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

Abstract：A formula method for the calculated theoretical values of condensed water quantity is presented. Drawing a conclusion about the relative error between theoretical and actual average value of condensed water through experiments， and verifying the convenience and reliability of theoretical values of condensed water quantity by the formula methodWe analyzed the generant quantity of condensed water and cooling capacity during the operation of household air-conditioner， and the change of energy consumption andcooling capacity of air-conditioner after condensed water cooling condenser.

Keywords：household air-conditioner，formula method，theoretical quantity of condensed water，Actual quantity of condensed water，Condensed water temperature.

前言

隨著我國經(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

1.1 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。

1.2 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]

2.冷凝水理論產(chǎn)生量與實(shí)際產(chǎn)生量

2.1 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3.4，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)檢測送風(fēng)量為500 m3/h。本實(shí)驗(yàn)空調(diào)房間無獨(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)測試?yán)淠畬?shí)際產(chǎn)生量。

2.2 冷凝水理論產(chǎn)生量計(jì)算

以11：30所測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，室內(nèi)回風(fēng)溫度 為26.6℃，相對(duì)濕度 為79.4%，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

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)1607.38g/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678.78g/h。

2.3 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)測量一次，測試結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，測試時(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1.29%?？梢?，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。

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

3.1 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)781.95W，最小為60.15W。

分別為233.47W和2007.56W，由此得到不使用冷凝

水冷卻冷凝器條件下散熱量分別為1027.28W和8833.26W。此時(shí)兩個(gè)測試點(diǎn)汽化潛熱散熱量為60.15W和781.95W，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60.15/1027.28=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781.95/8833.26=9%。

3.2 冷凝水水溫冷卻冷凝器效果分析

根據(jù)測試得不同時(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)18.4℃，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

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]，由測試出冷凝水水溫最高為25.5℃，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

效利用冷凝水的產(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。

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678.78g/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3.51～3.54。

參考文獻(xiàn)

[1] 周西華、梁茵、王小毛、周令昌.飽和水蒸汽分壓力經(jīng)驗(yàn)公式的比較[J]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007.26（3）：331-333

[2] 姬利明、祁影霞、歐陽心萍.家用空調(diào)冷凝水節(jié)能利用探討[J].制冷技術(shù)，2011，39（5）：53-56

[3] 徐博.冷凝水冷卻冷凝器節(jié)能效果的理論分析與實(shí)驗(yàn)[C]. 陳江平.中國制冷學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2009

_____________________

【文章編號(hào)】1627-6868（2017）05-0076-03

【作者簡介】陳艷秋（1989-），女，江蘇連云港人，漢族，碩士研究生，主要從事建筑節(jié)能，可再生能源建筑應(yīng)用等工作。龔紅衛(wèi)，南京工業(yè)大學(xué)城建學(xué)院，碩士生導(dǎo)師。

【基金項(xiàng)目】江蘇省2013年度省建設(shè)系統(tǒng)科技項(xiàng)目（2013JH16）。