CN111609459A - 楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，提出根据废水温度梯级利用废水热量制取生活热水，再中水利用的方法；介绍了废水双重利用系统的四种方案，主要技术路线是：冷热废水区分开收集、废水热利用于制取生活热水，最后做中水利用；废水先通过废水‑清水热交换器传热给清水，而后，做第一、二级水源热泵热水器的热源，回收低于自来水温度的废水热量；常温废水只在第二级水源热泵热水器回收热量；最终，全部废水送楼顶中水箱，做冲洗厕所用；利用生活废水的热量结合两级水源热泵热水器制取生活热水，比电热水器节能80%以上，废水利用的热量等于制热水节约的能量，废水量等于中水量等于冲洗厕所节约的水量。

Description

楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统

技术领域

本发明涉及节能、节水技术领域，具体是生活废水热能利用和做中水使用技术。

背景技术

人们生活离不开水和能源，我们喝水、洗澡、洗衣服、洗菜、冲厕所都要用水；洗澡要用热水，加热洗澡水要消耗很多能量。而我国能源和水资源紧缺，为了环境保护和可持续发展，科学利用能源，节能和节水是国家战略课题；洗澡热水节能的加热方法是用热泵热水器，比电热水器节能70%；热泵热水器能够节能，依赖给热泵蒸发器提供的热源；以热源的形式给热泵分类，有空气源和水源热泵；空气源热泵热水器，在冬季气温低时效率低，而且受结霜影响厉害；水源热泵，必须有充足的水源，因此洗浴废水正好可以作为水源热泵热水器的热源，用于制取生活热水；本申请人曾经申请了利用洗浴废水制取洗浴热水的专利（申请号： 201911225140.8，在审过程），热力分析和实验表明，在自来水温度12℃以上可以按废水与清水1:1的比例制取热水，当自来水温度低于12℃时，需要寻找新的热源补充热量或采用辅助电加热；目前节水的方法，主要是源头节水；实际提倡根据水质科学利用或者说是水品质的梯级利用更有潜力；饮用水要求等级高，但是饮用水是直接消耗的，不能重复使用；而淋浴、盥洗、洗衣的排水是可以作为中水，供冲洗厕所用；国家规定，凡建设项目都应按规定同时配套设计中水设施，属以下情况的建设项目必须配套设计建设中水设施：A、宾（旅）馆、饭店、商店、公寓、综合性服务楼及高层住宅等建筑的建筑面积在2万平方米以上；B、机关、科研单位、大专院校和大型综合性文化、体育设施的建筑面积在3万平方米以上；C、住宅小区规划人口在3万人以上（或中水回用量在750立方米/日以上）；中水利用包括中水收集系统、中水处理器、中水池、中水供给管路系统；中水收集系统包括与各家各户生活废水的连接管、生活废水收集池；但是至今，楼房的中水系统并不普及，即使做了中水利用，也没有进行废水的热回收；而在集体浴室做的洗浴废水热回收系统，与楼房的废水收集系统有很大的差别，楼房全部生活废水的热回收利用尚是新生事物；如何做到楼房千家万户的生活废水热梯级收集、热梯级利用和水品质的梯级利用及其融合，是节能和节水的新课题。

发明内容

鉴于目前楼房生活废水的中水利用系统，未开发热能回收利用；而集体洗浴废水热回收系统，移植到楼房缺乏现成技术；楼房的洗浴与洗衣废水温度不同，如何做到废水能够按温度不同的能量梯级利用也没有先例，更没有兼顾节能和节水的楼房生活废水利用方案；为此，本发明提出一种“楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统”，利用楼房生活废水作为水源热泵热水器的热源，制取生活热水，这将比电热水器节能80%以上；而回收了热量后的低温废水作为中水，用于冲洗厕所等，又可节约大量自来水水；所以，本发明的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，因为节能又节水，所以有重大的意义和应用价值。

本发明的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统的具体方案

楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，简称废水双重利用系统，包括有生活废水收集系统、废水热利用热泵制热水系统、生活热水配送系统、中水利用系统，坐便器下水管网；其特征是：所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，是收集生活废水，并按废水温度梯级利用废水热量制取生活热水，而后再作中水冲洗坐便器之用的方法；所述的生活废水收集系统，包括废水收集干管、废水总管、废水箱；所述的废水收集干管是楼房同单元收集不同层的洗浴、洗漱、洗衣废水的垂直管路；所述的废水总管，安装在底层，汇集各废水收集干管的废水，出口连接废水箱；所述的废水热利用热泵制热水系统，由废水箱、废水泵、废水-清水热交换器、第一级和第二级水源热泵热水器组成，组织有废水热利用通路和清水加热通路；所述的废水热利用通路分两段，第一段是：废水箱的废水、经废水泵、废水-清水热交换器的废水通路、第一级水源热泵热水器的蒸发器水通路，进入底层中水箱；第二段是：底层中水箱的中水，经中水泵、中水三通阀的A通路进入第二级水源热泵热水器的蒸发器水通路，而后送到楼顶中水箱；所述的废水热利用通路配置有反冲洗回路，定期冲洗第二、一级水源热泵热水器的蒸发器水通路和废水-清水热交换器的废水通路；所述的清水加热通路分两路，第一清水通路为常用清水加热通路，其流程是：自来水进口、自来水进水调节阀、废水-清水热交换器的清水通路、清水换季闸阀，第二、一级水源热泵热水器的冷凝器水通路、热水箱依序连接成的水路；第二通路为夏天用的短清水加热通路，其流程是：自来水进口、自来水进水调节阀、废水-清水热交换器的清水通路、清水旁通阀，第一级水源热泵热水器的冷凝器水通路、热水箱依序连接成的水路；如果用户的自来水压力不足，应该在清水管路上增加清水泵；所述的生活热水配系统，包括热水箱、热水泵、热水分配干管、热水循环管；热水箱的热水，经热水泵，热水上水管提升到楼顶，再经热水总管分配到热水分配干管，热水分配干管是各单元连接各住户的生活热水管路；为保证热水管网的热水温度，住户能即时用到热水，各热水分配干管下端连接热水循环管，微量循环热水经热水循环管回流到热水箱；所述的中水利用系统，包括废水过滤处理器、底层中水箱、中水泵，楼顶中水箱和用户的中水配送管网；所述的中水配送管网，是各单元的中水干管与各层住户坐便器连接的管网，中水用于冲洗厕所。

