中央空調(diào)冷凝水回收利用可行性分析

李哲 劉乃玲

山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院

0 引言

環(huán)境問題日益突出， 伴隨著水資源的污染以及水資源較低的利用率， 都對當(dāng)今的水資源產(chǎn)生了一定的威脅。在美國， 冷凝水不再視為廢水直接排放到生活污水管道當(dāng)中， 圣安東尼奧市政府要求， 該市所有的新建商業(yè)建筑必須設(shè)計冷凝水回收[1]。目前在我國空調(diào)運行過程中產(chǎn)生的冷凝水基本處理方法是直接排放到室外 [2] 。冷凝水的無序排放會影響建筑物的外觀，造成環(huán)境污染 [3] 。而我國是一個嚴(yán)重缺水的國家， 工業(yè)用水量巨大，其冷卻水用量更是占工業(yè)總用水量的80% [4] ， 這就需要我們更加合理的使用冷卻水， 通過減少水的損失以及水資源的重復(fù)利用來降低水資源的浪費。

因此冷凝水由于相對來說產(chǎn)生量較小， 不方便收集， 容易被忽略， 但是冷凝水總結(jié)起來有以下幾大優(yōu)點： 本身屬于軟化水， 品質(zhì)高。水溫低， 有助于冷卻塔內(nèi)冷卻水降溫。 “免費水” ， 使用不花錢。

1 負(fù)荷計算

1.1 工程概況

本工程為濟南某綜合服務(wù)樓， 地下一層， 地上六層， 地下一層至三層為商場， 面積9739m2。 四至六層為辦公， 面積2972m2。 制冷機房位于地下一層。 總建筑面積12711m2， 建筑高度33.2m。頂層屋面設(shè)有冷卻塔。其中冷負(fù)荷及機組型號等參數(shù)如表1所示。

表1 綜合樓主要樓層相關(guān)參數(shù)

1.2 空調(diào)機組性能參數(shù)

查相關(guān)樣本得到BGG-230 W空調(diào)機組的性能參數(shù)， 主要參數(shù)如表2。

表2 BGG-230 W空調(diào)機組性能參數(shù)

1.3 室內(nèi)及室外設(shè)計參數(shù)

根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范， 可以查得濟南夏季室外空氣參數(shù) [5] 及室內(nèi)設(shè)計參數(shù) [6] 如表3、 表 4所示。

表3 室外空氣參數(shù)

表4 室內(nèi)參數(shù)

綜上， 將綜合樓的室內(nèi)設(shè)計參數(shù)設(shè)定為：tN =26 ℃，φN=60%。

1.4 新風(fēng)量的確定

由于房間空調(diào)器沒有獨立的新風(fēng)系統(tǒng)， 新風(fēng)主要通過門窗漏進來， 新風(fēng)量很難準(zhǔn)確確定， 選新風(fēng)比為m=20%[5]。

1.5 冷凝水量計算

由于室內(nèi)余濕量相對于余熱量很小[5]， 其熱濕比趨于無窮大， 則空氣處理過程如圖1所示。

由空氣的焓濕圖查的各狀態(tài)點的參數(shù)如下：dN =12.7 g/kg；dW =19.2 g/kg；dL =12.7 g/kg。 根據(jù)濕量平衡原理：dC =dN +m(dW -dN )=12.7+20%×(19.2-12.7)=14 g/kg。空調(diào)器冷凝水產(chǎn)生量：

式中：ρ為空氣密度，取平均值 1.2 kg/m3；G新風(fēng)為空調(diào)器總新風(fēng)量，G新風(fēng)=23000×12×20%=55200m3/h；G為空調(diào)器總風(fēng)量，G=23000×12=276000m3/h。

代入數(shù)據(jù)， 計算可以得出W=775 kg/h=0.775 t/h。

圖1 空氣處理過程

2 節(jié)省分析

2.1 節(jié)約水量

若按照每天運行 10 h，每 天產(chǎn)生凝結(jié)水量：0.775 t/h×10 h=7.75 t。夏季實際運行900 h，每 年產(chǎn)生凝結(jié)水量：0.775 t/h×900 h=697.5 t。

