空調(diào)冷凝水處理專利技術(shù)綜述

王莉娟+田璐

摘要：空調(diào)在制冷過(guò)程中換熱器溫度較低，會(huì)產(chǎn)生冷凝水，需對(duì)冷凝水進(jìn)行處理。本文分析了該空調(diào)冷凝水處理技術(shù)世界專利申請(qǐng)趨勢(shì)，并對(duì)幾種主要的冷凝水處理方式進(jìn)行分析，總結(jié)冷凝水處理技術(shù)在專利申請(qǐng)中的演進(jìn)路線，為國(guó)內(nèi)該技術(shù)的發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：冷凝水；處理；冷量回收；水封

在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空調(diào)室內(nèi)換熱器表面溫度低于室內(nèi)露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣在通過(guò)換熱器時(shí)會(huì)在蒸發(fā)器表面凝結(jié)形成水膜，稱之為凝露或結(jié)露，在空調(diào)集水盤中匯集形成冷凝水，此時(shí)需對(duì)冷凝水進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)對(duì)專利文獻(xiàn)的閱讀、梳理，在空調(diào)冷凝水處理領(lǐng)域主要涉及以下幾個(gè)方面：冷凝水收集結(jié)構(gòu)、冷凝水排出、冷量利用、增濕、水源回收與利用[1][2]。對(duì)于冷凝水排出，主要涉及三種方法：重力、水封及機(jī)械提升法。冷量利用主要涉及與冷凝器、制冷劑管、新風(fēng)進(jìn)行換熱。

1冷凝水處理專利申請(qǐng)趨勢(shì)

從20世紀(jì)中期，人們就開始著眼于對(duì)冷凝水的處理，不過(guò)申請(qǐng)量較少。直到20世紀(jì)末，對(duì)于冷凝水處理的申請(qǐng)量開始增加，在冷凝水處理領(lǐng)域，中國(guó)和日本在世界專利申請(qǐng)量中占主要地位，兩國(guó)申請(qǐng)量達(dá)世界總申請(qǐng)量的59%，尤其是中國(guó)在該領(lǐng)域申請(qǐng)量占39%，其次是美國(guó)、韓國(guó)及德國(guó)，申請(qǐng)量分別占世界專利申請(qǐng)量的19%、12%、5%。

2冷凝水處理技術(shù)發(fā)展路線

在冷凝水處理的幾種主要方式中，冷量回收占相關(guān)專利申請(qǐng)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(jié)構(gòu)相關(guān)專利文獻(xiàn)占9%，而對(duì)于冷凝水產(chǎn)生的水質(zhì)進(jìn)行回收利用的文獻(xiàn)占3%。本文重點(diǎn)介紹冷量回收和冷凝水排出兩個(gè)技術(shù)主題。

2.1冷量回收

對(duì)于冷量回收，1955年至1959年間出現(xiàn)多篇通過(guò)風(fēng)扇將冷凝水揚(yáng)起送至冷凝器對(duì)其進(jìn)行降溫的專利，如1955年最早出現(xiàn)的專利申請(qǐng)US19550500139A；在1956年的專利申請(qǐng)US19560568092A及US19560596669A中，通過(guò)在風(fēng)扇葉片外邊緣設(shè)置打水環(huán)，并在打水環(huán)上設(shè)置多個(gè)突起部將冷凝水槽中的冷凝水揚(yáng)起，效果明顯優(yōu)于單純使用風(fēng)扇。由于打水環(huán)重量較大，在1959年的專利申請(qǐng)US19560611101A中，只在每個(gè)葉片端部設(shè)置一個(gè)棍或片狀的端部，跟隨風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)將水揚(yáng)起，實(shí)現(xiàn)冷凝水與換熱器換熱進(jìn)行冷量回收。