所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，其特征在于，所述的废水双重利用系统的生活废水收集系统，是生活废水冷热分开收集系统，分别收集洗浴的热废水和洗衣洗漱常温废水，除正常配置的生活废水收集干管、废水总管外，还配置有废水三通阀、热废水箱、常温废水箱，废水过滤网、或还有前级常温废水箱；所述的废水三通阀安装在废水总管的出口处；所述的废水三通阀是电动双位闸阀，废水三通阀的另外两个A、B接口，A接口与热废水箱连接，B接口与常温废水箱连接，或先与前级常温废水箱连接，前级常温废水箱的出水口与常温废水箱连接；所述的废水三通阀，自动根据安装在废水三通阀之前废水总管中的废水温度探头测定的温度高低，控制废水三通阀的阀瓣位置，当温度高于25℃时，废水导入热废水箱，当温度低于25℃时，废水先经过废水过滤网后导入常温废水箱，或前级常温废水箱；常温废水箱也称作底层中水箱，容积较大；所述的废水热利用，分为热废水利用通路和中水热利用通路，热废水利用通路是：废水箱的废水、经废水泵、废水-清水热交换器的废水通路、第一级水源热泵热水器蒸发器的水通路，进入底层中水箱；中水热利用通路是：底层中水箱的中水，中水泵、经中水三通阀的A通路进入第二级水源热泵热水器的蒸发器，而后送到楼顶中水箱；当夏天自来水温度超过22℃无需做中水的热利用时，底层中水箱的中水，经中水泵、中水三通阀的B路，送到通路楼顶中水箱。

所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，其特征在于，所述的废水双重利用系统的生活废水收集系统，是生活废水冷热分流收集系统，分别收集洗浴的热废水和洗衣等常温废水，配置有热废水总管、热废水箱、常温废水总管、废水三通阀、常温废水箱、废水过滤网，或还配置有前级常温废水箱；所述的废水三通阀，是安装在楼房各单元的生活废水收集干管的下端，废水三通阀的两个出口分别连接热废水总管、常温废水总管；热废水总管与热废水箱连接；常温废水总管的出水经废水过滤网后导入常温废水箱，或先导入前级常温废水箱，前级常温废水箱的出水口与常温废水箱连接；在废水收集干管下端距废水三通阀入口约1米处的管内安装有废水温度探头；根据废水温度探头测定的温度高低，控制废水三通阀的阀瓣位置；当温度高于25℃，则把废水导入热废水总管，当温度低于25℃，则把废水导入常温废水总管；热废水总管出口与热废水箱连接；常温废水箱也即底层中水箱，将同时接纳经过废水-清水热交换器和第二级水源热泵热水器回收了热量后的降温了的热废水。

所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，其特征在于，所述的废水双重利用系统的生活废水收集系统，是生活废水冷热分流收集系统；所述的废水冷热分流收集系统，包括有两套独立的洗浴的热废水收集管网和独立的洗衣洗漱等常温废水收集管网；所述的洗浴的热废水收集管网，包括楼房各单元连接不同层洗浴器下水的热废水收集干管，热废水总管，热废水箱；各单元的热废水收集干管的下端与底层的热废水总管连接，热废水总管的出水口与热废水箱连接；热废水收集管网把洗浴废水收集到热废水箱；所述的常温废水收集管网，包括楼房各单元连接不同层洗衣机下水接口、洗漱器下水接口的常温废水收集干管，常温废水总管，常温废水箱；各单元的常温废水收集干管的下端与底层的常温废水总管连接，常温废水总管的出水口与常温废水箱连接；常温废水箱也即底层中水箱，将同时接纳经过废水-清水热交换器和第二级水源热泵热水器回收了热量后的降温了的热废水。

