節能熱水器輔助裝置的結構設計

秦子惠紹興市柯橋區柯橋中學

節能熱水器輔助裝置的結構設計

秦子惠
紹興市柯橋區柯橋中學

本設計研究一種節能熱水器輔助裝置，主要功能為將使用過的熱水導入溫水儲存槽，對出水管內冷水進行加熱。該裝置主要結構包括：排水閥、出水管、帶濾網的穿孔平臺、熱交換器、溫水儲存槽、溢流排水管、進水管、水管。本設計，安裝有熱交換器，利用溫水儲存槽內的熱廢水對水管內冷水進行加熱；安裝有帶濾網的穿孔平臺，熱廢水經過濾去掉雜質后進入溫水儲存槽；水管采用連續U形結構，充分利用溫水儲存槽內的空間，并有效提高加熱的效果。

熱水器；裝置；設計

一、背景與發展現狀

資料顯示，我國煤炭、石油、天然氣人均剩余可采儲量分別只有世界平均水平的58.6%、7.69%和7.05%。2014年我國創造的所占世界GDP總量比例也將達到近五分之一，卻消耗了相當于全球總產量30%的主要能源和原材料。我國單位GDP的能源、原材料和水資源消耗大大高于世界平均水平，萬元GDP能耗是世界平均水平的3.4倍，因此“節約能源、循環利用”已成共識。

目前，隨著人民生活水平的提高和居住環境的改善，家用熱水器的使用已非常普遍，熱水器的使用需要消耗較多的能量，而使用過的熱廢水直接被排放到下水道，浪費了大量的熱量，如果能夠利用這些熱廢水對水管內的水進行加熱，提高在進入熱水器之前的水溫，可以節省加熱的時間，同時又可以減少熱水器的能量消耗，節省電能和燃氣，因此提出了一種節能熱水器輔助裝置的設計思路，以達到節能的目的。

二、節能熱水輔助裝置的設計思路

本設計的節能熱水器輔助裝置主要由排水閥（1），出水管（2），帶濾網的穿孔平臺（3），熱交換器（4），溫水儲存槽（5），溢流排水管（6），進水管（7），水管（8）等構成。其中，排水閥安裝在溫水儲存槽底部右側；出水管及進水管分別安裝在溫水儲存槽兩側；水管連接進水管和出水管，安裝在溫水儲存槽內部，溫水儲存槽內水管為連續U形結構；所述帶濾網的穿孔平臺安裝在溫水儲存槽的上方，其面板四角處帶整列孔；熱交換器安裝在溫水儲存槽內部，包含在所述水管外圍；溢流排水管安裝在溫水儲存槽頂部左側，溢流排水管為L形結構，溢流排水管底端接近溫水儲存槽的底部。

節能熱水器輔助裝置結構如下圖所示：

圖1　節能熱水器輔助裝置的簡圖

本設計的一些結構的特點：

1.本設計設有有一個帶濾網的穿孔平臺，安裝在溫水儲存槽的上方，其面板四角處帶整列孔，使用過的熱廢水通過濾網，將熱廢水的雜質隔離在外部，防止對溫水儲存槽內水管、水閥等造成堵塞。

2.在溫水儲存槽內的水管采用U形結構，增大了在溫水儲存槽內的水管長度，使水管內冷水與外部熱廢水的接觸面接加大，有利于熱交換的進行，冷水從進水管進入U形水管，在水管中逐步加熱，從出水管導入到熱水器中。

3.本設計在溫水儲存槽內，安裝了熱交換器，包圍在水管外部。熱交換器，亦稱為換熱器，是用來使熱量從熱流體傳遞到冷流體，以滿足規定的工藝要求的裝置，是對流傳熱及熱傳導的一種應用，可以加大水管內冷水和外部熱廢水的熱交換效率。

4.本設計在溫水儲存槽側面靠近頂端處安裝有一個溢流排水管，當溫水儲存槽內水位過高時，槽內熱廢水自動溢出，保持槽內水位穩定，進水口應接近溫水儲存槽的底部，使經過熱交換后的冷水能及時排出。

5.在溫水儲存槽內底部安裝有排水閥，通過手動排水來調節想要達到的水位，也可以用來排放清洗溫水儲存槽后留下來的污水。

三、節能熱水輔助裝置結構及具體實施方式

本設計的節能熱水器輔助裝置，安裝時將該裝置置于淋浴龍頭下方，人可以踩在上面淋浴，帶余溫的熱廢水就會自動流入溫水儲存槽（5），溫水儲存槽（5）一般深度控制在80mm以內，不宜太深，該槽底部設有少量排水小孔，以方便在淋浴結束時槽內的積水能自動排盡。溢流排水管（6）的進水口應接近溫水儲存槽（5）的底部，使經過熱交換后的冷水能及時排出，以利于上部的熱水能及時進入。

當淋浴開始后，熱廢水會順著人體通過帶濾網的穿孔平臺（3）流入溫水儲存槽（5）并使其滿溢，這時冷水通過進水管（7）經熱交換裝置（4）內的U形水管道進過逐步加熱后從出水管（2）流出，再直接進入熱水器進行第二次加熱后使用。帶濾網的穿孔平臺（3）為活動式結構，可以拆卸，方便清潔溫水儲存槽（5），并可以將沖洗后的廢水通過排水閥（1）排出。

圖2　節能熱水器輔助裝置工作示意圖

四、結論

設計研究的內容來自于現實生活，涉及到千家萬戶，具體實施時只需對熱水器管道作適當的改進，無需動力和其它加熱裝置，投入小且節能效果明顯。在外觀和具體與浴室的相互協調上作進一步的優化設計，推廣應用后，以每次淋浴后節約20%的熱量計算，總體所節約的燃氣能源是非常可觀的。國家最近提出要大力發展循環經濟，從根本上改變高消耗的狀況。要開發和完善資源循環利用的技術和工藝，建立廢棄資源的回收和供應體制，實現資源循環利用，同時開發廢棄物再利用技術，因此，本設計研究的推廣應用具有較高的經濟和社會效益。