CN106705430A - 一种洗浴废水余热回收系统 - Google Patents

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Abstract

一种洗浴废水余热回收系统，包括用于收集废水的废水池、用于加热水的热泵机组和用于储存热水的热水箱，在废水池内设有用于吸收废水热量的传热管路，所述传热管路连接至热泵机组的热源侧，使传热管路内流通的传热介质通过热泵机组将热量传递至热水箱内的水，还设有一个换热器，换热器二次侧的两端分别与自来水供水管和热水箱连接，换热器的一次侧连接在传热管路与热泵机组热源侧入口之间，使传热管路内的传热介质先经换热器将部分热量传递至自来水而降低温度，之后再输送至热泵机组的热源侧。适应热泵机组的最佳热源温度要求，并且缩小了传热介质受环境温度及热水回收量影响导致的温度变化区间，使热泵机组能够始终工作在最佳状态。

Description

一种洗浴废水余热回收系统
技术领域
本发明涉及余热回收技术，具体地说是一种洗浴废水余热回收系统。
背景技术
在公共浴池、洗浴中心等洗浴场所热水使用量非常大，大量使用过的废水直接排放造成巨大的能源浪费。为了回收废水中的热量，技术人员做了许多研究，提出了许多方案，但存在很多缺陷，使用效果不理想。
CN106152822A、CN100451478C将回收的洗浴废水过滤后输送至换热器，在换热器内完成洗浴废水和自来水的热交换，从而实现余热回收。由于洗浴废水中含有大量污垢、沐浴露、洗发露等成分，在使用过程中，水中滋生的厌氧菌在换热器管道内死亡后会附着在管道内壁上，逐渐形成一层黏滑的污垢层，导致换热器的传热效率大幅降低。而且，附着在换热器管道内的污垢层很难清除。采用水冲洗的方式清除效果有限，而化学清洗剂后很强的腐蚀性，用量掌握不当极易腐蚀换热器管道，甚至导致穿孔泄露造成用水污染。
CN202569791U先将自来水通入废水池内设置的散热片，吸收废水热量后再送人锅炉加热成所需的热水。该方式仅通过散热片使废水与自来水进行自然热交换，受自来水温度影响，换热效率较低，而且废水中的热量难以充分回收利用。
CN205243082U公开了一种节能型移动淋浴房，以废水作为热源，自来水经设置在废热水池内的废水换热器吸收废水热量，形成一级热回收。热泵机组的蒸发器设置在废热水池中，吸收热量后经冷凝器传递至一级热回收后的自来水，形成二级热回收。该方式将废水直接作为热泵机组的热源，具有以下缺陷。一是，受环境温度、洗浴用水量（水回收量）等因素影响，收集到的废水温度波动较大，环境温度较高或洗浴用水量大时，收集过程中热量损失对水温影响较少，收集到的废水温度较高，而较低的环境温度或较少的洗浴用水量则会收集到较低温度的废水，废水温度变化范围可能达到18℃左右。热泵机组通常都有一个比较适宜的热源温度区间，超出这个区间会导致热泵能效降低。一般的热泵机组不适应洗浴废水大幅度的温度变化，无法始终保持最佳工作状态，能效较低。二是，目前市场上的水源热泵设备能够适应的热源侧温度通常都比较低，一般不超过20℃，而洗浴废水温度可达到30℃以上，要适应这么高的热源温度需要对热泵机组的参数重新设计，成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种充分、高效回收洗浴废水余热，而且便于清洗的废水余热回收系统。
本发明未解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种洗浴废水余热回收系统，包括用于收集废水的废水池、用于加热水的热泵机组和用于储存热水的热水箱，在废水池内设有用于吸收废水热量的传热管路，所述传热管路连接至热泵机组的热源侧，使传热管路内流通的传热介质通过热泵机组将热量传递至热水箱内的水，还设有一个换热器，换热器二次侧的两端分别与自来水供水管和热水箱连接，换热器的一次侧连接在传热管路与热泵机组热源侧入口之间，使传热管路内的传热介质先经换热器将部分热量传递至自来水而降低温度，之后再输送至热泵机组的热源侧。
所述传热管路连接至热泵机组的热源侧，使传热介质与热泵机组的蒸发器形成热交换。
所述热水箱通过循环加热管路与热泵机组连接，使热水箱内的水经过循环加热管路与热泵机组的冷凝器形成热交换。
所述循环加热管路以及传热管路与热泵机组热源侧之间的连接管上均设有输送泵。
所述热水箱的顶部设有热水输出口。
所述换热器的二次侧与自来水供水管相连的一端还通过一个流向为从热水箱到换热器的逆止阀与热水箱连接。
所述废水池的一侧设有沿废水池高度方向延伸的废水排放通道，废水排放通道的入口设置在废水池底部，废水排放通道的出口设置在废水池上部。
所述废水池上与废水排放通道相对的一侧设有废水入口。
所述废水池的底部还设有废水排空口，该废水排空口处设有阀门。
本发明的有益效果是：传热管路内的传热介质吸收洗浴废水的热量后，先进入换热器与自来水热交换，一是降低了传热介质的温度，以适应热泵机组的最佳热源温度要求。二是与自来水换热后，缩小了传热介质受环境温度及热水回收量影响导致的温度变化区间，使热泵机组能够始终工作在最佳状态，从而提高回收系统能效。通过换热器的传热介质再进入热泵机组，通过热泵充分回收热量，实现最大化的节能效果。
