集冷凝水以及處理冷凝水的狀態。Arduino單片機可以通過程序控制整個裝置。

5" 程序代碼

空調冷凝水處理裝置的程序代碼如圖8所示。

6" 電路設計

空調冷凝水處理裝置的電路設計如圖9所示。

7" 創新性

裝置對冷凝水收集的同時，在處理裝置中將收集到的水通過霧化片，變成水蒸氣給送空調散熱，提高了空調的效率，同時也符合節能減排和綠色環保的理念。與此同時，可以解決冷凝水的腐蝕、漏水、降低空氣質量、引發電氣設備故障、空調結構損壞、能源浪費和污染環境等諸多問題。冷凝水處理裝置的設計均采取模式化設計，在便于更換、升級、換代的同時，降低了成本，符合節能減排的理念。

8" 運行效果

在節能環保方面，基于Arduino的冷凝水處理裝置解決了傳統冷凝水處理方式浪費水資源、污染環境的問題，同時實現了對冷凝水的有效收集、處理和再利用，降低空調的能耗，減輕對環境的負擔。

在自動化控制方面，基于Arduino的冷凝水處理裝置可以實現自動化控制，通過傳感器對水位等進行監測，根據實際情況來進行收集冷凝水和處理冷凝水，確保空調系統在高效率、低能耗的狀態下運行。

在低成本高效能方面，相較于傳統的制冷設備，基于Arduino的冷凝水處理裝置具有成本低、性能穩定、易于維護等優點。利用開源硬件Arduino進行開發，可以降低研發成本，提高裝置的性價比。

在安全方面，有效地對冷凝水進行處理，排除了道路安全隱患。

在利用率高方面，對于收集的冷凝水霧化成水蒸氣，對空調室外機進行散熱，解決了空調散熱慢的問題。

9" 實驗結果

該裝置成功實現了處理空調冷凝水的功能，使冷凝水霧化成水霧，避免了冷凝水的滴落，減少了周圍環境的污染以及降低附近的道路安全隱患，如圖10所示。

10" 結束語

本文提出了一種基于Arduino的空調冷凝水處理裝置，完成了冷凝水向水霧的轉化，成功實現了對于空調冷凝水的高效處理，在處理水污染領域具有一定的實用價值。系統設計簡單、成本低、實用性強，在處理空調冷凝水方面取得了良好的效果，同時具有節能環保，可視化強，成本低等優勢，可以廣泛應用于各種場合，例如居家、公共場所、實驗室和工廠等。但該裝置還存在許多不足。例如，對于收集的冷凝水量有一定的限制，水量過多則容易溢出;在雨天，雨水容易流入裝置內，從而影響對于冷凝水的監測等。這些都有待進一步研究和改進。

參考文獻：

[1] 楊寧，田磊.基于Arduino的智能噴頭研究和設計[J].物聯網技術，2024，14（6）：94-98.

[2] 周旭華，伍懿美，賴理智，等.基于SLAM技術的智能藥物噴灑小車設計[J].電子制作，2024，32（13）：23-27.

[3] 唐祖才，王路平，張晴，等.基于單片機的家庭廢水智能化回收與利用系統設計[J].電子制作，2024，32（14）：53-55.

[4] 魏文俊，朱磊，張傳崗，等.船用空調冷凝水在廁所沖洗系統的應用[J].船舶標準化工程師，2024，57（2）：37-42.

[5] 蔡思遠，黃玨，鄭介濠，等.地鐵站冷凝水回用聯合水箱的可行性探究[J].市政技術，2021，39（9）：93-96.