中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種淋浴廢水源熱泵（WSHP）與空氣源熱泵（ASHP）耦合系統(tǒng)，并在大學(xué)宿舍進(jìn)行為期一年的實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測(cè)，全面評(píng)估了其能源性能、生命周期成本（LCC）及環(huán)境影響。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于大型住宅、機(jī)構(gòu)及酒店建筑中回收廢水熱量的利基技術(shù)領(lǐng)域。

研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)山東省青島中國(guó)石油大學(xué)的兩棟學(xué)生宿舍樓內(nèi)安裝了該套設(shè)備，宿舍可容納約2500名學(xué)生。系統(tǒng)主體包含一臺(tái)200 kW的WSHP、一臺(tái)120 kW的ASHP，以及兩個(gè)容積均為40 m3的熱水箱和廢水箱。WSHP內(nèi)置預(yù)熱器換熱器和兩級(jí)蒸氣壓縮循環(huán)，作為主熱源。當(dāng)儲(chǔ)存箱內(nèi)的淋浴廢水達(dá)到預(yù)設(shè)液位時(shí)，WSHP回收其熱量，用于加熱等量流入的冷水。當(dāng)廢水不足或WSHP無(wú)法將水加熱至所需溫度時(shí)，ASHP提供輔助加熱；在非每日淋浴時(shí)段，ASHP負(fù)責(zé)維持熱水箱溫度。系統(tǒng)于每日12:00至23:00向浴室供水，并根據(jù)水溫及可用廢水量進(jìn)行控制。

為獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，研究組搭建了在線監(jiān)控平臺(tái)，每小時(shí)記錄進(jìn)水溫度、流量、水箱溫度及系統(tǒng)耗電量等運(yùn)行參數(shù)。此外，團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了獨(dú)立的WSHP實(shí)驗(yàn)臺(tái)，在不同工況下測(cè)試系統(tǒng)性能。通過調(diào)節(jié)冷水進(jìn)水溫度和冷熱水流量，每種工況重復(fù)測(cè)試七次，以確定系統(tǒng)的制熱能力、功耗及性能系數(shù)（COP）。隨后，研究組利用TRNSYS軟件對(duì)完整混合系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬驗(yàn)證，模型整合了實(shí)測(cè)熱水需求、宿舍廢水溫度與流量、當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)、獨(dú)立WSHP實(shí)驗(yàn)得出的性能曲線以及ASHP制造商數(shù)據(jù)。

模擬結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)高度吻合：小時(shí)級(jí)水箱溫度的Zui大相對(duì)誤差不超過9%，月度耗電量的相對(duì)誤差控制在6%以內(nèi)。TRNSYS模擬顯示，與ASHP不同，WSHP的COP在冬季Zui高、夏季Zui低。WSHP-ASHP耦合系統(tǒng)的月度COP全年保持相對(duì)穩(wěn)定，范圍在3.4至4.1之間。

環(huán)境與經(jīng)濟(jì)評(píng)估表明，該混合系統(tǒng)相比傳統(tǒng)鍋爐具有顯著的生命周期成本優(yōu)勢(shì)，并實(shí)現(xiàn)Zui低的二氧化碳排放。與傳統(tǒng)電鍋爐相比，該系統(tǒng)年碳排放量減少77.77%；與燃煤鍋爐相比，減少60.76%。生命周期成本差異等高線圖也顯示，在典型市場(chǎng)條件下，該WSHP-ASHP系統(tǒng)相較于燃?xì)忮仩t仍保有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

相關(guān)研究成果以《基于實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證的淋浴廢水源熱泵輔助空氣源熱泵的技術(shù)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境影響評(píng)估》為題，發(fā)表在《案例研究：熱能工程》期刊上。研究團(tuán)隊(duì)來自中國(guó)西安交通大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)及江蘇恒新諾克科技有限公司。