空調(diào)冷凝水回收利用計(jì)算方法及節(jié)能分析

空調(diào)冷凝水回收利用計(jì)算方法及節(jié)能分析空調(diào)冷凝水回收利用計(jì)算方法及節(jié)能分析空調(diào)冷凝水回收利用計(jì)算方法及節(jié)能分析資料僅供參考文件編號(hào)：2022年4月空調(diào)冷凝水回收利用計(jì)算方法及節(jié)能分析版本號(hào)：A修改號(hào)：1頁(yè)次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：空調(diào)冷凝水回收利用計(jì)算方法及節(jié)能分析摘要：提出采用公式法計(jì)算冷凝水理論產(chǎn)生量，并通過實(shí)驗(yàn)得出理論產(chǎn)生平均值與冷凝水的實(shí)際產(chǎn)生平均值的相對(duì)誤差，驗(yàn)證了公式法計(jì)算冷凝水理論產(chǎn)生量的快速可靠性。分析了家用空調(diào)器在運(yùn)行時(shí)冷凝水的產(chǎn)生量和水溫冷卻冷凝器后空調(diào)器的節(jié)能效果變化。關(guān)鍵詞：冷凝水；產(chǎn)生量；公式法；節(jié)能效果前言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進(jìn)，小高層和高層建筑的不斷涌現(xiàn)，家用空調(diào)利用數(shù)量急劇增加，大多數(shù)家用空調(diào)所產(chǎn)生的冷凝水采用隨意排放方式，既造成環(huán)境污染和生活不便，也浪費(fèi)了冷凝水產(chǎn)生的冷量和水量。由空氣調(diào)節(jié)原理可知，當(dāng)空氣流過空調(diào)蒸發(fā)器時(shí)，其表面溫度低于空氣露點(diǎn)溫度，就會(huì)產(chǎn)生冷凝水。目前，有研究者對(duì)冷凝水回收再利用提出了多種方法，然而對(duì)冷凝水理論產(chǎn)生量的計(jì)算，大部分的計(jì)算方法均通過假定或者設(shè)計(jì)的狀態(tài)參數(shù)并采用查焓濕圖，增加了數(shù)據(jù)處理的人為誤差可能性。本文對(duì)某一臺(tái)家用空調(diào)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，通過所測(cè)得的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)采用公式法計(jì)算冷凝水理論產(chǎn)生量，并測(cè)得家用空調(diào)器運(yùn)行時(shí)冷凝水實(shí)際產(chǎn)生量，驗(yàn)證公式法計(jì)算冷凝水理論產(chǎn)生量的可靠性，且通過測(cè)得的實(shí)際冷凝水產(chǎn)生量的水量和冷量分析其可回收利用的價(jià)值。1.冷凝水產(chǎn)生量計(jì)算方法查焓濕圖法在對(duì)冷凝水理論產(chǎn)生量的計(jì)算研究中，很多研究者均采用通過溫濕度查焓濕圖得到其狀態(tài)參數(shù)下空氣的含濕量，其室內(nèi)空氣狀態(tài)參數(shù)按空調(diào)房室內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選取，而室外狀態(tài)參數(shù)按當(dāng)?shù)厥彝饪諝庠O(shè)計(jì)參數(shù)選取，通過室內(nèi)（回風(fēng)）和室外（新風(fēng)）溫濕度查焓濕圖得到回風(fēng)和新風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)下空氣的含濕量，將新風(fēng)與回風(fēng)按比例混合確定回風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，根據(jù)機(jī)器的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，進(jìn)而計(jì)算出空調(diào)器冷凝水理論產(chǎn)生量。而在查焓濕圖過程中增加了人為誤差，且用設(shè)計(jì)狀態(tài)參數(shù)最終得到的冷凝水理論產(chǎn)生量與空調(diào)器在實(shí)際運(yùn)行中所產(chǎn)生的冷凝水量有很大的誤差，因?yàn)榭照{(diào)器在實(shí)際運(yùn)行中，新風(fēng)、回風(fēng)等各點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)是變化的，則冷凝水理論產(chǎn)生量也在變化。