CN219199504U - 装配式高效废热循环利用洗浴系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种装配式高效废热循环利用洗浴系统，包括更衣区、淋浴区和设备区，设备区包括废水箱、洗浴废热回收及制热水装置、热水箱；废水箱位于淋浴区的下方，其上方设有一个或若干个进水孔，淋浴区内的地漏与进水孔连接。本实用新型中的洗浴废水直接从地漏流进废水箱，整个过程几乎无热损，热源温度稳定保持在35℃以上，即使是自来水在冬季低于12℃时，也能用等量的洗浴废热水制取等量的洗浴热水，年均COP值保持在8以上。

Description

装配式高效废热循环利用洗浴系统

技术领域

本实用新型属于建筑节能技术领域，具体设计一种装配式高效废热循环利用洗浴系统。

背景技术

随着居民的生活质量的提高，沐浴成了人们生活中的基本需要。一般来说，在固定的居所(如家中、宾馆里)淋浴不成问题，因为水源电源不缺、有固定的淋浴装置和遮蔽的场所。但当人们离开这些固定的居所，例如在城市建设过程中，建设工地上水源和电源都不缺，但是要造一个固定淋浴地点，不仅造价昂贵，而且所用的热水器受供气的限制、场地限制，太阳能及燃气热水器都无法安装，一般只能安装电热水器，热水的能源费用很高，而建设工地完工以后又必须全部拆除，这样浪费极其严重。如果不造固定的淋浴设施，工地上的工人只能用布或者木板简易围成一个空间，由于布容易被风吹动，木板之间又有逢隙，不能完全形成一个封闭的相对隐私的空间。也会有一些建筑工地的施工企业配备专用的厢式沐浴房，但这些专用的厢式沐浴房，洗浴后的废水中蕴含的宝贵热源未经处理，直接排放，高能耗、高排放、高成本，且需要大型的停放场地和供水供电设施，特别是热水器一般都采用使用普通的电热水器，热水的能源费用很高。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型提出一种装配式高效废热循环利用洗浴系统，系统中各个区间紧凑设计，大大减少了整套系统的占地面积，且整套系统可拆装、可移动。另外，需要说明的是，本实用新型采用洗浴废热回收及制热水装置制取热水供人们洗浴，将废水箱设置在淋浴区的下方，废水箱上的进水孔与地漏垂直连接，洗浴废水直接从地漏流进废水箱，整个过程中，几乎无热损，热源温度稳定且保持在35℃以上，即使是自来水在冬季低于10℃时，也能用等量的洗浴废热水制取等量的洗浴热水供人们使用，年均COP值保持在8以上，同时由于供水距离也极短，几乎也没有热损，所以热水所需温度也更低，吨热水能源成本，即使在冬季也仅有2元左右（电费按0.53元/kw.h计，下同）。

本实用新型采用的技术方案如下；

装配式高效废热循环利用洗浴系统，包括更衣区、淋浴区和设备区，设备区包括废水箱、洗浴废热回收及制热水装置、热水箱；废水箱位于淋浴区的下方，其上方设置有一个或若干个进水孔，淋浴区内的地漏与进水孔连接。

优选地，淋浴区的底部与废水箱顶部的距离大于或等于零。

优选地，淋浴区地面的坡度大于或等于3%。

优选地，更衣区和淋浴区在同一水平面上，设备区设置在更衣区和淋浴区的下方。

优选地，更衣区、淋浴区、设备区并列设置，更衣区和淋浴区在同一水平面上，设备区的废水箱设置在淋浴区的下方。

优选地，废水箱与洗浴废热回收及制热水装置之间设置有废水泵，废水泵与废水箱之间设置有负压罐。

洗浴废热回收及制热水装置是一种能够将洗浴废水中的废热进行回收，并同时加热自来水至设定温度的洗浴热水的装置，目前在集中型洗浴场所得到了小规模的应用。本实用新型中的所使用的洗浴废热回收及制热水装置来源于江苏恒信诺金科技股份有限公司已授权的专利ZL2021207342255公开的一种废水余热三层梯级利用的水源热泵热水系统，该系统已实现规模化生产，产品名称为“废热梯级利用水源热泵热水机”，主要由前置水-水换热器及二组蒸发器、二组冷凝器交叉组成的两级压缩蒸气制冷循环装置组成，前置水-水换热器实现的是废水与清水的直接换热，温度较高的废热水中的热能向温度较低的清水中转移；一级蒸发器、二级蒸发器则是将废热从低温废水向温度较高的清水转移，即通过冷媒的蒸发，从废水中吸热，同时再通过冷媒的冷凝，向清水中放热。三级废热回收利用将清水温度逐级提升到设定的温度，废热回收最大化，废水温度同步逐级降低至3℃排放。在自来水温度12℃以上时，便能以一吨的洗浴废水制取一吨的洗浴热水，该技术方案对低品位废热进行了最大化的回收利用，达到了国内领先、国际先进的水平，但当在冬季自来水温度低于12℃时，则需借助于电、空气源等辅助加热的方式，实现一吨洗浴废水制取一吨洗浴热水，辅助加热的使用全年占比3~6%，因此，与现有技术相比，本实用新型具有以下技术优势：

