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摘 要:水资源短缺已经成为全球性话题。目前对建筑空调系统冷凝水与冷却水的处理方式大多是直接排掉,不仅造成了水资源的浪费,还对环境造成一定的污染。本文通过理论与实践相结合的方法对冷凝水和冷却水的水质、水量及其回收利用技术进行了综合研究,并对其进行经济效益和利用潜力分析,以期达到回收再利用、减少污水外排量和节约水资源的目的。
关键词:空调冷凝水;再利用;水量回收利用技术
1.建筑空调系统冷凝水特性分析
1.1 冷凝水特点
(1)温度低
由于室内机组换热管的表面温度通常是7~12℃,与空气进行热湿交换时,存在显热、湿交换和潜热的交换,风机盘管或空调机组产生的冷凝水温度通常在10~15℃之间,其带有大量的余冷,可以作为辅助冷源加以利用,不但节水而且节能。
(2)收集点分散
空调冷凝水主要产生于空调机房的表冷器和空调房间的风机盘管。大型建筑特别是公共建筑,由于各层的使用功能不同,空调机房布置的比较分散,故风机盘管分布在不同的房间或者不同的区域。因此,空调冷凝水的收集点十分分散。因此,对冷凝水回收系统的管网进行合理布置是冷凝水回收利用的一大难点。
(3)成分复杂
从空调冷凝水的形成分析来看,它是空气中的水蒸气冷凝形成的,产生时是干净并且不含杂质的,理论上应该是纯净水。但是实际上,冷凝水常常受到两方面的污染:一方面来自空气,空气中除含有干空气与水蒸气之外,还含有细菌、病毒、灰尘等有害物质,水蒸气在冷凝时会把这些有害物质带到冷凝水中去,所以空气的受污染程度越大,冷凝水中有害物质含量也就越多;另一方面来自收集冷凝水的凝水盘和空调风系统,由于长期处于比较潮湿的状态,凝水盘上滋生着大量细菌,同时还聚集着很多灰尘,尤其是空调风系统的过滤效率低时,停留在凝水盘上的灰尘会更多。因此,冷凝水是受到一定程度污染的,这也是空调冷凝水没有直接利用的一大原因。因此,通常冷凝水应经过简单消毒装置处理后再回收。
1.2 冷凝水水质与处理工艺
空调冷凝水的水质是影响冷凝水再利用的重要因素,经研究发现,空调冷凝水的硬度很低,属于软水,是优质的水资源。冷凝水的各项水质指标均达到了城市杂用水的水质标准。根据回收利用用途的不同,选用相应的水质标准。当回收利用用途为建筑杂用水或者城市杂用水时,出水水质应满足《城市污水再生利用 城市杂用水》的相关规定;当回收利用用途为冷却塔补充水时,由于我国尚未制定出循环冷却水的水质标准,出水水质可以按照《工业循环冷却水处理设计规范》中的相关规定来执行。
2.建筑空调系统冷凝水的回收利用技术研究
空调冷凝水的回收利用技术分为两大类:一类是将其作为非常规水资源进行利用;由于冷凝水的温度在10~15℃之间,另一类是直接利用它的冷量。本文将从这两个方面展开分别进行论述。
2.1 冷凝水作为水资源的回收利用技术
(1)用于冲厕
冲厕用水一般用水量大而稳定,并且其对水质要求很低。冷凝水的水质良好,满足表冲厕用水的相关指标要求。因此,冲厕是冷凝水利用的良好途径,具体利用方法为:将空调冷凝水通过冷凝水立管集中收集到地下室,再通过提升泵送往各楼层冲厕。
(2)用于冷却塔补水
对于设有冷却塔的中央空调系统,冷却塔每天都会消耗大量的自来水,而中央空调冷凝水具有温度低、含盐量低、杂质少、产量大的特点。冷凝水的水质良好,满足冷却塔补水的相关指标要求,非常适合用于冷却塔补水。另外,冷凝水的温度通常为10~15℃,这远远低于冷却塔的回水温度32℃,将其回用于冷却塔将会提高冷却塔的冷却能力和制冷机组的运行效率,并且能够降低电耗。
(3)用于绿化灌溉
