北京交通大学主校区公共浴室热能综合利用方案.doc

北京交通大学主校区公共浴室热能综合利用方案光科0701班 07272011 刘宇譞【摘要】通过在洗浴时发现的一些问题和后期进行的调查，发现公共浴室存在许多问题。其中，仍含有许多热量的30左右的污水被直接排放、冬季更衣室温度过低等问题引起了作者的关注。面对这些问题，作者简单设计了一种综合利用热能的方案，并对此方案进行了一定的分析。该方案回收了污水中的部分热能并能基本解决冬季更衣室供暖问题。【关键词】洗浴污水 热能回收 【正文】一、 公共浴室现存问题1 每天同学们洗澡产生了大量的污水，这些污水的温度比自来水高很多，其中携带着大量的热量，因此将污水直接排放进下水道会造成很多热损失，使得热能得不到充分利用，整个浴室系统用能效率降低；2 浴室全部采用管子直接出水，水流量大并且会造成水花飞溅。同时管子间距离过小，过道安排不合理，洗浴时人与人之间很容易互溅水花。这样会浪费水资源，对同学们洗浴和进出浴室造成一些不便，并且会影响洗浴效果。浴室中还存在部分管子不出水或不停地流水等问题；3 冬天时更衣室很冷，很多同学洗澡出来后甚至会全身哆嗦，这就大大降低了去公共浴室洗澡的舒适性，并有可能会使一些同学感冒。因为这个原因许多同学在冬天很不愿意去浴室洗澡，导致同学们的卫生情况和浴室的效益都有所降低；4 更衣室卫生状况较差，凳子无人清洁，同学们更换衣物时无法就坐，对更衣造成了许多不便。二、 公共浴室系统现状10-1530左右70-80冷凝蒸汽183蒸汽浴 室更衣室锅炉软化水自来水热水箱热交换器温控箱中水池热泵38-42说明：主校区公共浴室开放时间为每天17点到22点，除去寒暑假外每年约有270天开放。浴室采用的水源为主校区操场上的水塔所抽出的地下水，经过输运和处理后变成温度约为10-15的自来水。这样的自来水水质较硬，需经过软化装置（某种阳离子）后进入锅炉，以免损坏设备。锅炉以天然气为燃料，进入锅炉的水被转化为183的水蒸气进入热交换器，与热水箱中的水进行热量交换，之后水蒸气将重新冷凝为液态水流回锅炉循环使用。在热水箱中自来水被加热到70-80后流入智能温控箱，与凉自来水混合后变为38-42的温水进入热泵，热泵将温水打入管道，同学们洗浴时的水就从这个管道而来。洗浴时产生的温度约为30的污水经过污水管道流入学校的中水池，经处理后用于浇草坪或流入明湖等。三、 热能回收系统设计在公共浴室系统的流程图中，我们可以发现，由流入浴室的38-42的洗浴水到流出浴室的30的洗浴污水，同学们在洗浴过程中大约只消耗了洗浴水10的温差。30的污水被直接排入中水池，浪费了许多能量。同时冬天更衣室的供暖效果极差，同学们更换衣物时会感到很冷。面对公共浴室存在的问题，现主要设计一种热能回收系统，使得浴室能更充分地利用热能，并解决冬季更衣室供暖问题。15-2025-3030左右70-8038-42单向通风装置热交换器平面热交换阀门3阀门2阀门110-15冷凝蒸汽183蒸汽浴 室更衣室锅炉软化水自来水热水箱热交换器温控箱中水池热泵冷水箱过滤装置四、 热能回收系统工作原理如图所示，锅炉蒸汽热交换装置不变。在自来水进入热水箱和温控箱之前加设一冷水箱，用于暂存凉的自来水。洗浴后产生的污水经过一个过滤装置后进入新增设的管道。夏天时关闭阀门1、2，打开阀门3 ，经过滤后的污水进入热交换器与冷水箱进行热量交换，将污水中剩余的热量传递给冷水箱中的水，使其升高一定温度；冬天时打开阀门1、2，关闭阀门3 ，污水流入更衣室地板下与更衣室进行平面热交换，这个热交换装置将管道与易于导热的地板材料结合，将污水的一部分热量转移到更衣室，使更衣室变暖。接着污水进入热交换器与冷水箱交换热量。经过热交换器的污水温度略高于自来水温度，同时已经通过了过滤装置，因此可排入中水池，也可直接用于洗车、浇草坪等。浴室与更衣室之间还设立了单向通风装置，冬天时打开可以将浴室内携带着一些热量的水蒸气排入更衣室，使更衣室变得温暖。这样热能得到了更为充分的利用，即节省了资源，又解决了冬季更衣室的供暖问题，一举两得。五、 其他问题解决方案1. 浴室内全部改用喷头淋浴，将喷头间距离调大，保证每个喷头都能正常工作，并在在每个喷头间设立隔板。这样即能节约水资源，又能使同学们更好地淋浴，不会互相影响。2. 改善更衣室的卫生条件，每天派专人打扫卫生并清洁座椅，使同学们拥有一个更为方便和干净的更衣环境。六、 方案经济性分析1. 计算每天回收热能设流入冷水箱旁的热交换器的污水温度为，流出热交换器的污水温度为，污水流量及热量损耗（过滤损失的水和热交换不完全的水）因数为，污水质量为M吨则Q=1000 M（-）刚流出浴室的污水温度为30，夏天此水直接流入热交换器，冬天经过更衣室后会损失一部分热量，因此将的全年平均值取为27。为温的污水与凉的自来水交换后的污水温度，它的温度略高于自来水温度，全年平均值取为17。污水质量与用水质量基本相等，浴室日人流量约为1000人，按每人每次用水0.2 t计算，每天用水质量即M为200 t。污水流量及热量损耗因数暂取为0.8。水的比热容=4.2kJ/(kg)则每天回收热能Q=10004.20.8200（27-17）kJ =6.72106 kJ2. 计算系统效率系统中有两台锅炉共同工作，每台锅炉每分钟消耗天然气1.3 m3。而每天相当于有M吨水从温度(自来水温度)被加热到温度(洗浴水的温度)。浴室开放时间为每天17点到22点，因此系统每天工作时间为5小时。设天然气热值为R系统效率=1000M(-)/(21.3605 R)天然气的热值R= 3.8104 kJ/ m3,水的比热容= 4.2 kJ/(kg)，M仍取200 t，取全年平均值约为12，约为40则系统效率=10004.2200(40-12)/ 21.36053.810480%3计算每天节约的天然气每天节约的天然气体积V = Q / ( R) = 1000 M（-）/ R1000M (-) / (21.3605 R) = 780（-）/ (-)将=12，=40，=27，=17，=0.8代入上式则V = 7800.8(27-17) / (40-12) = 223 m33. 计算全年节省资金设公共浴室每年开放N天全年节省资金S = P V N = 780P N（-）/ (-)目前北京市天然气价格P = 2.05元/ m3，公共浴室每年约有270天开放代入数据，可得S = 12.3万元七、 结论作为北京交通大学的一名学生，我在去公共浴室洗澡的过程中发现了浴室存在着一些问题。经过现场调查和查阅资料，我尝试着设计了一种回收污水中热能并解决冬季更衣室温度过低问题的方案。或许这套方案在细节和一些数据上还存在着一些问题，但我相信这些问题可以在更深入的调查和研究中解决。在整个社会都提倡节能与环保、构建和谐的今天，对浴室进行一些小小的改造就能解决许多问题,并体现出这个时代的精神：回收热量，减少了天然气