當(dāng)有多組各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)通過查焓濕圖方法計(jì)算冷凝水理論產(chǎn)生量時(shí)，將耗費(fèi)計(jì)算人員大量的時(shí)間。針對(duì)查焓濕圖法計(jì)算冷凝水理論產(chǎn)生量存在的誤差及耗時(shí)的缺陷，提出通過測(cè)量空氣狀態(tài)參數(shù)，采用快速計(jì)算冷凝水理論產(chǎn)生量的公式法。公式法單純的求濕空氣的狀態(tài)參數(shù)用公式計(jì)算即可滿足要求，而戈夫-格雷奇公式是國(guó)內(nèi)外常用且最為準(zhǔn)確[1]，采用常用求飽和水蒸汽分壓力經(jīng)驗(yàn)公式，通過所測(cè)得的回風(fēng)（室內(nèi)）、新風(fēng)（室外）及送風(fēng)溫度計(jì)算出各自溫度下飽和水蒸氣分壓力，再結(jié)合其相對(duì)濕度計(jì)算出其含濕量：，從而得到冷凝水生成量。戈夫-格雷奇（Goff-Gratch）公式[1]當(dāng)T>時(shí)當(dāng)T<時(shí)（公式中單位為）2.冷凝水理論產(chǎn)生量與實(shí)際產(chǎn)生量實(shí)驗(yàn)對(duì)象本文以KFR-50LW/（50520）Aa-2型空調(diào)器為實(shí)驗(yàn)對(duì)象（額定制冷量為5200W，標(biāo)準(zhǔn)制冷功率為1530W，能效比為，循環(huán)風(fēng)量為930m3/h）?？照{(diào)設(shè)定26℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，風(fēng)速模式選定低速運(yùn)行，經(jīng)檢測(cè)送風(fēng)量為500m3/h。本實(shí)驗(yàn)空調(diào)房間無(wú)獨(dú)立的新風(fēng)系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)期間，門窗均為關(guān)閉狀態(tài)，室內(nèi)新風(fēng)主要通過門窗縫隙進(jìn)入室內(nèi)，新風(fēng)量按送風(fēng)量q的10%計(jì)算，即。實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)間從上午10：30到下午5：30，每隔一小時(shí)記錄一次數(shù)據(jù)，同時(shí)測(cè)試?yán)淠畬?shí)際產(chǎn)生量。冷凝水理論產(chǎn)生量計(jì)算以11：30所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，室內(nèi)回風(fēng)溫度為℃，相對(duì)濕度為%，利用戈夫-格雷奇公式計(jì)算得出飽和水蒸汽分壓力，含濕量。同理，可通過送風(fēng)與新風(fēng)所測(cè)得的溫濕度狀態(tài)參數(shù)下的含濕量分別為、?；旌宵c(diǎn)含濕量，式中為回風(fēng)量，=500-50=450m3/h。冷凝水生產(chǎn)量為：，式中為參與混合循環(huán)的空氣總質(zhì)量（kg），取，。通過前面計(jì)算，空調(diào)冷凝水產(chǎn)生量與室內(nèi)外溫濕度、新風(fēng)比和空調(diào)自身性能參數(shù)等因素有著密切關(guān)系。對(duì)于實(shí)驗(yàn)空調(diào)房間，新風(fēng)比與送風(fēng)量未發(fā)生較大變化，通過所測(cè)試記錄的各點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)運(yùn)用Excel對(duì)冷凝水理論產(chǎn)生量進(jìn)行計(jì)算，如表1所示。從表1中可知，冷凝水量隨著時(shí)間的變化由少到多，再由多到少，在14：30時(shí)間點(diǎn)上冷凝水量最多，高達(dá)h，從10：30到17：30時(shí)間段內(nèi)冷凝水量實(shí)驗(yàn)計(jì)算平均值為h。冷凝水理論產(chǎn)生量與實(shí)際產(chǎn)生量對(duì)比分析冷凝水實(shí)際產(chǎn)生量每隔一小時(shí)測(cè)量一次，測(cè)試結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，測(cè)試時(shí)間段內(nèi)，冷凝水實(shí)際產(chǎn)生量由少到多，再由多到少，與公式法計(jì)算的冷凝水理論產(chǎn)生量變化趨勢(shì)基本一致，冷凝水實(shí)際產(chǎn)生量平均值為670g/h，與冷凝水理論產(chǎn)生量平均值相對(duì)誤差為%。