城市建设有向生态化方向发展的趋势,致使城市绿化面积的大幅度增长,伴随而来的是绿化用水量的显著上升。对于这种情况,我们可以采用空调冷凝水用来灌溉绿地。冷凝水的水质完全满足绿化灌溉用水的水质标准,不需要进行水处理。冷凝水用于绿地灌溉便于敷设管道,投资小。整个回收装置仅需投资储水设备、管道和阀门等,既经济又简单。对于冷凝水集中收集的空调系统来说,将冷凝水集中收集到储水设备用于绿化灌溉即可。空调冷凝水的储存可以直接利用现有的雨水储存设备。
(4)用作景观用水
水景可以创造出优美的环境和宜人的气氛,近年来被广泛地用在公共建筑和居住小区内,但其用水量不容忽视,也是冷凝水利用的理想对象,用过的池水还可以浇灌周边的草坪和绿地等,因此建议建筑设计时,考虑将景观设计与冷凝水利用综合起来。
(5)用于补充地下水
地下水是极其宝贵的水资源,在以地下水作为水资源的北方地区及沿海的缺水城市,由于长期开采地下水,导致地下水水位逐年下降并形成大面积的地下水降落漏斗。利用空调冷凝水补充地下水可以调蓄地下水量,改善生态环境,防止地面下沉及海水倒灌。
(6)用作工业冷却用水
对于工业园内安有中央空调系统的建筑,如果冷凝水产生量大,建筑周围建有需要冷却的工业设备,可以将冷凝水直接用作工业冷却水。将空调冷凝水收集起来冷却小型工业设备,既省去了设置冷却塔又降低了投资,具有很好的经济效益。
2.2 利用冷凝水冷量的回收利用技术
(1)用于冷却高温冷却水
将空调冷凝水集中收集到储水箱,并将其置于冷却塔之前。这样,就可把冷凝水送入到制冷循环环节,高温冷却水通过冷凝水储水箱即可降温,冷凝水起到了辅助性冷源的作用。不仅减少了自来水用水量,而且分担了冷却塔的部分冷却任务。
(2)用于冷却新风
对于新风系统来说,假设风机直接从室外抽取新风,送风温度通常为室外温度,一般较高。如果设计方案将冷凝水用于冷却新风,可以充分利用其冷量,促使送风温度下降,达到节能的效果。
(3)用于冷却风冷型空调的冷凝器
在风冷型空调器中,冷凝器的散热效果直接关系着空调的制冷效果。然而,环境温度又制约着冷凝器的散热效果,环境温度越低,散热效果越好。将空调冷凝水收集起来并喷淋到冷凝器表面,低温的空调冷凝水蒸发会吸收冷凝器的热量并加强冷凝器的热交换,从而增加了风冷型冷凝器的散热效果,提高了空调器的制冷效果。
空调冷凝水冷却冷凝器有以下两个方案:
①将空调冷凝水排水管直接引至室外冷凝器的顶部。这种方案需要在空调室外机的壳体顶部增设水管接孔及散水装置。优点是方法简单,几乎不需要增加设备,可以在应用于已经安装的空调上。缺点是未对冷凝水的冷量充分利用,并且未解决冷凝水的排放污染问题。
②增加小型水泵、集水箱和雾化器等装置。如图2.1所示,将空调器产生的冷凝水收集到集水箱中,然后通过小型的水泵将其提升到室外的冷凝器上方,通过雾化器将冷凝水雾化然后喷洒到冷凝器上。
这种装置的优点是充分利用了冷凝水的冷量,有效降低了冷凝器周围的温度,节能效果突出;解决了冷凝水随意排放污染的难题。缺点是增加了水泵、雾化器等设备,增加了投资;冷凝水的产生量不能保障稳定充足的供应,不能确保空调器的连续平稳运行。因此需要在集水池上增设自来水补水管,当冷凝水水位不足时及时补充自来水,当水位足够时自动切断自来水补水。
结论
本文探究了空调冷凝水作为水资源的六种具体回收利用技术:用于冲厕、冷却塔补水、绿地灌溉、景观用水、地下水补水及工业冷却水;探究了利用空调冷凝水冷量的三种具体回收利用技术:冷却高温冷却水、冷却新风和冷却风冷型空调冷凝器。本文提出的回收再利用泠凝水的方案达到了减少污水外排量和节约水资源的目的。
参考文献
[1] 林宪德. 绿色建筑[M]. 北京: 中國建筑工业出版社, 2011.