（1）现有的洗浴废热回收及制热水装置在进行应用时，往往将废水箱设置在地下一层或室外的架空层，洗浴废水经地漏、立管、横管到达废水箱，存在3℃左右的热损。本实用新型直接将废水箱设置在淋浴区的下方，淋浴区直接放置在废水箱上，或者用支架固定在废水箱的上方（与废水箱的间距极小），废水箱上的进水孔与地漏垂直连接，洗浴废水直接从地漏流进废水箱，整个过程中，几乎无热损，热源温度稳定且保持在35℃以上，即使是自来水在冬季低于12度时，也能用等量的洗浴废热水制取等量的洗浴热水供人们使用，年均COP值保持在8以上，同时由于供水距离也极短，几乎也没有热损，所以热水所需温度也更低，吨热水能源成本，即使在冬季也仅有2元左右，实现最大程度的废热循环利用。

（2）本实用新型在淋浴区地面的坡度大于或等于3%，更方便洗浴后的废水快速进入地漏，减少废水在地面停留时间，最大程度减少废水的热损。

（3）本实用新型中的洗浴系统使用装配式保温板组装，保温板的保温隔热功能，可有效减少洗浴过程中的热水热损，同时避免冬季洗浴废热回收及制热水装置中的水源热泵夜晚结冰。

（4）本实用新型中的更衣区、淋浴区、设备区紧密相连，极大程度上降低了洗浴系统的整体占地面积和重量；洗浴废热回收及制热水装置与热水箱、废水箱的连接管道距离均极短，热水箱到淋浴间的距离也极短，最大程度减少了废水收集和热水供应的热损，且装配好的板房可拆卸重复使用，洗浴废热回收及制热水装置与废水箱也可拆除后重复使用，既可适用于学校、住宅小区长期使用，也可适用于建筑工地、车站、高速服务区、中小型寄宿制学校、有洗浴需求的工厂、野外露营点等临时场所。

（5）本实用新型在废水泵与废水箱之间设置有负压罐，淋浴房在安装过程中，当废水泵的位置高于废水箱时，负压罐中始终保有一点的水量，废水泵自吸时就无需在启动前灌入引水，轻松启动，实现自动化运行。

附图说明

图1为本实用新型中第一种洗浴系统的结构示意图

图2为本实用新型中第一种洗浴系统的制热水的运行示意图

图3为本实用新型中第二种洗浴系统的制热水的运行示意图

图4为本实用新型中废水箱与淋浴区第一种连接示意图

图5为本实用新型中废水箱与淋浴区第二种连接示意图

图6为本实用新型中洗浴废热回收及制热水装置的结构示意图

图7为本实用新型中洗浴废热回收及制热水装置的原理图

其中：1、更衣区 2、淋浴区 3、设备区 4、洗浴废热回收及制热水装置 5、热水箱6、废水箱 7、废水泵 8、供水泵 9、地漏 10、喷头 11、隔断 12、防水门帘 13、更衣柜 14、电吹风 15、绿植 16、楼梯 17、门 18、负压罐、19、进水孔 20、淋浴区地面 21、废水箱顶面22、排水管 23、底板 24、清水入口 25、废热水入口 26、废水排放口 27、热水出口 28、水-水换热器 29、蒸发器Ⅰ 30、冷凝器Ⅰ 31、蒸发器Ⅱ 32、冷凝器Ⅱ。

具体实施方式

首先结合附图6-7对本实用新型中的洗浴废热回收及制热水装置的结构和运行原理来进行说明。

本实用新型中洗浴废热回收及制热水装置中的所有部件设计在一个不锈钢的外壳内，外壳上设置有清水入口24、废热水入口25、废水排放口26和热水出口27，如图6所示，由下至上依次设置有水-水换热器28、蒸发器Ⅰ29以及冷凝器Ⅰ30、蒸发器Ⅱ31以及冷凝器Ⅱ32，蒸发器Ⅰ29与蒸发器Ⅱ31串联形成蒸发器组，位于热水系统的一侧，冷凝器Ⅰ30与冷凝器Ⅱ32串联形成冷凝器组，位于热水系统的另一侧。还设有压缩机Ⅰ、压缩机Ⅱ、气液分离器Ⅰ、气液分离器Ⅱ、节流阀Ⅰ、节流阀Ⅱ、储液罐Ⅰ、储液罐Ⅱ（以上在图中未标出，具体结构介绍可查阅专利ZL2021207342255），压缩机Ⅰ、冷凝器Ⅰ30、储液罐Ⅰ、节流阀Ⅰ、蒸发器Ⅰ29、气液分离器Ⅰ按顺序形成一个制冷回路系统；压缩机Ⅱ、冷凝器Ⅱ32、储液罐Ⅱ、节流阀Ⅱ、蒸发器Ⅱ31、气液分离器Ⅱ按顺序形成一个制冷回路系统。