所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，其特征在于，所述的废水热利用热泵制热水系统，是根据热力学第一、二定律和传热学理论，根据环境气温、自来水温度和制取生活热水的热量需求，科学组织废水热量的回收利用，注意废水温度梯级利用，注意两级热泵热水器工质的冷凝温度与蒸发温度差值的和谐性，优化系统的运行；具体是：所述的第一段热废水热利用通路是一年四季常用的基本路线；所述的第二段热废水热利用通路，是在自来水温度低于20℃后的春秋冬三季使用；废水利用的最大热量等于废水初始平均温度与4℃的温差所含的废水显热量，4℃是保证二级水源热泵热水器蒸发器不结冰的安全温度；不需要中水热量时中水直接送到楼顶中水箱，做中水利用；所述的清水加热通路的设计，是因为废水热利用通路是先去第一级水源热泵热水器的蒸发器，后去第二级水源热泵热水器的蒸发器，因此，第二级水源热泵热水器的蒸发温度要比第一级水源热泵热水器的蒸发温度低，根据两级热泵热水器的压缩比或高低温度差值的和谐原则，第二级的水源热泵热水器的冷凝温度应当要比第一级的水源热泵热水器的冷凝温度低，所以清水加热通路是：经废水-清水热交换器换热后，先进入第二级的水源热泵热水器加热，再进入第一级的水源热泵加热；在夏天，中水不进入第二级的水源热泵热水器的蒸发器，清水就应该通过清水旁通阀切换到短清水通路运行，从而减少清水泵功。

所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，其特征在于，所述的废水双重利用系统，配置有温度、流量、水位监测系统；具体是：安装有测定废水箱、热水箱的水温，第一、二级水源热泵热水器的蒸发器、冷凝器的出水温度，环境空气、自来水的温度探头；在有废水三通分流阀的系统，在三通阀前的管路内安装有来流废水温度探头；安装有热水流量计、中水流量计生活用水流量计；在废水箱、热水箱、底层中水箱、楼顶中水箱的内都安装有浮球水位计，设定最高、最低水位；根据第一级水源热泵热水器的冷凝器的热水出水温度，调整热水流量；根据第二级水源热泵热水器的蒸发器的出水温度与第一级水源热泵热水器的蒸发器冷凝器的出水温度的温度差值调整热废水与生活热水的流量比例；废水箱、热水箱的浮球水位计，上位控制控制废水泵、热水泵的开启，其下位控制废水泵、热水泵的关闭；底层中水箱浮球水位计的上位和顶层中水水箱浮球水位计的下位控制中水泵的开启，底层中水箱浮球水位计的下位、楼顶中水水箱浮球水位计的上位控制中水泵的关闭。

所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，其特征在于，所述的废水热利用通路配置有反冲洗回路，反冲洗回路的构成是：在废水箱与废水泵的管路间插入去污洗涤液管路，去污洗涤液管路上端有洗涤液添加箱和洗涤液闸阀；在废水泵的出口与废水-清水热交换器3的废水通路之间管路上安装有废水通路的第一换向闸阀，在第二级水源热泵热水器的蒸发器水通路出口与中水上水管之间的管路上安装有废水通路的第二换向闸阀，在第一换向闸阀之前的废水管路上增加一条洗涤水管路到第二水源热泵热水器的蒸发器水通路出口与第二换向闸阀之间的管路上，在洗涤水管路上安装有第三换向闸阀；在第一、二级水源热泵热水器的蒸发器水通路之间增加反冲洗连接管路，反冲洗连接管路上安装有第四换向闸阀，第一级水源热泵热水器的蒸发器水通路出口到底层中水箱的管路上安装有第五换向闸阀；在第一换向闸阀与废水-清水热交换器的废水通路之间的管路上增加一条排污水管，排污水管上安装有第六换向闸阀；当系统运行一定周期，废水热利用系统效率降低时，启动反冲洗回路，此时，第一换向闸阀、第二换向闸阀、第五换向闸阀关闭，中水泵停止运行，中水三通阀不与中水上水管连通；洗涤液闸阀、第三换向闸阀、第四换向闸阀、第六换向闸阀开通；废水泵开动；废水从废水箱与洗涤液从洗涤液添加箱、第六换向闸阀进入废水泵的进口，以后，清洗用的混合液，经洗涤水管路到、第二、一级水源热泵热水器的蒸发器水通路、废水-清水热交换器的废水通路、第六换向闸阀流出；当清洗用的混合液灌满废水热利用管路，停止废水泵，让换热器管壁内污垢溶解一段时间，而后再启动废水泵冲洗管路；

本发明的创新点主要有

1、本发明的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，首次提出了利用楼房生活废水作为水源热泵热水器的热源，制取生活热水，与电热水器相比，制取生活热水所节省的能量就是从废水中回收的热量；回收了能量的废水，又做中水冲洗厕所用，可大量节约冲厕所用的清水；如果全国普遍采用本发明的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统和废水双重利用系统，年节约的电量相当于一个三峡水电站的年发电量，节约的水相当于南水北调工程的水量。

2、本发明为了更科学地利用生活废水的热能品质，即温度高的热能品质高的热力学理论，提出依据生活废水温度不同分开收集温度较高的热废水和常温废水，并制定了热废水和常温废水的热利用方案，设计了废水热利用的两段通路，第一段热废水热利用通路、第二段中水热利用通路，使废水的能根据不同环境温度和生活热水需求的热量，提供最充分的潜在热能；废水可利用的极限热量为废水初始温度与中水通过第二级水源热泵热水器的蒸发器水通路出口的最低温度4℃的温度差值所含的显热量。