[2] 霍雅勤, 姚华军. 中国水资源危机与节水潜力分析[J]. 资源产业, 2003, 5(1):10-14.
关键词:空调冷凝水;再利用;水量回收利用技术
1.建筑空调系统冷凝水特性分析
1.1 冷凝水特点
(1)温度低
由于室内机组换热管的表面温度通常是7~12℃,与空气进行热湿交换时,存在显热、湿交换和潜热的交换,风机盘管或空调机组产生的冷凝水温度通常在10~15℃之间,其带有大量的余冷,可以作为辅助冷源加以利用,不但节水而且节能。
(2)收集点分散
空调冷凝水主要产生于空调机房的表冷器和空调房间的风机盘管。大型建筑特别是公共建筑,由于各层的使用功能不同,空调机房布置的比较分散,故风机盘管分布在不同的房间或者不同的区域。因此,空调冷凝水的收集点十分分散。因此,对冷凝水回收系统的管网进行合理布置是冷凝水回收利用的一大难点。
(3)成分复杂
从空调冷凝水的形成分析来看,它是空气中的水蒸气冷凝形成的,产生时是干净并且不含杂质的,理论上应该是纯净水。但是实际上,冷凝水常常受到两方面的污染:一方面来自空气,空气中除含有干空气与水蒸气之外,还含有细菌、病毒、灰尘等有害物质,水蒸气在冷凝时会把这些有害物质带到冷凝水中去,所以空气的受污染程度越大,冷凝水中有害物质含量也就越多;另一方面来自收集冷凝水的凝水盘和空调风系统,由于长期处于比较潮湿的状态,凝水盘上滋生着大量细菌,同时还聚集着很多灰尘,尤其是空调风系统的过滤效率低时,停留在凝水盘上的灰尘会更多。因此,冷凝水是受到一定程度污染的,这也是空调冷凝水没有直接利用的一大原因。因此,通常冷凝水应经过简单消毒装置处理后再回收。
1.2 冷凝水水质与处理工艺
空调冷凝水的水质是影响冷凝水再利用的重要因素,经研究发现,空调冷凝水的硬度很低,属于软水,是优质的水资源。冷凝水的各项水质指标均达到了城市杂用水的水质标准。根据回收利用用途的不同,选用相应的水质标准。当回收利用用途为建筑杂用水或者城市杂用水时,出水水质应满足《城市污水再生利用 城市杂用水》的相关规定;当回收利用用途为冷却塔补充水时,由于我国尚未制定出循环冷却水的水质标准,出水水质可以按照《工业循环冷却水处理设计规范》中的相关规定来执行。
2.建筑空调系统冷凝水的回收利用技术研究
空调冷凝水的回收利用技术分为两大类:一类是将其作为非常规水资源进行利用;由于冷凝水的温度在10~15℃之间,另一类是直接利用它的冷量。本文将从这两个方面展开分别进行论述。
2.1 冷凝水作为水资源的回收利用技术
(1)用于冲厕
冲厕用水一般用水量大而稳定,并且其对水质要求很低。冷凝水的水质良好,满足表冲厕用水的相关指标要求。因此,冲厕是冷凝水利用的良好途径,具体利用方法为:将空调冷凝水通过冷凝水立管集中收集到地下室,再通过提升泵送往各楼层冲厕。
(2)用于冷却塔补水
对于设有冷却塔的中央空调系统,冷却塔每天都会消耗大量的自来水,而中央空调冷凝水具有温度低、含盐量低、杂质少、产量大的特点。冷凝水的水质良好,满足冷却塔补水的相关指标要求,非常适合用于冷却塔补水。另外,冷凝水的温度通常为10~15℃,这远远低于冷却塔的回水温度32℃,将其回用于冷却塔将会提高冷却塔的冷却能力和制冷机组的运行效率,并且能够降低电耗。
(3)用于绿化灌溉
城市建设有向生态化方向发展的趋势,致使城市绿化面积的大幅度增长,伴随而来的是绿化用水量的显著上升。对于这种情况,我们可以采用空调冷凝水用来灌溉绿地。冷凝水的水质完全满足绿化灌溉用水的水质标准,不需要进行水处理。冷凝水用于绿地灌溉便于敷设管道,投资小。整个回收装置仅需投资储水设备、管道和阀门等,既经济又简单。对于冷凝水集中收集的空调系统来说,将冷凝水集中收集到储水设备用于绿化灌溉即可。空调冷凝水的储存可以直接利用现有的雨水储存设备。