在实际使用时，如图7所示，干净的自来水由清水入口进入水-水换热器28中，收集后的洗浴废水由废热水入口进入水-水换热器28中与干净的自来水直接进行一级热交换（自来水吸热、废热水放热），吸热后的自来水进入冷凝器Ⅰ30中进行二级吸热后再进入冷凝器Ⅱ32中进行三级吸热，最终由冷凝器Ⅱ32的热水出口27流出供用户洗浴；而放热后的废热水进入蒸发器Ⅱ31中二级放热后，再进入蒸发器Ⅰ29三级放热后，再经过废水排放口26排出至市政排水管道。

虽然洗浴废水作为热源，其温度较低（32℃左右），但在制取洗浴热水（42℃左右）时，仍然与自来水（以12~20℃计，以下称清水）有一定温差，因此使用前置水-水换热器28，将自来水与废热水进行换热，使得废热水放出热量温度下降、自来水吸收热量温度上升，以换热温差7℃、洗浴热水与废热水流量1：1计，换热后的自来水温度约25℃，废热水温度约19~27℃。由于换热后的废热水仍具备利用价值，此时利用水源热泵以换热后的废热水为热源，对换热后的自来水继续进行加热，通过二级水源热泵吸热，废水最低可降至3℃排放，其中热能被最大化回收，废热水提供的热能（从19℃~27℃降至3℃）可使自来水温升16℃~24℃，以水源热泵COP值4.0计，压缩机消耗的电能可使自来水温升约5.3℃~8℃（估算方法为：废热水温降÷（1-1÷COP）÷COP），系统的总热能足以将自来水加热至46.3~57℃，完全可以满足洗浴热水的要求。

由上可知，自来水的温度以及废热水的温度，影响着整个设备的运行效果，也决定了热水的出水温度，以及能够实现一吨洗浴废热水制取一吨洗浴热水。

因此，本实用新型公开了一种装配式高效废热循环利用洗浴系统，直接将废水箱设置在淋浴区的下方，淋浴区直接放置在废水箱上，或者用支架固定在废水箱的上方（与废水箱的间距极小），废水箱上的进水孔与地漏垂直连接，洗浴废水直接从地漏流进废水箱，整个过程中，几乎无热损，热源温度稳定且保持在35度以上，即使是自来水在冬季低于12度时，也能用等量的洗浴废热水制取等量的洗浴热水供人们使用，同时由于供水距离也极短，几乎也没有热损，提高了热水机的制热效率，设备年均COP值保持在8以上，吨热水能源成本即使在冬季也仅有2元左右。（电费按0.53元/kw.h计）

现结合具体实施例和附图做进一步说明。需要说明的是，更衣区和淋浴区的配置，比如绿植的选择、喷头和地漏的数量、室内制热或制冷设施的安装等，可以根据用户的需求，自行添加设置，本实用新型中的附图仅仅是一个示意图，不代表洗浴系统的全部构造。

如图1所示，本实用新型公开了一种装配式高效废热循环利用洗浴系统，包括更衣区1、淋浴区2和设备区3，更衣区1、淋浴区2、设备区3并列设置，更衣区1和淋浴区2在同一水平面上。更衣区1的一侧设置有楼梯16和防水门帘12，用户从此处进入更衣区1中，更衣区1内设置有电吹风14、绿植15、更衣柜13等，更衣区1和淋浴区2之间还设有一个防水门帘12，淋浴区2内设置有四个喷头10和四个地漏9，喷头10之间还设置由相对的两个隔板11。设备区3内设置有热水箱5、供水泵8、废水泵7、负压罐18、洗浴废热回收及制热水装置4、废水箱6，废水箱6设置在淋浴区2的下方，设备区3的另一侧安装了门17，供工作人员进入，进行日常的运营、维修等工作。洗浴废热回收及制热水装置4上的废热水入口25与废水箱6连接；热水出口27与热水箱5连接，如图4和图5所示，废水箱6上的进水孔19直接与地漏9垂直连接，进水孔19的数量与地漏9相同，废水箱6与洗浴废热回收及制热水装置4之间设置有废水泵7，废水泵7与废水箱6之间设置有负压罐18。热水箱5与淋浴区2内的喷头10连接，喷头10与热水箱5之间设置有供水泵8，洗浴废热回收及制热水装置4上的清水入口24与自来水供应管道连接。