1964年，在美國(guó)專利申請(qǐng)US19640388169A中，將壓縮機(jī)置于冷凝水集水槽中，使冷凝水為壓縮機(jī)降溫實(shí)現(xiàn)冷量回收利用。到1988年日本空調(diào)領(lǐng)域出現(xiàn)多篇采用回轉(zhuǎn)圓盤打水至冷凝器的專利文獻(xiàn)，比如大金的JP17245588A、松下的JP24010288A等，但并沒有長(zhǎng)足的進(jìn)步。而到1992年的專利文獻(xiàn)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(fā)式空氣冷卻器，對(duì)室外機(jī)的送風(fēng)進(jìn)行冷卻，在利用冷量的同時(shí)不會(huì)導(dǎo)致液體的飛濺。在1993年的專利申請(qǐng)JP7505493A中，則是在蒸發(fā)器正下方的冷媒管路上設(shè)置一個(gè)蒸發(fā)換熱器，使冷媒與冷凝水換熱。

此時(shí)中國(guó)的專利申請(qǐng)中開始出現(xiàn)冷凝水冷量回收方面的專利文獻(xiàn)，比如在1998年的專利申請(qǐng)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(jìn)行換熱；而在專利申請(qǐng)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(guó)申請(qǐng)KR20000083907A中，也是利用冷凝器將通過(guò)重力作用降落的冷凝水蒸發(fā)掉，利用了冷量的同時(shí)冷凝水汽化蒸發(fā)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(qǐng)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(qǐng)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(fā)展中，主要基于以上方式進(jìn)行小的改進(jìn)，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(yù)冷新風(fēng)，或利用冷凝水來(lái)冷卻冷媒。

2.2冷凝水排出

冷凝水的排出方式有重力式、機(jī)械提升式和水封，重力式是利用重力直接自然流出，機(jī)械提升式一般采用水泵進(jìn)行冷凝水導(dǎo)出，而水封的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)過(guò)程。

在1990年之前，冷凝水多采用通過(guò)冷凝管直接排出的方式，到1992年申請(qǐng)文件JP24804692A中出現(xiàn)了自動(dòng)排水閥，在冷凝水儲(chǔ)水器中設(shè)置一個(gè)浮球，浮球安裝在開關(guān)閥上，當(dāng)冷凝水足夠多時(shí)浮球浮起，開關(guān)打開，當(dāng)冷凝水浮力不足以支撐浮球時(shí)，開關(guān)閉合。在1993年的專利申請(qǐng)JP26695693A中記載了直接在冷凝水排出管上設(shè)置U型水封，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，當(dāng)冷凝水較多時(shí)可以順利排出，而當(dāng)冷水量較少不足以漫過(guò)水封的拐點(diǎn)，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(nèi)外空氣的作用。

1998年，中國(guó)也出現(xiàn)了采用U型水封排出冷凝水的專利申請(qǐng)CN98209623A。在2000年韓國(guó)的專利申請(qǐng)KR20000076234A中披露了通過(guò)排水泵來(lái)將冷凝水收集槽中的冷凝水排出，即機(jī)械提升法排出冷凝水。由于泵起到了開關(guān)的作用，不使用時(shí)泵關(guān)閉在一定程度上可以防止空氣逆流。為實(shí)現(xiàn)單向排水并防止水或空氣逆流，在2002年英國(guó)專利申請(qǐng)GB0224750A中，采用在排水管上設(shè)置止回閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

在2005年的專利申請(qǐng)DE102005058509A中，將U型彎管和浮球聯(lián)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(shù)發(fā)展相對(duì)完善，冷凝水也多采用此種方式排出。

3小結(jié)

由此可見，在冷凝水處理領(lǐng)域外國(guó)發(fā)展較早，我國(guó)起步較晚，但是技術(shù)與國(guó)外相差并不大。冷凝水處理研究的重點(diǎn)還是對(duì)于冷量的回收利用以及冷凝水排出過(guò)程中的密封問題。

參考文獻(xiàn)：

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

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