(4)用作景观用水
水景可以创造出优美的环境和宜人的气氛,近年来被广泛地用在公共建筑和居住小区内,但其用水量不容忽视,也是冷凝水利用的理想对象,用过的池水还可以浇灌周边的草坪和绿地等,因此建议建筑设计时,考虑将景观设计与冷凝水利用综合起来。
(5)用于补充地下水
地下水是极其宝贵的水资源,在以地下水作为水资源的北方地区及沿海的缺水城市,由于长期开采地下水,导致地下水水位逐年下降并形成大面积的地下水降落漏斗。利用空调冷凝水补充地下水可以调蓄地下水量,改善生态环境,防止地面下沉及海水倒灌。
(6)用作工业冷却用水
对于工业园内安有中央空调系统的建筑,如果冷凝水产生量大,建筑周围建有需要冷却的工业设备,可以将冷凝水直接用作工业冷却水。将空调冷凝水收集起来冷却小型工业设备,既省去了设置冷却塔又降低了投资,具有很好的经济效益。
2.2 利用冷凝水冷量的回收利用技术
(1)用于冷却高温冷却水
将空调冷凝水集中收集到储水箱,并将其置于冷却塔之前。这样,就可把冷凝水送入到制冷循环环节,高温冷却水通过冷凝水储水箱即可降温,冷凝水起到了辅助性冷源的作用。不仅减少了自来水用水量,而且分担了冷却塔的部分冷却任务。
(2)用于冷却新风
对于新风系统来说,假设风机直接从室外抽取新风,送风温度通常为室外温度,一般较高。如果设计方案将冷凝水用于冷却新风,可以充分利用其冷量,促使送风温度下降,达到节能的效果。
(3)用于冷却风冷型空调的冷凝器
在风冷型空调器中,冷凝器的散热效果直接关系着空调的制冷效果。然而,环境温度又制约着冷凝器的散热效果,环境温度越低,散热效果越好。将空调冷凝水收集起来并喷淋到冷凝器表面,低温的空调冷凝水蒸发会吸收冷凝器的热量并加强冷凝器的热交换,从而增加了风冷型冷凝器的散热效果,提高了空调器的制冷效果。
空调冷凝水冷却冷凝器有以下两个方案:
①将空调冷凝水排水管直接引至室外冷凝器的顶部。这种方案需要在空调室外机的壳体顶部增设水管接孔及散水装置。优点是方法简单,几乎不需要增加设备,可以在应用于已经安装的空调上。缺点是未对冷凝水的冷量充分利用,并且未解决冷凝水的排放污染问题。
②增加小型水泵、集水箱和雾化器等装置。如图2.1所示,将空调器产生的冷凝水收集到集水箱中,然后通过小型的水泵将其提升到室外的冷凝器上方,通过雾化器将冷凝水雾化然后喷洒到冷凝器上。
这种装置的优点是充分利用了冷凝水的冷量,有效降低了冷凝器周围的温度,节能效果突出;解决了冷凝水随意排放污染的难题。缺点是增加了水泵、雾化器等设备,增加了投资;冷凝水的产生量不能保障稳定充足的供应,不能确保空调器的连续平稳运行。因此需要在集水池上增设自来水补水管,当冷凝水水位不足时及时补充自来水,当水位足够时自动切断自来水补水。
结论
本文探究了空调冷凝水作为水资源的六种具体回收利用技术:用于冲厕、冷却塔补水、绿地灌溉、景观用水、地下水补水及工业冷却水;探究了利用空调冷凝水冷量的三种具体回收利用技术:冷却高温冷却水、冷却新风和冷却风冷型空调冷凝器。本文提出的回收再利用泠凝水的方案达到了减少污水外排量和节约水资源的目的。
参考文献
[1] 林宪德. 绿色建筑[M]. 北京: 中國建筑工业出版社, 2011.
[2] 霍雅勤, 姚华军. 中国水资源危机与节水潜力分析[J]. 资源产业, 2003, 5(1):10-14.