3、本发明提出了三种具体的分别收集热废水和常温废水的技术方案，第1种方案是在废水总管出口安装废水三通阀，根据下落的废水温度信号控制废水三通阀的阀片位置，把废水分流到热废水箱或常温废水箱去；第2种方案是在各单元废水收集干管的出口安装废水三通阀，根据下落的废水温度信号控制废水三通阀的阀片位置，把废水分流到热废水总管或常温废水总管，再分别导入到热废水箱和常温废水箱去；第3种方案是直接采用两套独立的热废水和独立的常温废水收集管网，通过热废水干管、热废水总管和常温废水干管、常温废水总管，把生活废水分别收集到热废水箱和常温废水箱去；第3种方案的管网成本增加些，但是废水冷热分别收集，干净利落，运行更可靠；第1种方案管网成本最低。

4、本发明采用的废水热利用热泵制热水系统，提出了清水加热通路分两路的设计方案，第一常用清水加热通路，与以往申请的专利相同；第二通路夏天用的短清水加热通路是新开辟的，使夏天清水加热回路减少清水流过水源第二热泵热水器冷凝器时的助力，节省泵功；本发明的温度、流量信号测试和自动控制系统，能根据环境温度和工况，自动选择最节能方式运行。

5、设计了简单的倾斜过滤网，把废水中杂物与废水分离，节省了废水处理器的沉淀池和杂物清除麻烦；设计有废水热利用通路配置有反冲洗回路，能长期保持废水热利用通路的换热效率。

6、本发明利用生活废水制取热水，使用废水梯度利用二级水源热泵系统，年均COP值在5.5以上，能效比高于现有其他热泵系统；与空气源热泵热水器相比，没有冬季结霜除霜、热泵效率低和供热不足的问题。

综上所述，本发明的创新，具有原创性和集成性，生活废水热能最大限度就地利用，制取生活热水，其能效比远高于其他热泵系统，技术先进；生活废水利用热能后又作为中水利用，可以节约大量水资源，实用价值高；本发明在节能和节水两方面有巨大的实用价值和广阔的市场；因此应当被授予发明专利。

附图说明

图1是本发明楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统的实施例1的主要结构示意图。

图2是本发明楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统的实施例2的主要结构示意图，特征是在废水总管的出口处安装有废水三通阀，把生活废水分开导入热废水箱或常温废水箱。

图3是本发明楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统的实施例3的主要结构示意图，特征是在生活废水干管的出口处安装有废水三通阀，把生活废水分为热废水和常温废水，分别导入热废水总管或常温废水总管。

图4是本发明楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统的实施例4的主要结构示意图，特征是采用两套热废水和常温废水收集管网，分别收集热废水和常温废水。

图5是本发明楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统的废水热利用通路的去污反冲洗回路示意图。

具体实施例

下面结合实施例及其附图，进一步说明本发明，但本发明保护的内容不仅限于此，凡是利用本发明的思路而没有实质性改进的同类目标系统，都属侵权。

实施例1，图1为本发明的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统的实施例1的实际系统示意图，实施例1的废水双重利用系统，包括有生活废水收集系统、废水热利用热泵制热水系统、生活热水配送系统、中水利用系统，坐便器下水管网；所述生活废水收集系统，包括有生活废水收集干管L3、废水总管L6、废水箱1，生活废水收集干管L3收集楼房同单元不同层的洗浴B4、洗漱A2、洗衣A3等废水，汇集到楼底层的废水总管L6，再流入废水箱1；

所述的废水热利用通路分两段，第一段热废水热利用通路L7是：废水箱1的废水、经废水泵2、废水-清水热交换器3的废水通路、第一级水源热泵热水器的蒸发器4水通路，进入底层中水箱5；第二段中水热利用通路L8是：底层中水箱5的中水，经中水泵6、中水三通阀的A通路L8进入第二级水源热泵热水器的蒸发器8水通路，而后经中水上水管L9送到楼顶中水箱9；中水箱的中水由楼顶中水总管L10，配送给各单元的中水干管L4，做中水利用；第一段热废水热利用L7通路，无论冬夏春秋，只要废水箱有废水，而需要制取生活热水，就运行；第二段热废水热利用L8通路，在自来水温度低于20℃利用，特别是冬天废水利用可以极限降温到4℃。

本发明的所述的废水热利用通路配置有反冲洗回路，详见图5，适用于所有实施例；反冲洗回路的构成是：在废水箱1与废水泵的管路间插入去污洗涤液管路，去污洗涤液管路上端有洗涤液添加箱19和洗涤液闸阀F5；在废水泵的出口与废水-清水热交换器3的废水通路之间管路上安装有废水通路的第一换向闸阀F8，在第二级水源热泵热水器的蒸发器水通路出口与中水上水管之间的管路上安装有废水通路的第二换向闸阀F10，在第一换向闸阀之前的废水管路上增加一条洗涤水管路L20到第二水源热泵热水器的蒸发器水通路出口与第二换向闸阀F10之间的管路上，在洗涤水管路L20上安装有第三换向闸阀F7；在第一、二级水源热泵热水器的蒸发器水通路之间增加反冲洗连接管路L21，反冲洗连接管路L21上安装有第四换向闸阀F11，第一级水源热泵热水器的蒸发器水通路出口到底层中水箱的管路上安装有第五换向闸阀F9；在第一换向闸阀F8与废水-清水热交换器3的废水通路之间的管路上增加一条排污水管L22，排污水管上安装有第六换向闸阀F6；当系统运行一定周期，废水热利用系统效率降低时，启动反冲洗回路，此时，第一换向闸阀F8、第二换向闸阀F10、第五换向闸阀F9关闭，中水泵停止运行，中水三通阀S2不与中水上水管连通；洗涤液闸阀F5、第三换向闸阀F7、第四换向闸阀F11、第六换向闸阀F6开通；废水泵2开动；废水从废水箱1与洗涤液从洗涤液添加箱19、第六换向闸阀F6进入废水泵2的进口，以后，清洗用的混合液，经洗涤水管路L20到、第二、一级水源热泵热水器的蒸发器水通路、废水-清水热交换器3的废水通路、第六换向闸阀F6流出；当清洗用的混合液灌满废水热利用管路，停止废水泵，让换热器管壁内污垢溶解一段时间，而后再启动废水泵冲洗管路。