可見，通過飽和水蒸汽分壓力公式計(jì)算得出含濕量，從而得出的冷凝水理論產(chǎn)生量與實(shí)際產(chǎn)生量基本相等，利用excel采用公式法既減少查焓濕圖方法所增加的人為誤差，也能提高數(shù)據(jù)處理效率，節(jié)省計(jì)算時(shí)間。圖1不同時(shí)間段下冷凝水實(shí)際產(chǎn)生量3.冷凝水冷卻冷凝器效果分析冷凝器常見的冷卻方式有：水冷、風(fēng)冷和蒸發(fā)式冷卻。一般家用空調(diào)多數(shù)采用風(fēng)冷式，但蒸發(fā)冷卻的傳熱系數(shù)更高，且在通過情況下，冷凝器能蒸發(fā)的水量遠(yuǎn)大于空調(diào)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的冷凝水量[2]，使用冷凝水冷卻冷凝器時(shí)，會(huì)形成蒸發(fā)式和風(fēng)冷式的混合冷卻方式，因有水的汽化潛熱的影響，這種混合式的傳熱效果應(yīng)高于單一的風(fēng)冷式冷卻。在冷凝器其他條件不變的情況下，冷凝水產(chǎn)生量和水溫對(duì)冷卻冷凝器有著重要影響。利用冷凝水直接冷卻冷凝器，冷凝器散熱量理論上有兩部分組成：一部分是冷凝水汽化潛熱的散熱量，另一部分為空氣所帶走的熱量。以本例空調(diào)為例，用冷凝水冷卻冷凝器，，式中為冷凝水汽化潛熱的散熱量，W；為不同時(shí)間點(diǎn)所測(cè)得的冷凝水量，g/h；為不同溫度下水的汽化潛熱，J/g。冷凝水產(chǎn)生量冷卻冷凝器效果分析因冷凝器能蒸發(fā)的水量遠(yuǎn)大于空調(diào)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的冷凝水量，根據(jù)圖1冷凝水實(shí)際產(chǎn)生量的變化，假設(shè)不考慮冷凝水低溫水對(duì)原系統(tǒng)影響，40℃時(shí)水的汽化潛熱為2406J/g冷凝水汽化潛熱的散熱量變化如圖2，冷凝水汽化散熱量最大達(dá)，最小為。圖2不同冷凝水產(chǎn)生量的汽化潛熱散熱量分別以冷凝水實(shí)際產(chǎn)生水量最少和最多（即時(shí)間點(diǎn)11：30和14：30）為例計(jì)算冷凝水冷卻冷凝器的節(jié)能效果。制冷量：，式中為制冷量，W；為室內(nèi)回風(fēng)點(diǎn)的焓值，kJ/kg；為送風(fēng)點(diǎn)的焓值，kJ/kg。經(jīng)計(jì)算兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)下制冷量分別為和，不利用冷凝水時(shí)此空調(diào)器的能效比為，則輸入功率分別為和，由此得到不使用冷凝水冷卻冷凝器條件下散熱量分別為和。此時(shí)兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)汽化潛熱散熱量為和，若用冷凝水冷卻冷凝器，則散熱效率在冷凝水實(shí)際產(chǎn)生量最少的情況下散熱效率至少提高=6%，在冷凝水實(shí)際產(chǎn)生量最多的情況下散熱效率至少提高=9%。冷凝水水溫冷卻冷凝器效果分析根據(jù)測(cè)試得不同時(shí)間點(diǎn)冷凝水水溫見圖3。由圖3可知，冷凝水水溫最低可達(dá)℃，且冷凝水水溫越低，冷凝水汽化潛熱的散熱量越大，則用于空氣冷卻的熱量越小，冷凝器平均傳熱溫差減小，由（、分別為冷卻介質(zhì)進(jìn)出冷凝器的溫度，為冷凝溫度）可知減小則冷凝溫度降低，使得空調(diào)器壓縮機(jī)的功率減少，運(yùn)行的總功率消耗進(jìn)一步減少。而冷凝器散熱量，則冷凝器散熱量越大，制冷量越大，能效比越高。冷凝工作溫度每降低1℃，單位制冷量功耗減少3%～4%[3]，由測(cè)試出冷凝水水溫最高為℃，冷凝水最高出水溫度遠(yuǎn)小于冷凝工作溫度，即利用冷凝水水溫可使冷凝工作溫度降低，假設(shè)冷凝工作溫度降低1℃時(shí)，此空調(diào)器新的能效比?？梢姡行Ю美淠漠a(chǎn)生量和水溫，既可以提高冷凝器的散熱效率，也可以提高空調(diào)的能效比。圖3不同時(shí)間點(diǎn)冷凝水水溫4.結(jié)論通過公式法能夠快速計(jì)算出冷凝水在不同狀態(tài)點(diǎn)下的理論產(chǎn)生量，得到冷凝水理論產(chǎn)生量平均值為h，并用冷凝水實(shí)際產(chǎn)生量平均值為670g/h證明了公式法的可靠性。根據(jù)測(cè)得冷凝水實(shí)際產(chǎn)生量用于冷卻冷凝器分析，散熱效率在冷凝水產(chǎn)生量最少的情況下散熱效率至少提高6%，在冷凝水產(chǎn)生量最多的情況下散熱效率至少提高9%。冷凝水出水溫度能夠降低冷凝器的冷凝溫度，當(dāng)冷凝度降低1℃時(shí)，本實(shí)驗(yàn)空調(diào)器新的能效比提高到