如图2所示，用户洗浴后的洗浴废水，进入地漏9后直接流入废水箱6中，经废水泵7从废热水入口25泵入洗浴废热回收及制热水装置4中，与进入洗浴废热回收及制热水装置4中的自来水进行洗浴废水放热以及自来水加热的工作，自来水被加热至设定的温度后，从热水出口27流出，再由供水泵8泵至喷头10，供用户洗浴，用户洗浴又会产生洗浴废水作为制热水的热源，由此完成洗浴废热的无限次的循环利用，三级放热后的洗浴废水由废水排放口26流出，并排放至市政污水管道，或者进行处理形成优质中水，用于道路冲洗、管道等。

如图3所示，本实用新型中的洗浴系统还可以由另一种构造，更衣区1和淋浴区2在同一水平面上，设备区3设置在更衣区1和淋浴区2的下方，废水箱6依然需要放置在淋浴区2的下方，保证洗浴废水从地漏9进入废水箱6的距离最短，减少热损失。其它的设备布置以及选择、废水的收集流程、热水的制取过程，与图1和图2的一致。

需要说明的是，如图4和图5所示，本实用新型中淋浴区地面20制作材料可以是亚克力、不锈钢或者类似的塑料、金属材料，淋浴区的地面可以直接安装在废水箱顶面21；也可以是在淋浴区2的地面下方设置底板23，底板23直接安装在废水箱顶面21或通过支架支撑与废水箱6顶部保持一定的距离，洗浴废水经地漏9、排水管22，进入废水箱6中，具体的安装方式，可根据待安装地的实际情况来决定。

本实用新型中的洗浴系统，实现了废水收集系统、洗浴热水制取与输送系统、洗浴场所一体化的设计，废水箱6安装在地漏9的正下方，与地漏9几乎“零距离”，将洗浴废水的热损降至零；洗浴系统采用保温板组装，热水箱与喷头的连接距离最小化，有效减少了洗浴过程中的热水热损。

当环境温度在-5℃时，以安装江苏恒信诺金科技股份有限公司生产的10P废热梯级利用水源热泵热水机为例，自来水温度12℃，热水温度43℃，到达废水箱的温度为36℃，按清水与废水流量1：1进行制水，经测试设备COP达8.43，产水量达1.95t/h，消耗功率仅8.29kw，一天工作16小时，可产热水31.2t，供300人洗浴，吨热水成本仅2.25元（电价按0.53元/kW.h计），人均仅0.225元/次。

当环境温度在10℃时，以安装江苏恒信诺金科技股份有限公司生产的10P废热梯级利用水源热泵热水机为例，自来水温度15℃，热水温度41.8℃，到达废水箱的温度为36℃，按清水与废水流量1：1进行制水，经测试设备COP达8.69，产水量达2.35t/h，消耗功率仅8.41kw，一天工作16小时，可产热水37.6t，供370人洗浴，吨热水成本仅1.90元（电价按0.53元/kW.h计），人均仅0.19元/次。

在极寒天气下，以安装江苏恒信诺金科技股份有限公司生产的10P废热梯级利用水源热泵热水机为例，当自来水8℃时，热水温度42.88℃，到达 废水箱的温度为36℃，废水排放温度降至4.66℃，系统仍可按清水与废水流量1：1进行制水，无需辅助热源。经测试设备COP达9.2，产水量1.88t/h，消耗功率仅8.27kw，一天工作16小时，可产热水30.0t，供300人洗浴，吨热水成本仅2.33元（电价按0.53元/kW.h计），人均仅0.233元/次。

Claims (6)

1.装配式高效废热循环利用洗浴系统，包括更衣区、淋浴区和设备区，设备区包括废水箱、洗浴废热回收及制热水装置、热水箱；其特征在于：废水箱位于淋浴区的下方，其上方设置有一个或若干个进水孔，淋浴区内的地漏与进水孔连接。

2.根据权利要求1所述的装配式高效废热循环利用洗浴系统，其特征在于：淋浴区的底部与废水箱顶部的距离大于或等于零。

3.根据权利要求1所述的装配式高效废热循环利用洗浴系统，其特征在于：淋浴区地面坡度大于或等于3%。

4.根据权利要求1所述的装配式高效废热循环利用洗浴系统，其特征在于：更衣区和淋浴区在同一水平面上，设备区设置在更衣区和淋浴区的下方。

5.根据权利要求1所述的装配式高效废热循环利用洗浴系统，其特征在于：更衣区、淋浴区、设备区并列设置，更衣区和淋浴区在同一水平面上，设备区的废水箱设置在淋浴区的下方。

6.根据权利要求1所述的装配式高效废热循环利用洗浴系统，其特征在于：废水箱与洗浴废热回收及制热水装置之间设置有废水泵，废水泵与废水箱之间设置有负压罐。

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