所述的清水加热通路分两路，参见图1，第一清水通路L11为常用清水加热通路，其流程是：自来水进口、自来水进水调节阀F1、废水-清水热交换器3的清水通路、清水换季闸阀F3，第二级水源热泵热水器的冷凝器10水通路、第一级水源热泵热水器的冷凝器11水通路、热水箱12依序连接成的水路；第二通路为夏天用短清水加热通路的流程是：自来水进口、自来水进水调节阀F1、废水-清水热交换器3的清水通路、清水旁通阀F2，第一级水源热泵热水器的冷凝器11水通路、热水箱13依序连接成的水路。

根据当地自来水压力情况，如果自来水压力不足场合，在清水管路上增加清水泵；为了保障热水供应安全，在热水箱进水口前的清水通路上增加有辅助电热水器的旁路，安装有旁通阀F6和主路切换阀F5，参见图1；在严寒天气，两级水源热泵热水器都不能满足生活热水需求或热泵故障时，才启动辅助电加热器，关闭主路切换阀F5，开通旁通阀F6，平常时主路切换阀F5开通，旁通阀F6关闭；所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，从废水中收取的热量等于制取生活热水节约的能量；从收集废水转为可利用的中水量等于节约的冲洗坐便器的用水量。

所述的生活热水配系统，包括热水箱13、热水泵14、热水分配干管L2、热水总管L13、热水循环管L14；热水箱13的热水，经热水泵14，热水上水管L12.提升到楼顶，再经热水分配总管L13分配到热水分配干管L2，热水分配干管连接各住户的生活热水管路；为保证热水管网的热水温度，住户能即时用到热水，各热水分配干管下端连接热水循环管L14，微量循环热水经热水循环管回流到热水箱13。

所述的中水利用系统，包括中水泵6，楼顶中水箱9和用户的中水配送管网L10、中水分配干管L4；中水用于冲洗厕所坐便器所；坐便器的下水经各单元的污水干管L5，汇集于底层的污水总管L15，再排入社区污水管道；本发明楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，是把收集生活废水，按废水温度梯级利用废水热量制取生活热水，而后再作中水冲洗坐便器之用的方法；

本发明实施例1的废水双重利用系统与普通中水利用不同的之处体现于：所述的废水热利用热泵制热水系统，该系统由废水箱1、废水泵2、废水-清水热交换器3、第一级和第二级水源热泵热水器组成，组织有废水热利用通路和清水加热通路。

实施例1的废水双重利用系统，安装有测定废水箱水温，第一、二级水源热泵热水器的蒸发器的出水温度，第一、二级水源热泵热水器的冷凝器热水出水温度、热水箱的水温，环境空气温度，自来水温度的温度探头；在热水管路出口、顶层中水箱入口分别安装有热水流量计、中水流量计；在进户的自来水管路上还安装有生活用水流量计；在废水箱1、热水箱13、底层中水箱5、顶层中水箱7的内都安装有浮球水位计，设定最高、最低水位；根据第一级水源热泵热水器的冷凝器热水出水温度，调整热水流量；根据第二级水源热泵热水器的蒸发器的出水温度与第一级水源热泵热水器的蒸发器冷凝器的出水温度的温度差值，调整热废水与生活热水的流量比例；废水箱1、热水箱13的浮球水位计，上位控制控制废水泵、热水泵的开启，其下位控制废水泵、热水泵的关闭；底层中水箱5浮球水位计的上位和顶层中水水箱9浮球水位计的下位控制中水泵的开启，底层中水箱浮球水位计的下位、顶层中水水箱浮球水位计的上位控制中水泵的关闭。

实施例2，图2是本发明楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统的废水双重利用系统，实施例2的主要结构示意图；实施例2与实施例1的区别在于，其生活废水收集系统是生活废水冷热分流收集系统，分别收集洗浴的热废水和洗衣等常温废水，除正常配置的生活废水收集干管L3、废水总管L6外，还配置有废水三通阀S1、热废水箱1、常温废水箱5，废水过滤网7a、或还有前级常温废水箱7；如图2所示，在图2的左单元示意给出了代表各单元垂直安装的废水收集干管 L3、中水分配干管L4、生活热水分配干管L2、坐便器下水干管L5、以及生活自来水分配干管L1；所述的废水收集干管L3，收集同单元不同层的洗浴下水、洗漱下水、洗衣下水，汇聚到底层的废水总管L6；所述的废水三通阀S1安装在废水总管L6的出口处，所述的废水三通阀S1是电动双位闸阀，废水三通阀S1的另外两个A、B接口，A接口与热废水箱1连接，B接口与前级常温废水箱7连接，前级常温废水箱的出水口与常温废水箱5连接；所述的废水三通阀，根据安装在废水三通阀之前废水总管中的废水温度探头T1测定的温度高低，自动控制废水三通阀的阀瓣位置，当温度高于25℃时，废水导入热废水箱，当温度低于25℃时，废水先经过废水滤网后导入前级常温废水箱，再储存到常温废水箱，常温废水箱容积较大，也称作底层中水箱。

