近年来,高校规模持续扩大,在校人数激增,生活废热凸显。高校浴池作为学生生活中必不可少的公共设施,每日消耗大量能源并产生大量余热直接排放到环境,即浪费能源又会造成环境污染。本课题依托“十三五”国家科技支撑计划课题“低品位热能高效回收与利用技术及装置研发(2016YFB0601701)”进行研究。目的设计一套高校浴池余热梯级利用系统,为高校乃至公共机构余热回收利用提供技术参考。通过针对东北地区11所高校浴池调研实测大量工作,可以发现高校浴池余热回收潜力巨大。基于理论分析和调研实测结果,提出一种能够通过换热装置提取洗浴废水、废气热量的余热梯级利用实验系统,该实验系统主要设备包括双源热泵、梯级污水换热器、风机盘管、空气热回收器和相变蓄热水箱等设备。计算确定各设备主要相关参数,制备洗浴热水的双源热泵热水机组为82k W.h,冷水预加热的一级污水换热器为30k W,二级污水换热器为50k W;这些设备与蒸汽热回收器共同为热泵机组提供热源;为了更好的充分回收余热,增设2台额定功率96k W、额定风量1020m3/h卧式风机盘管,用于回收洗浴空间废气热量,增设2台功率为30k W的空气换热器,用于回收室外空气热量,构成高校浴池余热梯级回收系统,实现对废水、废气的梯级回收利用。实验系统采取两种运行工况,一种为两级污水换热器同时进行梯级余热回收,另一种是将用于预加热的一级污水换热器旁通为常规的一级热回收。通过对系统调试运行实测,获取大量实验数据,对比分析结果表明梯级系统更有利于余热回收利用,且梯级系统比一级回收系统余热回收率提高15.9%。通过对实验系统的洗浴废水热量、浴区湿蒸汽热量,回收废水热量、回收蒸汽热量测试计算,结果表明余热利用率73.83%;总耗电量、总有效利用能量求得能源利用效率185.5%;双源热泵机组总耗电量、累计制热量求得COP4.8;系统消耗能量与其他制取热水方式同比较低,体现系统良好节能效益、环保效益、经济效益。通过TRNSYS模拟软件,分别对浴池余热梯级利用三种热源系统:废水--废气双热源系统、废水热源系统和废气系统进行动态模拟,结果表明:双源工况机组出水温度稳定在55℃时该系统热泵机组功率约为17k W,系统制热功率约为85k W左右,机组COP近5.0。单一热源工况,以污水源作为热源时系统制热功率约为78k W;以空气源为热源时系统制热功率约为33k W,对比显示单一热源时污水源较空气源制热能力约提高一倍,但均小于双源系统制热能力。