节能热水器辅助装置的结构设计

秦子惠绍兴市柯桥区柯桥中学

节能热水器辅助装置的结构设计

秦子惠
绍兴市柯桥区柯桥中学

本设计研究一种节能热水器辅助装置，主要功能为将使用过的热水导入温水储存槽，对出水管内冷水进行加热。该装置主要结构包括：排水阀、出水管、带滤网的穿孔平台、热交换器、温水储存槽、溢流排水管、进水管、水管。本设计，安装有热交换器，利用温水储存槽内的热废水对水管内冷水进行加热；安装有带滤网的穿孔平台，热废水经过滤去掉杂质后进入温水储存槽；水管采用连续U形结构，充分利用温水储存槽内的空间，并有效提高加热的效果。

热水器；装置；设计

一、背景与发展现状

资料显示，我国煤炭、石油、天然气人均剩余可采储量分别只有世界平均水平的58.6%、7.69%和7.05%。2014年我国创造的所占世界GDP总量比例也将达到近五分之一，却消耗了相当于全球总产量30%的主要能源和原材料。我国单位GDP的能源、原材料和水资源消耗大大高于世界平均水平，万元GDP能耗是世界平均水平的3.4倍，因此“节约能源、循环利用”已成共识。

目前，随着人民生活水平的提高和居住环境的改善，家用热水器的使用已非常普遍，热水器的使用需要消耗较多的能量，而使用过的热废水直接被排放到下水道，浪费了大量的热量，如果能够利用这些热废水对水管内的水进行加热，提高在进入热水器之前的水温，可以节省加热的时间，同时又可以减少热水器的能量消耗，节省电能和燃气，因此提出了一种节能热水器辅助装置的设计思路，以达到节能的目的。

二、节能热水辅助装置的设计思路

本设计的节能热水器辅助装置主要由排水阀（1），出水管（2），带滤网的穿孔平台（3），热交换器（4），温水储存槽（5），溢流排水管（6），进水管（7），水管（8）等构成。其中，排水阀安装在温水储存槽底部右侧；出水管及进水管分别安装在温水储存槽两侧；水管连接进水管和出水管，安装在温水储存槽内部，温水储存槽内水管为连续U形结构；所述带滤网的穿孔平台安装在温水储存槽的上方，其面板四角处带整列孔；热交换器安装在温水储存槽内部，包含在所述水管外围；溢流排水管安装在温水储存槽顶部左侧，溢流排水管为L形结构，溢流排水管底端接近温水储存槽的底部。

节能热水器辅助装置结构如下图所示：

图1　节能热水器辅助装置的简图

本设计的一些结构的特点：

1.本设计设有有一个带滤网的穿孔平台，安装在温水储存槽的上方，其面板四角处带整列孔，使用过的热废水通过滤网，将热废水的杂质隔离在外部，防止对温水储存槽内水管、水阀等造成堵塞。

2.在温水储存槽内的水管采用U形结构，增大了在温水储存槽内的水管长度，使水管内冷水与外部热废水的接触面接加大，有利于热交换的进行，冷水从进水管进入U形水管，在水管中逐步加热，从出水管导入到热水器中。

3.本设计在温水储存槽内，安装了热交换器，包围在水管外部。热交换器，亦称为换热器，是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种应用，可以加大水管内冷水和外部热废水的热交换效率。

4.本设计在温水储存槽侧面靠近顶端处安装有一个溢流排水管，当温水储存槽内水位过高时，槽内热废水自动溢出，保持槽内水位稳定，进水口应接近温水储存槽的底部，使经过热交换后的冷水能及时排出。

5.在温水储存槽内底部安装有排水阀，通过手动排水来调节想要达到的水位，也可以用来排放清洗温水储存槽后留下来的污水。

三、节能热水辅助装置结构及具体实施方式

本设计的节能热水器辅助装置，安装时将该装置置于淋浴龙头下方，人可以踩在上面淋浴，带余温的热废水就会自动流入温水储存槽（5），温水储存槽（5）一般深度控制在80mm以内，不宜太深，该槽底部设有少量排水小孔，以方便在淋浴结束时槽内的积水能自动排尽。溢流排水管（6）的进水口应接近温水储存槽（5）的底部，使经过热交换后的冷水能及时排出，以利于上部的热水能及时进入。

当淋浴开始后，热废水会顺着人体通过带滤网的穿孔平台（3）流入温水储存槽（5）并使其满溢，这时冷水通过进水管（7）经热交换装置（4）内的U形水管道进过逐步加热后从出水管（2）流出，再直接进入热水器进行第二次加热后使用。带滤网的穿孔平台（3）为活动式结构，可以拆卸，方便清洁温水储存槽（5），并可以将冲洗后的废水通过排水阀（1）排出。

图2　节能热水器辅助装置工作示意图

四、结论

设计研究的内容来自于现实生活，涉及到千家万户，具体实施时只需对热水器管道作适当的改进，无需动力和其它加热装置，投入小且节能效果明显。在外观和具体与浴室的相互协调上作进一步的优化设计，推广应用后，以每次淋浴后节约20%的热量计算，总体所节约的燃气能源是非常可观的。国家最近提出要大力发展循环经济，从根本上改变高消耗的状况。要开发和完善资源循环利用的技术和工艺，建立废弃资源的回收和供应体制，实现资源循环利用，同时开发废弃物再利用技术，因此，本设计研究的推广应用具有较高的经济和社会效益。