与实施例1相同，楼底层安装有废水热利用热泵制热水系统的全部设备：热废水箱1、常温废水箱5、前级常温废水箱7、废水过滤器7a、废水泵2、废水-清水热交换器3、第一、二级水源热泵热水器、热水箱13，热水泵14，中水泵6、中水三通阀S2；所述的废水热利用热泵制热水系统，组织有废水热利用通路和清水加热通路；与实施例1的废水热利用通路不同，实施例2的废水热利用，分为热废水利用通路和中水热利用通路；热废水利用通路和流程是：热废水箱1的废水、经废水泵2、废水-清水热交换器3的废水通路、第一级水源热泵热水器蒸发器4的水通路，进入常温废水箱，即底层中水箱5；中水热利用通路是：底层中水箱5的中水，经中水泵6、中水三通阀S2的A通路进入第二级水源热泵热水器的蒸发器8，放热后送到楼顶中水箱9；当夏天自来水温度超过20℃无需做中水的热利用时，底层中水箱的中水，直接由中水泵6、经中水三通阀S2的B路、中水上水管L9送到楼顶中水箱9；第一段热废水热利用通路，无论冬夏春秋，只要废水箱有废水，而需要制取生活热水，就运行；第二段中水热利用通路，在自来水温度低于20℃利用，特别是冬天废水利用可以极限降温到4℃，发挥巨大作用；清水加热通路和工作方式与实施例1相同；利用中水的路线和方式也与实施例1相同。

实施例3，图3是本发明楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统的废水双重利用系统，实施例3的主要结构示意图，为了突出主要元素，图3只给出楼房两个单元的管网图；实施例3与实施例2的区别在于，实施例3是在生活废水收集干管L3的出口处安装有废水三通阀S1，把生活废水分开导入热废水总管L6a或常温废水总管L6b；热废水总管L6a与热废水箱1连接，常温废水总管L6b与前级废水箱7的入口连接前，前级废水箱的入口前安装有废水过滤网7a，废水通过过滤网时容易落入常温前级废水箱7，固体杂物会沿倾斜的废水过滤网自动掉落到垃圾筐内；图3画了两个单元，每单元都安装有生活废水收集干管L3、中水分配干管L4、生活自来水分配干管L1、生活热水分配干管L2、坐便器下水干管L5；顶层有中水配送总管L10和热水配送总管L13；底层有污水下水总管L15、热废水总管L6a、常温废水总管L6b; 控制废水三通阀S1的废水温度探头T1安装在废水收集干管的下端，近废水三通阀S1处；图3还补充了第一、二级水源热泵热水器的制冷剂循环回路的说明，第一级水源热泵热水器的制冷剂循环回路是：压缩机15、冷凝器11、节流阀16、蒸发器4；第二级水源热泵热水器的制冷剂循环回路是：压缩机18、冷凝器10、节流阀17、蒸发器8；由于两级水源热泵热水器的蒸发器废水串联使用，第二级的蒸发器废水温度低于第一级的蒸发器废水温度，所以第二级的冷凝器的加热清水温度也要低于第一级的冷凝器的加热清水温度，因此，清水加热回路，特别设计清水经过废水-清水热交换器3的清水通路后、要先经过第二级水源热泵热水器的冷凝器10，而后再去第一级水源热泵热水器的冷凝器11；在夏天，清水加热用短清水加热通路是：自来水进口、自来水进水调节阀F1、废水-清水热交换器3的清水通路、清水旁通阀F2，第一级水源热泵热水器的冷凝器11水通路、热水箱13依序连接成的水路，清水换季闸阀关闭。

实施例4，图4是本发明楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统的废水双重利用系统，实施例4的主要结构示意图，实施例4与实施例3的区别在于，没有用废水三通阀，而是通过两套，热废水和常温废水的独立收集管网，分别收集洗浴的热废水，以及洗衣、洗漱的常温废水，并区分热废水和常温废水的热利用路线，最后合并作为中水利用；具体技术方案是，楼房单元设置有洗浴的热废水收集干管L3a和洗漱、洗衣的常温废水收集干管L3b，热废水收集干管直径可选择100毫米，如果不收集洗菜废水的常温废水干管直径只要50-75毫米；各单元的热废水收集干管L3a与底层的热废水总管L6a连接，热废水总管与热废水箱1连接；常温废水干管L3b与底层的常温废水总管L6b连接，常温废水总管出口连接到前级常温废水箱7或直接连接到底层中水箱12。

Claims (7)

