基本信息
- 项目名称：
- 一种利用热泵回收废热的洗头盆
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本研究开发一种节能、环保以理发店排水废热为热源并能避免或降低沼气等易燃易爆气体生成的热泵洗头盆。通过对理发店排水废热的利用，提高热泵的性能系数，降低排水污染。本研究除可应用于理发店外，该设备还可应用于其它有大量废水排出或需提供大量热水的领域。 实验结果表明，本研究热泵的性能系数可达到6.49，它的提出和应用将对降低理发店加热热水电耗和减轻理发店排水水污染具有积极意义。
- 详细介绍：
- 理发店需要提供大量的热水用于顾客洗头，目前该部分热水一般都是通过电热水器获得，而采用电加热器获得热水的方法需要消耗大量的电能。热泵热水器是通过做功使热量从温度低的介质流向温度高介质的装置，作为可制造热水的节能产品，热泵热水器目前已得到大规模地应用。热泵热水器的性能系数COP(coefficient of performance)是热泵系统所能实现的制冷量（制热量）和输入功率的比值，在相同的工况下，COP越大说明热泵的效率越高，系统越节能；蒸发温度或热源的温度越高，系统的COP将越大。由于热泵总能从低温热源获得热量并经由压缩机后排往高温冷凝器，因此热泵的性能系数必定高于1，也就是说，通过热泵获得热水，要比单纯使用电加热器要节能得多。目前被广泛应用的空气源热泵热水器的COP受室外气象条件的影响，在冬季气温较低时或相对湿度较大时一般很难正常使用，而水源或土壤源热泵则因投资、场地或地质条件等因素受到一定程度的制约。 理发店每天都需要大量热水用于顾客洗头，因此理发店每天都要排出大量富含热量的高温废水。理发店为排除高温废水因聚积产生易燃易爆气体影响生意。理发店对这部分高温废水的处理方法一般是由排水系统直接排至下水道。由于理发店排放的废水温度往往有30-40℃，且又不受室外气象条件的制约，因此理发店排水废热对热泵而言是一种很好的热源。遗憾的是，目前的理发店在使用过程中一方面需要消耗大量的高品位电能用于获取热水，一方面又需要排出大量的高温废水，即理发店废热得不到有效利用的同时，又需消耗大量的高质能源。 理发店排水中含有大量有机和无机物，其成分相当复杂且在高温环境下易生成沼气等易燃易爆气体。若能在利用废水热量的同时，降低或避免易燃易爆气体的产生，必将对提高理发店排水质量、提高城市地下水质量具有积极意义。 本研究的目的是开发一种节能、环保的利用理发店排放的高温污水废热并能避免或降低沼气等易燃易爆气体生成的带有热泵的洗头盆。拟利用理发店排水中的废热作为热泵的热源，其投资不会高于其它类型的热泵。这种热泵性能系数会远远高于上述热泵，同时又能达到提高排水品质，提高城市地下水质量的目的。 本项目研究意义在于，通过对理发店排水废热的利用，提高热泵的性能系数，降低排水污染。由过滤器过滤后废水在直冷式换热箱内与蒸发器直接接触换热，吸收废水中的热量；被过滤器过滤下来的较大组分，经简单分离后，过滤器可重复利用，而分离下来的较大组分可集中处理。本研究设备的成功开发将对降低理发店能耗和环境污染，具有积极意义。 本研究除可应用于理发店外，还可应用于有大量废水排出的领域，如洗浴中心、足疗馆和和锻炼健身会馆等需要热水的场合，不仅可以回收排水中的热量，还可以回收排中的冷量；不仅可以回收排水中的能量，还可同时过滤掉一部分排往下水道的各种污染物。因此，本研究设备的成功开发与推广，必将产生巨大的经济效益、环境效益和社会效益。 实验结果表明，本研究热泵的性能系数可达到6.49，而经处理后排往下水道中的可见组分含量也有很大程度的降低。本研究热泵热水器利用了理发店排水温度较高和具有较高热容量的特点，它的提出和应用将对降低蒸发器金属消耗、降低理发店加热热水电耗和减轻理发店排水水污染具有积极意义。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：本研究的目的是开发一种利用理发店排出的高温废水作为热源的热泵装置。利用该装置可有效提高理发店的电能利用效率，并能降低污水排放温度，能避免因高温排放污水而产生沼气等易燃易爆气体。 基本思路：利用热泵回收废水中的高品质废热，回收得到的热量再次加热水。 创新点：利用了热泵的高蒸发温度对应高性能系数的特点，利用了理发店排污水具有较高温度，且排污量与热水需求量都较大且易于平衡的特点，将洗头排污、用水和热泵结合起来，是一种节能环保的装置。 关键技术和主要技术指标：热泵的性能系数不低于6，即在使用了该装置后，洗发用电量应仅为使用电热水器的1/6；排水温度不高于20oC；该种洗头盆的投资不会增加很多，回收时间低于1年。
科学性、先进性
- 本研究所涉洗头盆是一种利用热泵回收废热的热能再生装置。在相同的使用效果下，它的电能消耗仅为电热水器的1/6左右；它还是一种区别于现有技术的热泵，无论是空气源、水源，土壤源热泵，它们用于理发店会受到经济性、场地、室外温度及热量平衡的制约，且不能有效降低污水排放温度。目前无论那个城市都有大量的理发店，每天都需要大量的热水并排出大量的废热，因此，本研究所涉利用热泵回收热能的洗头盆的开发具有相当的经济性和迫切性。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 有偿使用专利
作品可展示的形式
- 实物、产品、图纸
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本产品在不改变现有洗头盆及电加热器布局的情况下将回收洗头排水废热的回收系统与洗头加热系统合二为一。本研究所涉的洗头盆是利用热泵回收高温废热的热能再生装置，在相同的使用效果下，它的电能消耗仅为电热水器的1/6左右，且热水温度可加热到45oC以上。本产品对场地、室外温度要求不高，在回收废水热量的同时加热洗头用水将热能循环利用，本产品出适用于理发店外还是用于足疗店、洗浴中心等需要大量高温热水或产生大量高温废水领域。因此，本产品具有较高的推广前景。 据不完全统计，仅天津市北辰区就有具有一定规模的理发店153家、足疗店82家、洗浴中心105家，且理发店、足疗店、洗浴中心每天用水量大约分别为2.5吨、3.2吨、5.6吨,将这些水加热到某一温度需消耗大量的高品质能源，而使用本产品加热这些水至同一温度所需能耗为其它能耗的1/6。所以本产品的发展前景有很大空间。该种洗头盆的投资不会增加很多，成本回收时间低于1年。
同类课题研究水平概述
- 本研究是开发一种节能、环保的利用理发店排放的高温污水废热并能避免或降低沼气等易燃易爆气体生成的带有热泵的洗头盆。研究通过高温废水经过滤器过滤后与蒸发器在直接接触换热设备内直接接触换热，过滤器过滤可见组分；热量通过热泵的蒸发器、压缩机排至冷凝器，最终得到高温热能；而经过滤器过滤的可见组分则集中处理。本研究涉及传热学、热泵、自动控制、系统优化等相关学科，是由多学科交叉而成科学课题和应用课题。 目前包括空气源、水源、土壤源等热泵的形式，国内外有大量的高校、研究机构和企业已经或正在研究；国内外也有大量的报道；但它们研究方向均趋向于空气源热泵。目前国内外尚未见有本研究课题的相关公开报道。本课题的成功研究，可填补此领域的国内外空白，并达到国际领先的水平。
