台灣是海島型的氣候,許多人來到台灣都會感受到空氣相對大陸型氣候或其他內陸地區氣候潮濕很多; 尤其夏天的時候,身體總會感到濕濕黏黏的。
氣象局統計台灣全年各月份相對濕度

台灣平地氣候平均相對濕度75%~85%左右,有的地區甚至達到90%以上。
空氣凝結水是怎樣產生的?
有時候夏天的下雨天回家時,會發現牆壁或地板磁磚濕濕的出現反潮,產生這種現地的原因是當空氣中的含水氣量相對濕度超過100%的時候,空氣中的水氣就會變成飽和水氣而出現凝結水;相對濕度Rh其實就是空氣中含水氣的濃度。
壓縮空氣中會產生冷凝水的另外一個原理是因為 “氣體可以被壓縮,但是液體無法被壓縮“;所以當任何形式的空氣壓縮機吸入一大氣壓的放置空壓機的周遭環境的空氣時,會將吸入的空氣體積壓縮成原來的 1/4 ~ 1/5 (操作壓力4~5 bar) 或 1/7~1/8 (操作壓力7~8 bar) 的時候,超過相對濕度 100% Rh時顯形的冷凝水就會產生出來!

先不討論用甚麼方式處理空壓機系統運轉後產生的壓縮空氣的冷凝水,到底哪些因素影響空壓機吸入大氣壓縮之後到其排氣口產生的冷凝水量多寡?我們簡單條列如下,也就是說只要能夠控制這些因素, 可以讓 您診所或牙技所的空壓機系統的空氣管路內的水氣減少:
- 環境溫度:環境溫度越高則空氣中的相對濕度越高,環境溫度每升高3℃,空壓機能效會降低1%;而確保環境溫度保持良好合理的相對濕度狀態,放置空壓機系統所有設備的地方有必要保持陰涼通風狀態。環境不通風會讓空壓機排放的熱風又被空壓機吸入口吸進去壓縮,空壓機被陽光曝曬則會讓隔音罩內部溫度急速上升,除了影響空壓機與乾燥機等設備零件部品使用壽命,也會讓冷凝水增加與能效下降。
- 機房環境濕度:空壓機系統設備如果放置在環境潮濕的地方 (例如:經常會排水潮濕或蒸氣排放的地方) 當然空氣中的相對濕度會變高,經過壓縮之後自然會產生較多的冷凝水;如果又鄰近酸鹼氣體排放的附近,各種設備就更容易鏽蝕與故障,壽命當然也就縮短 (例如:下圖的染整廠環境就是環境濕度與酸鹼氣體很多的不良環境)。
- 系統壓力:空壓機系統的操作壓力越高產生的冷凝水會越多 (請參考上圖)。
環境潮濕且鄰近酸鹼染劑

我們可以簡單舉一個例子來計算產生的冷凝水量:假設環境j溫度攝氏40℃、相對濕度Rh 80%、一台五馬力實際排氣量425L/min的岩田無油渦卷式空壓機在操作壓力 8 bar的條件下實際啟動運轉3小時。

425L/分鐘 x 180分鐘 =76,500L/分鐘=76.5m3/分鐘。
查上圖可以對應到76.5m3/分鐘 x 8g = 612g的冷凝水。
如何處理產生的冷凝水?
常見的機房配置

機械式處理
透過流體流動的方式產生旋風作用,以離心力將較重的水氣甩出來聚集成顯形水;例如:空氣桶的桶身是圓形的流動產生渦流、旋風分離器也是利用圓柱體產生旋風。甩聚在一起形成的冷凝水則必須在空氣桶或旋風分離器或過濾器下方設計排水口,利用手動定期排水或者自動排水裝置來排除掉冷凝水。
溫度控制處理
利用冷凍式乾燥機或者是後部冷卻器,讓壓縮過後的熱空氣透過熱交換器與環境或冷媒的冷源進行熱交換,讓壓縮空氣降溫;當壓縮空氣溫度被降低之後, 水氣就會被凝結下來,同樣也不須設計排水口與排水器將冷凝水排放,否則水還是會被流動中的壓縮空氣帶走一部分。許多乾燥機或者後部冷卻器的自動排水器沒有將球閥打開,於是冷凝水沒有被排出去,仍舊透過出口排到了現場管路中。
化學式處理
如果需要的壓縮空氣乾燥程度 (壓力露點) 低於攝氏3~5℃時,就必須採用吸附式乾燥機或膜管式乾燥器,透過吸附式乾燥機雙塔裡面的化學分子篩或者氧化鋁吸附水氣 (類似克潮靈) 或者 中空絲膜將水氣吸附排放!
上述裝置都有設計了為甚麼末端管路還是有水氣?
其實多數朋友是沒有安裝冷凍式乾燥機的,更別說是吸附式乾燥機或膜管式乾燥器;但是有一些朋友提到有空氣桶,也有冷凍式乾燥機以及定期排水,為甚麼空壓機管路在末端還是會有水氣?依據我們的經驗彙總如下,各位前輩可以檢查看看:
- 忘記排水或排水裝置故障:裝置忘記安裝排水裝置以便定期將冷凝下來的水排放掉。
- 乾燥機自動排水器的球閥忘記打開:因此冷凝下來的水沒有被排掉而帶到了空壓管路。
- 乾燥機故障或者乾燥機選形太小:乾燥機冷媒壓縮機故障或者是冷媒漏光而沒有實際處理冷凝水氣或者負荷超過選擇的乾燥機處理能力。
- 空壓機系統設備 (空壓機, 乾燥機, 空氣桶) 直接日曬:許多前輩將空壓機系統機房安排在陽台,但是卻讓設備裝置直接日曬雨淋, 冬天或許沒有問題,但是夏天可能就讓乾燥機無法處理壓縮空氣產生的冷凝水了。
- 清潔保養沒有落實:自動排水器或乾燥機都需要留意以及清潔保養,例如:乾燥機熱交換器的冷空氣吸入側有許多粉塵棉絮堵塞,造成熱交換器效能衰減而降低了冷凍乾燥能力。
- 空壓管路有洩漏:空壓管路的接頭或閥件或管子有洩漏破損時,經過一個晚上沒有在使用讓壓縮空氣流動較少,外部的水氣經過擴散作用會滲透進去管路中;早上來使用壓縮空氣時,一開始幾秒鐘會有水氣而之後整天就幾乎沒有的時候通常是管路有洩漏!
我們在這邊針對冷凍式乾燥機想提供一些較正確的觀念:
- 冷凍式乾燥機的自動排水器出口最好不要在冷空氣出口之後:市面上有一些冷凍式乾燥機將自動排水器設計在熱交換過後的空氣出口,而不是在乾燥機系統的中間 (較好的設計應該像下圖將自動排水器設計在入口與出口中間就排掉),好不容冷凝下來的水氣又會被流動中的壓縮空氣帶走。
- 留意乾燥機的環境溫度, 入氣溫度, 操作壓力的條件:很多前輩選用乾燥機僅考慮處理風量則往往會有很多問題產生;乾燥機的選型條件最先是處理風量沒錯,接下來必須考慮夏天環境溫度然有用環境溫度補正係數(產品設計的環境溫度越低能力也越低),也需要考慮乾燥機入氣溫度並用入氣溫度補正係數 (產品設計的入氣溫度越低能力越差),最後當然操作壓力越低處理能力打折也越多。我們有時候會看到入氣溫度攝氏30℃、環境溫度35℃的規格,與環境溫度可以到達45℃、入氣溫度攝氏50℃或80℃設計基礎的產品比較冷凍乾燥能力就會差很多!

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