1.楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，简称废水双重利用系统，包括有生活废水收集系统、废水热利用热泵制热水系统、生活热水配送系统、中水利用系统，坐便器下水管网；其特征是：所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，是收集生活废水，并按废水温度梯级利用废水热量制取生活热水，而后再作中水冲洗坐便器之用的方法；所述的生活废水收集系统，包括废水收集干管、废水总管、废水箱；所述的废水收集干管是楼房同单元收集不同层的洗浴、洗漱、洗衣废水的垂直管路；所述的废水总管，安装在底层，汇集各废水收集干管的废水，出口连接废水箱；所述的废水热利用热泵制热水系统，由废水箱、废水泵、废水-清水热交换器、第一级和第二级水源热泵热水器组成，组织有废水热利用通路和清水加热通路；所述的废水热利用通路分两段，第一段是：废水箱的废水、经废水泵、废水-清水热交换器的废水通路、第一级水源热泵热水器的蒸发器水通路，进入底层中水箱；第二段是：底层中水箱的中水，经中水泵、中水三通阀的A通路进入第二级水源热泵热水器的蒸发器水通路，而后送到楼顶中水箱；所述的废水热利用通路配置有反冲洗回路，定期冲洗第二、一级水源热泵热水器的蒸发器水通路和废水-清水热交换器的废水通路；所述的清水加热通路分两路，第一清水通路为常用清水加热通路，其流程是：自来水进口、自来水进水调节阀、废水-清水热交换器的清水通路、清水换季闸阀，第二、一级水源热泵热水器的冷凝器水通路、热水箱依序连接成的水路；第二通路为夏天用的短清水加热通路，其流程是：自来水进口、自来水进水调节阀、废水-清水热交换器的清水通路、清水旁通阀，第一级水源热泵热水器的冷凝器水通路、热水箱依序连接成的水路；如果用户的自来水压力不足，应该在清水管路上增加清水泵；所述的生活热水配系统，包括热水箱、热水泵、热水分配干管、热水循环管；热水箱的热水，经热水泵，热水上水管提升到楼顶，再经热水总管分配到热水分配干管，热水分配干管是各单元连接各住户的生活热水管路；为保证热水管网的热水温度，住户能即时用到热水，各热水分配干管下端连接热水循环管，微量循环热水经热水循环管回流到热水箱；所述的中水利用系统，包括废水过滤处理器、底层中水箱、中水泵，楼顶中水箱和用户的中水配送管网；所述的中水配送管网，是各单元的中水干管与各层住户坐便器连接的管网，中水用于冲洗厕所。

2.根据权利要求1所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，其特征在于，所述的废水双重利用系统的生活废水收集系统，是生活废水冷热分开收集系统，分别收集洗浴的热废水和洗衣洗漱常温废水，除正常配置的生活废水收集干管、废水总管外，还配置有废水三通阀、热废水箱、常温废水箱，废水过滤网、或还有前级常温废水箱；所述的废水三通阀安装在废水总管的出口处；所述的废水三通阀是电动双位闸阀，废水三通阀的另外两个A、B接口，A接口与热废水箱连接，B接口与常温废水箱连接，或先与前级常温废水箱连接，前级常温废水箱的出水口与常温废水箱连接；所述的废水三通阀，自动根据安装在废水三通阀之前废水总管中的废水温度探头测定的温度高低，控制废水三通阀的阀瓣位置，当温度高于25℃时，废水导入热废水箱，当温度低于25℃时，废水先经过废水滤网后导入常温废水箱，或前级常温废水箱；常温废水箱也称作底层中水箱，容积较大；所述的废水热利用，分为热废水利用通路和中水热利用通路，热废水利用通路是：热废水箱的废水、经废水泵、废水-清水热交换器的废水通路、第一级水源热泵热水器蒸发器的水通路，进入底层中水箱；中水热利用通路是：底层中水箱的中水，中水泵、经中水三通阀的A通路进入第二级水源热泵热水器的蒸发器，而后送到楼顶中水箱；当夏天自来水温度超过22℃无需做中水的热利用时，底层中水箱的中水，经中水泵、中水三通阀的B路，送到通路楼顶中水箱。

3.根据权利要求1所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，其特征在于，所述的废水双重利用系统的生活废水收集系统，是生活废水冷热分流收集系统，分别收集洗浴的热废水和洗衣等常温废水，配置有热废水总管、热废水箱、常温废水总管、废水三通阀、常温废水箱、废水过滤网，或还配置有前级常温废水箱；所述的废水三通阀，是安装在楼房各单元的生活废水收集干管的下端，废水三通阀的两个出口分别连接热废水总管、常温废水总管；热废水总管与热废水箱连接；常温废水总管的出水经废水过滤网后导入常温废水箱，或先导入前级常温废水箱，前级常温废水箱的出水口与常温废水箱连接；在废水收集干管下端距废水三通阀入口约1米处的管内安装有废水温度探头；根据废水温度探头测定的温度高低，控制废水三通阀的阀瓣位置；当温度高于25℃，则把废水导入热废水总管，当温度低于25℃，则把废水导入常温废水总管；热废水总管出口与热废水箱连接；常温废水箱也即底层中水箱，将同时接纳经过废水-清水热交换器和第二级水源热泵热水器回收了热量后的降温了的热废水。