更进一步的，将热水箱的热水输出口设置在其顶部，根据热水上升、冷水下降的物理学原理，自来水供水管输入的经换热器吸热后进入热水箱的水温度相对较低，会聚集在热水箱底部，而温度最高的热水会聚集在热水箱顶部。从顶部输出热水能够达到最优的效果。热水的输出依靠自来水供水管内的水压，由新供入的水迫使热水箱顶部的水通过热水输出口溢出供给用户使用。
同样，废水池内温度较高的水会聚集在上部，而温度低的水聚集在废水池底部。在废水池内设置沿其高度方向延伸的废水排放通道，使废水池底部的低温水从下端进入废水排放通道，并由水压作用从上端溢流排出，达到实时排出低温水而保留高温水以便充分回收余热的目的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是废水池的结构示意图。
图中标记：1、废水池，2、热泵机组，3、热水箱，301、热水输出口，4、传热管路，5、换热器，6、自来水供水管，7、逆止阀，8、废水排放通道，801、废水排放通道的入口，802、废水排放通道的出口，9、废水入口，10、废水排空口，11、阀门，12、输送泵，13、输送泵。
具体实施方式
以下结合附图和实施例具体说明本发明的实施方式。
如图1所示，洗浴废水余热回收系统，包括废水池1、热泵机组2、热水箱3和换热器5。废水池1用于收集洗浴过程中产生的废水，在废水池1一侧的上部设有废水入口9。洗浴废水经过简单过滤后从废水入口9流入废水池1中存储。废水池1可以设置在地面以下，上端加保温盖以防热量损失。在废水池1内设有用于吸收废水热量的传热管路4，传热管路4具有曲折的流通通道以及设置在通道外壁上的传热翅片，其结构可以采用散热片的形式。传热管路4浸没在废水中，热量逐渐透过传热管路4传递至其内部的传热介质。换热器5为常规的换热设备，实现一次侧与二次侧流通的两种流体的热交换。换热器5二次侧的两端分别与自来水供水管6和热水箱3连接，自来水供水管6输入的自来水经过换热器5后进入热水箱3。换热器5的一次侧连接在传热管路4与热泵机组2热源侧入口之间，从传热管路4流出的传热介质先从换热器5的一次侧流过，将部分热量传递至二次侧的自来水，使自身温度降低，之后再输送至热泵机组2的热源侧。废水池1内收集的废水温度根据环境温度和洗浴用水量的变化有所不同，会有一个较大的温度变化区间，传热介质在传热管路4内吸热后也同样会产生一个较大的温度变化区间。传热介质先在换热器5内与自来水进行一次热交换，传热介质温度高时，与自来水温差较大，传热速度快，传热介质温度下降幅度大，而传热介质温度低时，与自来水温差较小，传热速度慢，传热介质温度下降幅度小。因此，在经过换热器5后，传热介质的温度变化区间缩小，且温度都能下降到20℃以下。采用现有的热泵机组即可使其始终处于高能效的工作状态，无需重新设计。
热泵机组的具体结构可参考常规技术，通常具有压缩机、蒸发器、冷凝器等部件。热泵机组以传热介质为热源，由蒸发器吸收传热介质的热量后，通过冷凝器对水进行加热。释放热量后的传热介质一般可降温至10—14℃，返回传热管路4后重新吸收余热。蒸发器与传热介质的换热方式可以采用多种方式，例如，设置一个容纳传热介质的容器，蒸发器置于该容器内直接与传热介质接触。或者将蒸发器与传热介质的流通通道设置成套管的形式，内管（或外管）为蒸发器，外管（或内管）用于流通传热介质。冷凝器与水的换热方式也可以采用类似结构。热水箱3内的水采用循环逐步加热的方式，将热水箱3通过循环加热管路与热泵机组2连接，从热水箱3流出的水经过循环加热管路与热泵机组2的冷凝器热交换后，再返回到热水箱3内，如此循环直至水温满足要求，通常为40℃左右。在所述循环加热管路以及传热管路4与热泵机组2热源侧之间的连接管上均设有输送泵，图1中分别标示为12和13。
热水箱3的热水输出口301设置在其顶部，依靠自来水供水管的水压使热水从热水箱顶部输出供用户使用。输出热水的同时自来水供水管自动补水。将换热器5的二次侧与自来水供水管6相连的一端通过一个逆止阀7与热水箱3连接，逆止阀7的流向为从热水箱3到换热器5，可实现水在热水箱3与换热器5之间循环流动。
随着洗浴废水的不断收集和余热回收，废水池内的水也要不断外排。在废水池1的一侧设有废水排放通道8，该废水排放通道8沿废水池高度方向延伸，其入口在下，出口在上。废水池1底部温度较低的废水从下端进入废水排放通道8，由于废水池1内水压的作用，水沿废水排放通道8由下向上运动，并从上端的废水排放通道出口排出。废水排放通道8可以采用固定在废水池内侧壁上的管道，也可以采用隔板或隔墙在废水池一侧隔离出一个隔层作为废水排放通道。用于收集洗浴废水的废水入口9设置在废水池1一侧的上部，并与废水排放通道8相对。刚收集到的洗浴废水从废水入口9进入废水池后，由于温度相对较高，会聚集在废水池上部，与传热管路4接触进行热交换。随着热量不断向传热管路4内的传热介质转移，废水温度逐渐降低，温度较低的水逐渐下沉聚集在废水池底部，通过废水排放通道8排出。通过该方式最大限度的回收了废水中的余热，减少了热量损失。所述废水池1的底部还设有废水排空口10，该废水排空口10处设有阀门11。设备运行一段时间后，开启阀门11将废水池内的水排空，用高压喷头冲洗传热管路4即可将其清洗干净，方便而且快速。

