科创中国

目前家用与商用生活热水系统、公共淋浴设施一般都具有间歇用水特征。不用水时管道内热水向环境散热，导致下次用水初始阶段都将排放出末端管道中的冷水，造成明显的不舒适和水资源浪费。实测结果表明，视用水末端与热源之间的管路长短不同，用热水前排放冷水的时间为几十秒至几分钟不等，由此导致全国水资源浪费可达 7.97×104万吨/年。目前市场上针对该问题的解决途径主要包括增加热水循环管、增加储水罐和末端即热式电再热装置三类，但前两种方法会存在漏热和体积过大等问题，电再热的方法则对家庭的配电容量提出了非常高的要求（一般家庭难以满足这一要求）。本技术方案安装在生活热水靠近用水末端的主管段上。当热水来流温度较低时，开启半导体热电模组对来流进行加热，产生冷水进入蓄水罐内储存；当热水来流温度足够高时，关闭热电模组，打开水阀使蓄水罐内冷水缓慢流出与热水掺混。以此设计满足设备启动时末端热水温度不足的问题。

创新点：1、半导体制热：制热效率高于单纯电加热，降低配电需求。2、蓄水罐设计：零冷水，降低水量浪费；从未来取热，将半导体制热片产生冷水与后续高温水混合后排出。技术优势：装置利用快速热电热泵，以来流的部分冷水为热源，加热另一部分冷水用于淋浴，实现“即开即热”热水供给同时，大幅降低加热功率和总耗电量。同时，装置巧妙利用一个小容积的水箱存储被取热的水，避免了回水管路等的设置。本装置最大的创新点在于利用了半导体热泵制热快，能效比高的优点。和目前市场上的电加热型末端再热装置相比，能效比高，所需配电容量小，适用于家庭等更多场合；和循环管加热系统相比，不需要一直制热，能耗低，系统更加简单；和可能采用的传统热泵制热相比，能做到即开即热，更能达到节水速热的目的。

本项目的研究成果适用于用水末端与热水供应处有一定距离，无法始终供应热水，启动时需排一定量冷水的场景，如家用燃气热水器、公共淋浴间等。

团队其他成员包括：牛恒、杨赞宇、贾润喆、苏智寒、石文星。团队所有成员为清华大学教师和学生。

和目前市场上的电加热型末端再热装置相比，本项目的主要成本优势在于节电使得运行成本下降。本装置设计COP在来流温度最低时具有最小值2.5，随来流温度升高而升高。本装置填补了家用节能型速热装置的市场空白，与电加热型末端再热装置相比适用范围广，与循环管加热系统相比系统简单，综合成本低。单从经济性角度考虑，与电加热型末端再热装置相比，本装置成本回收周期约3至5年。

产品开发方面按照三步走：第一步，进行更接近实际达到样机制作，同时对样机性能进行测试，精细化设备在热电热泵、换热器、水路和传感器等方面的设计；第二步，进行充分的市场调研，了解相关领域最迫切的需求，优化产品相关功能，同时完善产品控制系统，能够基本满足实际使用需求；第三步，如果市场、经济等条件允许，进行产品的初步生产，在小范围内进行产品的测试投放，调研其使用意愿和便捷性等，对产品的市场形势进行充分评估，决定未来的生产。