浴室余熱回收系統(tǒng)在空氣源熱泵熱水機(jī)組上的應(yīng)用分析

何桂香　劉夢(mèng)　謝曉柔

摘 要：本課題分析了空氣源熱泵熱水機(jī)組與余熱回收系統(tǒng)的結(jié)合，運(yùn)用溫控系統(tǒng)對(duì)滿(mǎn)足溫度要求的廢水進(jìn)行回收，從而節(jié)省耗電，達(dá)到對(duì)原有空氣源熱泵熱水機(jī)組的性能優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)效益的提升。

關(guān)鍵詞：空氣源熱泵熱水機(jī)組;余熱回收;智能浴室

隨著人們生活品質(zhì)的提高以及能源需求的增加，越來(lái)越多的人們開(kāi)始使用熱泵機(jī)組提供生活熱水?？諝庠礋岜脽崴到y(tǒng)憑借節(jié)能、環(huán)保以及安全等特點(diǎn)迅速占據(jù)市場(chǎng)，在我國(guó)不同地區(qū)開(kāi)始大量使用。對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步性能優(yōu)化，提出空氣源熱泵熱水機(jī)組與余熱回收系統(tǒng)的結(jié)合，并對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，提出了一種更為經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的系統(tǒng)。

1 設(shè)計(jì)背景

工業(yè)技術(shù)飛速的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的提升，自然資源日益減少，不少能源面臨枯竭。減少能源消耗、減輕環(huán)境污染成為當(dāng)今人類(lèi)亟待克服的難題。目前，在建筑方面能源消耗巨大，據(jù)文獻(xiàn)，我國(guó)每年建筑能耗占全國(guó)總能耗近30%，城市民用建筑洗浴熱水能耗占近20%，每年在洗浴熱水的能源消耗很大。

我國(guó)采用的供應(yīng)熱水的設(shè)備主要是鍋爐。常用有燃?xì)忮仩t、燃煤鍋爐、燃油鍋爐、電熱鍋爐、太陽(yáng)能熱水器以及空氣源熱水器等幾種方式。當(dāng)前，燃?xì)?、燃煤、燃油與電熱鍋爐作為我國(guó)最主要的生活供應(yīng)熱水的方式，但此類(lèi)設(shè)備熱效率低、造成的環(huán)境污染大，不再適合可持續(xù)發(fā)展的主題。

空氣源熱泵熱水機(jī)組以其節(jié)省能耗、綠色環(huán)保、安全可靠、全天候運(yùn)行、適用范圍廣、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)得到了越來(lái)越多的青睞，成為了市場(chǎng)的潛力十分巨大熱水供應(yīng)設(shè)備。

2 空氣源熱泵熱水機(jī)組技術(shù)資料

空氣源熱泵熱水器也叫空氣能熱水器，是一種利用可再生能源的高效節(jié)能無(wú)污染的新型產(chǎn)品。它克服了太陽(yáng)能熱水器陰雨天不能工作的缺點(diǎn)，是繼燃?xì)鉄崴?、電熱水器、太?yáng)能熱水器之后的新一代生活熱水制取設(shè)備?？諝庠礋岜脽崴魇且环N高效的集散熱并轉(zhuǎn)移熱量的裝置，由壓縮機(jī)、空氣換熱器、水換熱器、膨脹和風(fēng)機(jī)等部件組成。運(yùn)用逆卡諾循環(huán)原理，通過(guò)壓縮機(jī)做功，使得工質(zhì)從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，再轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，利用這一往復(fù)循環(huán)相變過(guò)程不斷吸熱和放熱，由吸熱裝置吸取空氣中的熱量，再經(jīng)熱交換器使冷水逐步升溫，得到熱水。

空氣源熱泵工作原理圖如下所示：

3 浴室廢水余熱回收的技術(shù)資料

《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》5.1.1條規(guī)定洗浴熱水的洗浴溫度為40～45℃，經(jīng)洗浴后排放廢水的溫度仍為30～35℃，但因?yàn)橛忻l(fā)、油脂等污物，所以被直接排放，浪費(fèi)了大量可利用的熱能。大中型集中洗浴中心的洗浴廢水的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在污水排量充足、溫度穩(wěn)定、冬季需求量大、水源充足、回收方便上;還具有節(jié)約耗電、減少向大氣中排放污染物、防止觸電危險(xiǎn)、設(shè)備運(yùn)行無(wú)需專(zhuān)人值班，運(yùn)行自動(dòng)控制、安裝方便、占據(jù)空間少、一般不需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)房等顯著優(yōu)點(diǎn)。且通常安裝在室外陽(yáng)臺(tái)，屋頂?shù)?，噪聲小?/p>

余熱利用常用的設(shè)備有換熱器、氣化冷卻裝置、余熱鍋爐等。本系統(tǒng)采用換熱器設(shè)備?；厥沼酂釙r(shí)，需根據(jù)余熱種類(lèi)、排出情況、介質(zhì)溫度等進(jìn)行綜合熱效率及經(jīng)濟(jì)性分析，決定設(shè)置余熱回收設(shè)備類(lèi)型及規(guī)模。

4 浴室廢水余熱回收系統(tǒng)

該系統(tǒng)是在空氣源熱泵熱水機(jī)組的基礎(chǔ)之上添加了溫度感應(yīng)裝置、水處理器、臥式殼管水水換熱器、保溫水箱等設(shè)備以及水泵、閥門(mén)等附件。廢水中的殘?jiān)⒚l(fā)等污物經(jīng)水處理器過(guò)濾凈化，以防廢水流入臥式殼管換熱氣后對(duì)換熱器造成損壞。冷水與經(jīng)處理后的廢水經(jīng)換熱后貯存與保溫水箱。具有一定溫度的熱水經(jīng)熱水熱泵機(jī)組加熱后可供浴室使用。

5 浴室廢水余熱回收系統(tǒng)效益分析

以成都市某高校洗浴中心為例，該浴室冬季開(kāi)放時(shí)間為17：00～23：00，共6小時(shí)。冬季一月，該浴室日均用水量為37.4噸。取成都地區(qū)自來(lái)水平均水溫為10℃，余熱回收溫差按20℃考慮，余熱回收熱量計(jì)算如下：

Q=γ*c*m*△t? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：Q—余熱回收熱量;γ—因損耗而導(dǎo)致的流量系數(shù)，取0.93;c—水的定壓比熱容，取4.19kJ/Kg·℃;m—水的質(zhì)量流量，Kg/s;△t—系統(tǒng)回收余熱溫差，取20℃。能節(jié)省熱量為Q=0.93*4.19*1.73*20=135KW，成都市電價(jià)按0.49元/ kW·h計(jì)算，鍋爐熱效率按0.95計(jì)算。經(jīng)計(jì)算該浴室一月平均每日約節(jié)省電費(fèi)417.8元。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)本課題的分析，智能浴室廢水余熱回收系統(tǒng)與空氣源熱泵熱水機(jī)組相結(jié)合能夠回收廢水余熱，將余熱用于預(yù)熱冷水溫度，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，能有效地節(jié)省耗電，減小污染。

參考文獻(xiàn)

[1]封海輝、李曉虹.空氣源熱泵熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性分析[J].中國(guó)給水排水，2013，30（6）：37-41.

[2]GB50015-2003建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2009版）.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.