浴室余热回收系统在空气源热泵热水机组上的应用分析

何桂香　刘梦　谢晓柔

摘 要：本课题分析了空气源热泵热水机组与余热回收系统的结合，运用温控系统对满足温度要求的废水进行回收，从而节省耗电，达到对原有空气源热泵热水机组的性能优化、经济效益的提升。

关键词：空气源热泵热水机组;余热回收;智能浴室

随着人们生活品质的提高以及能源需求的增加，越来越多的人们开始使用热泵机组提供生活热水。空气源热泵热水系统凭借节能、环保以及安全等特点迅速占据市场，在我国不同地区开始大量使用。对该系统进行进一步性能优化，提出空气源热泵热水机组与余热回收系统的结合，并对其经济效益进行分析，提出了一种更为经济、环保的系统。

1 设计背景

工业技术飞速的发展和社会经济的提升，自然资源日益减少，不少能源面临枯竭。减少能源消耗、减轻环境污染成为当今人类亟待克服的难题。目前，在建筑方面能源消耗巨大，据文献，我国每年建筑能耗占全国总能耗近30%，城市民用建筑洗浴热水能耗占近20%，每年在洗浴热水的能源消耗很大。

我国采用的供应热水的设备主要是锅炉。常用有燃气锅炉、燃煤锅炉、燃油锅炉、电热锅炉、太阳能热水器以及空气源热水器等几种方式。当前，燃气、燃煤、燃油与电热锅炉作为我国最主要的生活供应热水的方式，但此类设备热效率低、造成的环境污染大，不再适合可持续发展的主题。

空气源热泵热水机组以其节省能耗、绿色环保、安全可靠、全天候运行、适用范围广、运行成本低等特点得到了越来越多的青睐，成为了市场的潜力十分巨大热水供应设备。

2 空气源热泵热水机组技术资料

空气源热泵热水器也叫空气能热水器，是一种利用可再生能源的高效节能无污染的新型产品。它克服了太阳能热水器阴雨天不能工作的缺点，是继燃气热水器、电热水器、太阳能热水器之后的新一代生活热水制取设备。空气源热泵热水器是一种高效的集散热并转移热量的装置，由压缩机、空气换热器、水换热器、膨胀和风机等部件组成。运用逆卡诺循环原理，通过压缩机做功，使得工质从气态变为液态，再转变为气态，利用这一往复循环相变过程不断吸热和放热，由吸热装置吸取空气中的热量，再经热交换器使冷水逐步升温，得到热水。

空气源热泵工作原理图如下所示：

3 浴室废水余热回收的技术资料

《建筑给排水设计规范》5.1.1條规定洗浴热水的洗浴温度为40～45℃，经洗浴后排放废水的温度仍为30～35℃，但因为有毛发、油脂等污物，所以被直接排放，浪费了大量可利用的热能。大中型集中洗浴中心的洗浴废水的优点体现在污水排量充足、温度稳定、冬季需求量大、水源充足、回收方便上;还具有节约耗电、减少向大气中排放污染物、防止触电危险、设备运行无需专人值班，运行自动控制、安装方便、占据空间少、一般不需要专门的机房等显著优点。且通常安装在室外阳台，屋顶等，噪声小。

余热利用常用的设备有换热器、气化冷却装置、余热锅炉等。本系统采用换热器设备。回收余热时，需根据余热种类、排出情况、介质温度等进行综合热效率及经济性分析，决定设置余热回收设备类型及规模。

4 浴室废水余热回收系统

该系统是在空气源热泵热水机组的基础之上添加了温度感应装置、水处理器、卧式壳管水水换热器、保温水箱等设备以及水泵、阀门等附件。废水中的残渣、毛发等污物经水处理器过滤净化，以防废水流入卧式壳管换热气后对换热器造成损坏。冷水与经处理后的废水经换热后贮存与保温水箱。具有一定温度的热水经热水热泵机组加热后可供浴室使用。

5 浴室废水余热回收系统效益分析

以成都市某高校洗浴中心为例，该浴室冬季开放时间为17：00～23：00，共6小时。冬季一月，该浴室日均用水量为37.4吨。取成都地区自来水平均水温为10℃，余热回收温差按20℃考虑，余热回收热量计算如下：

Q=γ*c*m*△t                （1）

式中：Q—余热回收热量;γ—因损耗而导致的流量系数，取0.93;c—水的定压比热容，取4.19kJ/Kg·℃;m—水的质量流量，Kg/s;△t—系统回收余热温差，取20℃。能节省热量为Q=0.93*4.19*1.73*20=135KW，成都市电价按0.49元/ kW·h计算，锅炉热效率按0.95计算。经计算该浴室一月平均每日约节省电费417.8元。

6 结语

综上所述，经本课题的分析，智能浴室废水余热回收系统与空气源热泵热水机组相结合能够回收废水余热，将余热用于预热冷水温度，具有可观的经济效益，能有效地节省耗电，减小污染。

参考文献

[1]封海辉、李晓虹.空气源热泵热水系统设计与经济性分析[J].中国给水排水，2013，30（6）：37-41.

[2]GB50015-2003建筑给水排水设计规范（2009版）.北京：中国计划出版社，2009.