2.2 節(jié)省費用

自來水價格采用工業(yè)用自來水價格，由 自來水單價和污水處理費用兩部分構(gòu)成，可 查中國水價網(wǎng)得出濟南工業(yè)用水自來水單價 3.30 元 /t，污 水處理費用為1.10元/t，實 際自來水價格為4.40元/t。

每年可以節(jié)約水金額：697.5 t×4.40=3069 元，以20 年為一個使用周期，20 年可以節(jié)約水總金額為3069元×20=61380元。

3 施工成本

施工成本可以大致分為五個方面： 水箱價格， 水泵價格， 水管價格， 水管閥件及其他價格， 運行費用。

3.1 水箱與水泵

對于本工程， 對冷凝水統(tǒng)一回收后引入制冷機房的冷卻水補水箱內(nèi)， 最后經(jīng)水泵打入冷卻塔作為補水。可以與自來水補水共用同一套系統(tǒng)。從而，對于水箱以及水泵的價格問題可忽略。

3.2 水管及其他

冷凝水管一般用UPVC或鍍鋅鋼管。鍍鋅管貴，有些高層或超高層必須要采用鍍鋅鋼管； UPVC 管便宜， 但是塑料管的外徑與金屬管道不同， 導(dǎo)致保溫管和墊木的尺寸需要另行加工， 仍比鍍鋅管便宜。

實際考慮到本工程建筑高度不大， 冷凝水可能會具有一定的腐蝕性等問題， 這里采用了 UPVC 管進行計算。

管道采用 UPVC 管道， UPVC 管道單價為 10 元/m。 整個系統(tǒng)設(shè)有1根冷凝水立管， 立管約35m。 設(shè)有冷凝水干管 7 根， 每根長度約為 65m， 管道長度共有490m， 所以管道安裝費用為4900元。

3.3 水管閥件及其他

閥門和其他輔材費用約 4000元。項目的總建設(shè)投資費用即 4900+4000=8900 元，項目的投資回收期為8900÷3069=2.9 年，該綜合服務(wù)樓第三年可以收回投資費用，獲 得盈利，具 有良好的經(jīng)濟效益。

3.4 運行費用

冷凝水水質(zhì)良好，考慮運行過程中容易滋生細(xì)菌，從 而僅需要定期對其投藥消毒。由于冷卻水系統(tǒng)運行本來就是需要加入殺菌劑的，因此對于冷凝水，僅需要將其補入冷卻水系統(tǒng)，隨 著冷卻水一同處理即可，所 以本工程不需要額外投資藥劑費。折舊年限按照20 年進行計算，則 設(shè)備折舊費為：8900÷20=445 元，空調(diào)冷凝水效益費用比：(3 069-445)/445=6＞1，由此可見該項目可行。

表5 冷凝水項目建設(shè)匯總表

4 結(jié)論

綜上分析， 從節(jié)能與技術(shù)的角度來考慮， 節(jié)水措施是可行的。空調(diào)冷凝水是一種可以利用的水資源， 其雜質(zhì)少， 產(chǎn)量大， 如果單純的將其排放掉會造成一定的浪費，而冷卻塔每天卻需要補充大量的自來水。如果通過較小的改造， 將中央空調(diào)冷凝水與冷卻塔補水有機的結(jié)合起來具有一定的節(jié)能意義， 是一項利國利民的措施。盡管經(jīng)濟效益總量不大，但是對于我國這樣一個缺水國家來說卻具有深遠的意義。

參考文獻

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[2] 周蔚. 空調(diào)冷凝水回收利用技術(shù)及實踐分析[J]. 實驗室科學(xué),2011,(5):66-68.

[3] 王贊社,王芳,劉豐榕.濕熱地區(qū)家用空調(diào)冷凝水回收研究[J].暖通空調(diào),2015,(12):53-56+21.

[4] 趙順安.冷卻塔工藝原理[M]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2015.

[5] 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[6] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.