Claims (9)

1.一种洗浴废水余热回收系统，包括用于收集废水的废水池（1）、用于加热水的热泵机组（2）和用于储存热水的热水箱（3），在废水池（1）内设有用于吸收废水热量的传热管路（4），所述传热管路（4）连接至热泵机组（2）的热源侧，使传热管路（4）内流通的传热介质通过热泵机组（2）将热量传递至热水箱（3）内的水，其特征在于：还设有一个换热器（5），换热器（5）二次侧的两端分别与自来水供水管（6）和热水箱（3）连接，换热器（5）的一次侧连接在传热管路（4）与热泵机组（2）热源侧入口之间，使传热管路（4）内的传热介质先经换热器（5）将部分热量传递至自来水而降低温度，之后再输送至热泵机组（2）的热源侧。
2.如权利要求1所述的一种洗浴废水余热回收系统，其特征在于：所述传热管路（4）连接至热泵机组（2）的热源侧，使传热介质与热泵机组（2）的蒸发器形成热交换。
3.如权利要求1所述的一种洗浴废水余热回收系统，其特征在于：所述热水箱（3）通过循环加热管路与热泵机组（2）连接，使热水箱（3）内的水经过循环加热管路与热泵机组（2）的冷凝器形成热交换。
4.如权利要求3所述的一种洗浴废水余热回收系统，其特征在于：所述循环加热管路以及传热管路（4）与热泵机组（2）热源侧之间的连接管上均设有输送泵。
5.如权利要求1所述的一种洗浴废水余热回收系统，其特征在于：所述热水箱（3）的顶部设有热水输出口（301）。
6.如权利要求1所述的一种洗浴废水余热回收系统，其特征在于：所述换热器（5）的二次侧与自来水供水管（6）相连的一端还通过一个流向为从热水箱（3）到换热器（5）的逆止阀（7）与热水箱（3）连接。
7.如权利要求1所述的一种洗浴废水余热回收系统，其特征在于：所述废水池（1）的一侧设有沿废水池高度方向延伸的废水排放通道（8），废水排放通道的入口（801）设置在废水池（1）底部，废水排放通道的出口（802）设置在废水池（1）上部。
8.如权利要求7所述的一种洗浴废水余热回收系统，其特征在于：所述废水池（1）上与废水排放通道（8）相对的一侧设有废水入口（9）。
9.如权利要求1所述的一种洗浴废水余热回收系统，其特征在于：所述废水池（1）的底部还设有废水排空口（10），该废水排空口（10）处设有阀门（11）。
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