適用南方家庭廢熱水的熱能回收技術研究

楊震 丁藝

摘要：本文通過分析研究家庭洗澡水所含的污染物的主要成分和目前家庭洗澡廢水主要熱能回收循環利用技術。本著結構簡單、成本低廉、操作簡便、實用性強、易于推廣的原則，避免為刻意追求重復利用效率而不顧及成本的“唯技術論”，借鑒現有成熟的水地暖技術，發明了一種適用于我國南方家庭洗澡水及其熱量回收再利用技術。

關鍵詞：中國南方；家庭廢熱水；熱能回收技術

中圖分類號：X-1 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）08-0188-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on Heat Recovery Technology for Waste Water of the Southern Family

YANG Zhen1，DING Yi2

（1.Department of Electrical Information Engineering， Sichuan Engineering Technical College， Deyang 618000， China；2. Art Department ofElectrical Information Engineering， Deyang 618000，China）

Abstract： This article through the analysis of main components of pollutants containing family bath water and the family bath wastewater mainly heat recovery and recycling technology. With simple structure， low cost， simple operation， strong practicability and easy popularization principle， to avoid the deliberate pursuit of reuse efficiency without regard to the cost of "the technology theory， using the existing mature water heating technology， developed a suitable for China Southern family bath and heat recycling technology.

Key words： heat recovery technology； waste water； the South Chinese family

南方，冬天。每次我們在衛生間洗澡，看著溫暖的熱水順著下水道嘩嘩地流走，而衛生間外的其他房間還處處冰冷。大家可能就會不由自主地思索：有什么好的辦法既能把洗澡水的熱量留在冰冷的屋里溫暖我們的家，又能重復利用還不太臟的水呢？經過無數次的思考、調研、對比，我慢慢有了自己獨特的解決方案——適用于我國南方家庭洗澡水及熱量回收再利用技術。

家庭污水是指人們的生活用水排放和家用衛生設施產生的廢水。家庭廢水主要有洗衣水、洗澡水、廚房廢水等。在這些廢水中，洗澡廢水具有水量大、熱量大、污染輕、水質穩定的特點。所以，洗澡廢水應優先作為一種再利用的水源來開發。根據有關統計，一般人每次洗澡約12分鐘左右，一分鐘需要10升水，每次洗澡就需要120升水。并且每次洗澡只用了熱水中約20%的熱能，浪費了約80%的熱能。因此，洗澡無論對于水資源還是熱能的浪費都是非常大的。解決上述問題主要涉及兩個方面的技術。一是洗澡廢水中的熱能回收循環利用技術，二是洗澡廢水再利用技術。

目前，洗澡廢水中的熱能回收循環利用技術主要有以下兩類解決方案。一是將回收的廢水熱能用于預熱熱水器進水溫度，以達到熱能回收循環利用的目的。此方法主要存在以下不足：消耗電能、有觸電安全隱患、回收熱量利用效率低、裝置復雜和安裝困難等。二是使用基于帕耳帖效應的溫差發電技術，利用溫水與冷水的溫差發電，將電量存儲，以達到熱能回收循環利用的目的。此方法主要存在以下不足：由于溫差較小，能量密度太低導致發電效率較低，成本較高，有觸電安全隱患。

家庭洗澡水所含的污染物主要有人體皮膚分泌物、毛發、污垢、合成洗滌劑，以及細菌和病毒等。家庭洗澡水再利用的主要困難是污水為無壓水，含有渣質容易堵塞管道與衛生設備。目前，針對廢水處理過濾技術主要有氣浮處理法、混凝處理法、電解處理法、電絮凝氣浮組合處理法等，其共同特點均是成本過高、操作復雜、設備占用空間大，不易推廣。比如芬蘭設計師 Jason Selvarajan研發的Showerloop設備，通過多重濾芯、活性炭、紫外線、水泵等設備對洗澡水進行循環利用，洗一次澡只需1升水，但該設備售價高達1600美元。

綜上研究，筆者本著結構簡單、成本低廉、操作簡便、實用性強、易于推廣的原則，避免為刻意追求重復利用效率而不顧及成本的“唯技術論”，借鑒現有成熟的水地暖技術，發明了一種適用于南方家庭洗澡水及其熱量回收再利用技術。

該技術基本原理是：淋浴洗澡時，在腳下放置接水器，接水器首先通過過濾網過濾洗澡水中的主要雜質，然后洗澡水流入具有良好散熱功能的水管中，流經客廳、臥室等房間，利用輻射和對流的傳熱方式向室內供熱。最后，慢慢冷卻后的廢水通過微型水泵存儲在儲水箱中，供座便器和清洗拖把等使用。在整個水流過程中，主要是依靠微型水泵和水位差來為洗澡水流動提供動能。

1 幾項重要環節的說明

1） 淋浴的洗澡水的收集需要使用接水器。接水器使用保溫材料制作，輕便、方便收納、能支撐人體重量，防滑，四周有凹槽。浴缸的洗澡水具有水量多、水溫流失少的特點，更適合熱量回收利用。無論是淋浴還是浴缸都需要使用過濾網。過濾網要求安裝簡單，便于清洗，濾孔大小適中，太大，不利于過濾雜質；太小，影響水流速度，造成熱量流失。

2）安裝散熱水管時，進入不同房間的分叉處需安裝三通或者四通，配上閥門，可實現節約熱能、分區供熱。

3） 熱量散發主要通過帶散熱片、直徑較粗的水管，不易采用回形結構的水暖散熱片。主要原因是管道內水質較差，回形結構容易造成堵塞，不易清洗。管道中的廢水溫度（30-35℃）較水地暖的供水溫度（50-60℃）和回水溫度（40-50℃）有較大差距，因此散熱水管不宜太長，否則影響供暖效果。

4）儲水箱接近頂部處需安裝防溢出水管，水箱快裝滿時自動排放，防止水箱溢出。儲水箱底部出水口可安裝納濾膜（NF）及反滲透膜（RO）進一步過濾雜質并降低水質硬度，以便提高廢水重復利用場景。

5）由于家庭洗澡水排放的不連續，本研究的定位是作為南方冬天室內升溫的輔助措施，而非主要供熱方式。

6） 作品效果圖、設計圖和示意圖附后。

散熱水管示意圖

參考文獻：

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【通聯編輯：光文玲】