能源的日益緊缺使得節能成為當前全球的焦點，此外能源的回收利用(如廢水、餘熱、余壓等)也愈發受到重視，公共建築的洗浴廢水就具有很大的熱回收潛力[1]，這些衛浴用水餘熱若得不到有效利用，不僅造成能源浪費，也對室外環境造成熱污染，增加了排污費用。有分析表明，我國公共浴室廢水餘熱年熱損失可達 20多億元人民幣。
針對上述洗浴餘熱亟需回收利用的現狀，有研究人員採用熱泵熱回收技術開展了一些研究，取得了很好的節能效果，但目前尚未廣泛應用。本文應用一種簡便易用的餘熱回收器實現洗浴用水餘熱的部分回收，探索其在洗浴節能方面的應用前景。
1.餘熱回收器原理
實驗用高效節能型淋浴餘熱回收器是將高導熱金屬材料設計成弧形面的板狀容器，配置了上下兩層換熱器，可以直接安裝在淋浴房的地板上，沐浴廢水淋到過濾網上后滲透到上層換熱器表面併流向兩側，此後淋到下層換熱器表面並最終排出。自來水首先流入下層換熱器並沿內腔的導流線連續流向換熱器出水口，隨即分兩路由兩側進入上層換熱器，並通過其出水口與熱水器或混水閥連通。
由於廢水與冷水間存在溫差，熱能通過換熱器的板壁傳導到內腔的冷水，冷水不斷地從熱水吸收熱能而溫度升高，該過程連續地循環進行，可以降低熱水器的加熱功率或減少混水閥中的熱水使用量，達到有效利用淋浴餘熱的目的。
過濾網的作用是為了增加人體洗浴的舒適度，但同時作為一層熱阻對淋浴廢水起一定的緩衝作用，對系統的換熱效果有一定的負面影響，實驗表明其對節能率(用以表徵餘熱回收效果，見下文)數值的影響在1%~2%之間。
2.實驗系統
為了得到該餘熱回收器的餘熱回收效果並分析其性能，設計了實驗系統。
餘熱回收器置於浴室地面上，沐浴噴頭距回收器上表面中心區域1.5米，並可進行垂直噴灑。餘熱回收器入口冷水溫度T1可通過另一套系統在一定範圍內調節，在此不再贅述。
系統採用六個熱電偶均勻分佈在餘熱回收器上層換熱器的上表面，以預測其平均溫度;用一個放置於噴頭正下方小容器內的熱電偶測量噴灑到餘熱回收器表面的「廢水」溫度T4，以評價淋浴過程的熱損失;一個溫度感測器置於餘熱回收器上方用以測量實驗時浴室內的溫度;兩個壓力感測器和兩個溫度感測器分別安裝在餘熱回收器的進出口，用以測量其進出口的壓力和溫度;流量感測器用以測量系統水流量;用熱水器出口的溫度感測器測量實際淋浴熱水溫度T3。各感測器的數據均通過Agilent數據採集系統採集並處理。
3實驗及結果分析
3.1節能實驗
實驗前對各溫度感測器進行標定，實驗過程中通過空調保持室內溫度恆定，通過分別調節T1和熱水器的設定出口溫度，根據實測數據計算不同工況下系統的節能率η，用以表徵系統的餘熱利用效果。
3.2換熱實驗
為了得到上層換熱器的平均換熱係數，在進行換熱實驗前首先將下層換熱器去除，並假設換熱器只從淋浴廢水中吸熱，忽略空氣對流換熱。平均對流換熱係數h應用牛頓冷卻公式得到[7]：
其中q為換熱器表面的平均熱流密度，可由淋浴流量和淋浴衝擊換熱器表面的平均溫度得到;tw和tf分別為所測換熱器表面平均溫度和換熱器內流體的平均溫度，且tf=(T1+T2)/2。
4.討論
節能實驗表明，餘熱回收器的節能效果非常明顯，普通洗浴工況下的節能率都接近甚至超過50%。該餘熱回收器內部包含三個濾芯，可以在去除重金屬的同時將水礦化，並起抑制和殺菌作用。濾芯的存在使得餘熱回收器冷水入口和預熱水出口之間的壓差ΔP較大，約為 0.07MPa，而當三個濾芯去掉后ΔP約為0.035MPa，可見濾芯的存在使得整個回收器內流阻較大，因此有必要分析濾芯對餘熱回收器節能效果的影響。
濾芯的存在使系統的節能率η稍有提高，原因是濾芯使得冷水在換熱器內部的流速減慢，使其吸收廢水餘熱的時間和熱量相對增長，因此能更有效地回收餘熱。
對只包含上層換熱器的系統進行的節能分析結果表明，上層換熱器的餘熱回收效果顯著，其節能率佔總節能率的70%-80%，因此設計改進具有單層換熱器的高效餘熱回收器具有更廣闊的應用前景，實際上最新型的餘熱回收器確實只具有單層換熱器。
應用於淋浴餘熱回收的熱泵熱回收技術可以回收大量的洗浴廢熱，可能是解決此類系統的最佳技術方案，且已經有一些實際工程應用，但由於熱泵系統所需資金投入較大，維護費用較高，而且具有完善淋浴系統的用戶採用該技術時必須對已有系統做較大改動才能重新使用，因此熱泵技術未必是最好的產品方案。本研究所用的餘熱回收器小巧輕便、性價比高、安全環保，不需要對用戶已有的系統做多大改動即可應用，可以廣泛應用於酒店、學校等公共建築以及家庭的浴室中起到節能作用。