4.根据权利要求1所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，其特征在于，所述的废水双重利用系统的生活废水收集系统，是生活废水冷热分流收集系统；所述的废水冷热分流收集系统，包括有两套独立的洗浴的热废水收集管网和独立的洗衣洗漱等常温废水收集管网；所述的洗浴的热废水收集管网，包括楼房各单元连接不同层洗浴器下水的热废水收集干管，热废水总管，热废水箱；各单元的热废水收集干管的下端与底层的热废水总管连接，热废水总管的出水口与热废水箱连接；热废水收集管网把洗浴废水收集到热废水箱；所述的常温废水收集管网，包括楼房各单元连接不同层洗衣机下水接口、洗漱器下水接口的常温废水收集干管，常温废水总管，常温废水箱；各单元的常温废水收集干管的下端与底层的常温废水总管连接，常温废水总管的出水口与常温废水箱连接；常温废水箱也即底层中水箱，将同时接纳经过废水-清水热交换器和第二级水源热泵热水器回收了热量后的降温了的热废水。

5.根据权利要求1所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，其特征在于，所述的废水热利用热泵制热水系统，是根据热力学第一、二定律和传热学理论，根据环境气温、自来水温度和制取生活热水的热量需求，科学组织废水热量的回收利用，注意废水温度梯级利用，注意两级热泵热水器工质的冷凝温度与蒸发温度差值的和谐性，优化系统的运行；具体是：所述的第一段热废水热利用通路是一年四季常用的基本路线；所述的第二段热废水热利用通路，是在自来水温度低于20℃后的春秋冬三季使用；废水利用的最大热量等于废水初始平均温度与4℃的温差所含的废水显热量，4℃是保证二级水源热泵热水器蒸发器不结冰的安全温度；不需要中水热量时中水直接送到楼顶中水箱，做中水利用；所述的清水加热通路的设计，是因为废水热利用通路是先去第一级水源热泵热水器的蒸发器，后去第二级水源热泵热水器的蒸发器，因此，第二级水源热泵热水器的蒸发温度要比第一级水源热泵热水器的蒸发温度低，根据两级热泵热水器的压缩比或高低温度差值的和谐原则，第二级的水源热泵热水器的冷凝温度应当要比第一级的水源热泵热水器的冷凝温度低，所以清水加热通路是：经废水-清水热交换器换热后，先进入第二级的水源热泵热水器加热，再进入第一级的水源热泵加热；在夏天，中水不进入第二级的水源热泵热水器的蒸发器，清水就应该通过清水旁通阀切换到短清水通路运行，从而减少清水泵功。

6.根据权利要求1所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，其特征在于，所述的废水双重利用系统，配置有温度、流量、水位监测系统；具体是：安装有测定废水箱、热水箱的水温，第一、二级水源热泵热水器的蒸发器、冷凝器的出水温度，环境空气、自来水的温度探头；在有废水三通分流阀的系统，在三通阀前的管路内安装有来流废水温度探头；在热水箱进水热水管路上安装有热水流量计、在中水箱出水管路上安装有中水流量计生活用水流量计；在废水箱、热水箱、底层中水箱、楼顶中水箱的内都安装有浮球水位计，设定最高、最低水位；根据第一级水源热泵热水器的冷凝器的热水出水温度，调整热水流量；根据第二级水源热泵热水器的蒸发器的出水温度与第一级水源热泵热水器的蒸发器冷凝器的出水温度的温度差值调整热废水与生活热水的流量比例；废水箱、热水箱的浮球水位计，上位控制控制废水泵、热水泵的开启，其下位控制废水泵、热水泵的关闭；底层中水箱浮球水位计的上位和顶层中水水箱浮球水位计的下位控制中水泵的开启，底层中水箱浮球水位计的下位、楼顶中水水箱浮球水位计的上位控制中水泵的关闭。

7.根据权利要求1所述的楼房生活废水的热回收和中水双重利用方法及其系统，其特征在于，所述的废水热利用通路配置有反冲洗回路，反冲洗回路的构成是：在废水箱与废水泵的管路间插入去污洗涤液管路，去污洗涤液管路上端有洗涤液添加箱和洗涤液闸阀；在废水泵的出口与废水-清水热交换器3的废水通路之间管路上安装有废水通路的第一换向闸阀，在第二级水源热泵热水器的蒸发器水通路出口与中水上水管之间的管路上安装有废水通路的第二换向闸阀，在第一换向闸阀之前的废水管路上增加一条洗涤水管路到第二水源热泵热水器的蒸发器水通路出口与第二换向闸阀之间的管路上，在洗涤水管路上安装有第三换向闸阀；在第一、二级水源热泵热水器的蒸发器水通路之间增加反冲洗连接管路，反冲洗连接管路上安装有第四换向闸阀，第一级水源热泵热水器的蒸发器水通路出口到底层中水箱的管路上安装有第五换向闸阀；在第一换向闸阀与废水-清水热交换器的废水通路之间的管路上增加一条排污水管，排污水管上安装有第六换向闸阀；当系统运行一定周期，废水热利用系统效率降低时，启动反冲洗回路，此时，第一换向闸阀、第二换向闸阀、第五换向闸阀关闭，中水泵停止运行，中水三通阀不与中水上水管连通；洗涤液闸阀、第三换向闸阀、第四换向闸阀、第六换向闸阀开通；废水泵开动；废水从废水箱与洗涤液从洗涤液添加箱、第六换向闸阀进入废水泵的进口，以后，清洗用的混合液，经洗涤水管路到、第二、一级水源热泵热水器的蒸发器水通路、废水-清水热交换器的废水通路、第六换向闸阀流出；当清洗用的混合液灌满废水热利用管路，停止废水泵，让换热器管壁内污垢溶解一段时间，而后再启动废水泵冲洗管路。

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