李紅偉 張 楠 韓賽賽

(1.洛陽(yáng)一拖華建工程設(shè)計(jì)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471003;2.機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450007;3.洛陽(yáng)一拖華建工程設(shè)計(jì)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471003)

污水源熱泵系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和其應(yīng)用潛力分析

李紅偉1 張 楠2 韓賽賽3

(1.洛陽(yáng)一拖華建工程設(shè)計(jì)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471003;2.機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450007;3.洛陽(yáng)一拖華建工程設(shè)計(jì)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471003)

污水源是一種優(yōu)良的低溫余熱源，污水源熱泵能夠充分的利用城市污水的廢熱，與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，在最初投資和運(yùn)行方面有顯著的優(yōu)勢(shì)，而與常規(guī)的地源熱泵系統(tǒng)相比也有其突出的特點(diǎn)，在有條件的地方應(yīng)該優(yōu)先考慮使用此種技術(shù)。

污水源熱泵系統(tǒng);技術(shù)經(jīng)濟(jì)性;應(yīng)用潛力

污水源熱泵是一種水源熱泵，其主要的優(yōu)點(diǎn)是水的熱容量大、設(shè)備傳熱性能好、水溫比較穩(wěn)定，城市污水是一種優(yōu)良的低溫余熱源，水溫在整個(gè)采暖期波動(dòng)不大，對(duì)水/空氣熱泵或水/水熱泵而言，是一種理想的低溫?zé)嵩础?/p>

一 熱泵的熱源選擇與污水熱源的特點(diǎn)

污水源熱泵技術(shù)主要是利用城市污水作為冷熱源，通過(guò)熱泵壓縮系統(tǒng)將污水中的低位熱能轉(zhuǎn)化成為可再生高位清潔能源，以此來(lái)作為建筑物進(jìn)行制冷供暖與提供生活用水。城市污水是不可多得的熱泵冷熱源，它的溫度一年四季相對(duì)來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定，這種溫度特性使得污水源熱泵比傳統(tǒng)采暖空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高。城市污水具備水量大，水溫冬暖夏涼，受氣候影響小等特點(diǎn)，與太陽(yáng)能和空氣相比，城市污水全年的水溫變化幅度小。冬季嚴(yán)寒地區(qū)污水溫度也在12℃—16℃，長(zhǎng)江流域污水溫度維持在14℃—18℃;夏天，污水溫度在22℃至25℃，又比日常氣溫低了10℃，因而，可在全年獲得相對(duì)比較穩(wěn)定的水溫，可作為穩(wěn)定的熱源。

污水熱源的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面:首先，其是屬可再生能源利用技術(shù)，污水源一般是城市原生污水，其來(lái)源相對(duì)比較穩(wěn)定，不受時(shí)間和季節(jié)的影響，水量也基本恒定，只要溫度合適，將是良好的熱源。其次，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，城市原生污水的水體溫度不受時(shí)間和季節(jié)的影響，一年四季相對(duì)都比較穩(wěn)定，這就使熱泵機(jī)組能更加穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行，同時(shí)也使得系統(tǒng)更加的高效、經(jīng)濟(jì)。再者，污水源熱泵機(jī)組可以建造在居民區(qū)內(nèi)，采用城市原生污水作為熱泵熱源進(jìn)行工作，機(jī)組運(yùn)行時(shí)沒有燃燒，沒有任何污染，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物場(chǎng)地，環(huán)境效益顯著，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。與常規(guī)熱泵和空調(diào)系統(tǒng)相比，其消耗的電能更少，而發(fā)電時(shí)消耗一次能源，而且會(huì)排放一些污染物、二氧化碳溫室氣體等。

二 污水源熱泵系統(tǒng)的構(gòu)成形式

根據(jù)系統(tǒng)采用污水源，可以將其分為原生污水源熱泵系統(tǒng)、一級(jí)污水源熱泵系統(tǒng)和二級(jí)污水源熱泵系統(tǒng);根據(jù)熱泵換熱設(shè)備是否與污水直接接觸可分為直接式污水源熱泵系統(tǒng)和間接式污水源熱泵系統(tǒng)。其工作原理是在高溫的夏季，通過(guò)熱循環(huán)而將建筑內(nèi)熱量傳遞到污水源內(nèi)，而在寒冷的冬季通過(guò)熱循環(huán)將污水源內(nèi)能量提取到建筑物內(nèi)，但由于污水特殊的水質(zhì)的緣故，系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)添加特殊設(shè)備以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

由于污水具有較強(qiáng)的腐蝕性，因此在系統(tǒng)換熱器前應(yīng)加裝自動(dòng)式過(guò)濾器和反洗裝置，在運(yùn)行過(guò)程中仍有可能存在較大懸浮物堵塞交換器，所以，要定期對(duì)其進(jìn)行清理;整個(gè)污水系統(tǒng)的管路設(shè)計(jì)應(yīng)遵循管路平直、閥門少的原則，在自流管的進(jìn)口和端頭分別安裝閘閥和法蘭盲板以便于檢修和清洗;潛水泵的選擇應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的潛水池，并應(yīng)從壓水干管接出一根支管并伸到集水池底部，運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)定期開啟以將浮渣沖起并用水泵沖走;由于污水的黏性及對(duì)換熱地面的污染，為保證一定傳熱系數(shù)而提高管內(nèi)流速，要對(duì)封頭部位的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊的處理;為避免污水內(nèi)大體積懸浮物進(jìn)入殼管式換熱器，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，將內(nèi)部大尺度污物去除，以保證換熱器的正常工作。

三 污水源熱泵系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)污水排放量日益增多，污水的排放相對(duì)集中，該現(xiàn)狀為污水源熱泵的利用提供了保證，資料顯示給600萬(wàn)噸污水降溫3℃，則可獲得相當(dāng)于燃燒60萬(wàn)噸煤所產(chǎn)生的熱量，所以，其可以帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益，該系統(tǒng)以城市污水為冷熱源，無(wú)需消耗燃煤、燃油等一次性能源，運(yùn)行過(guò)程中中無(wú)煙氣粉塵、廢液、廢渣等污染物質(zhì)，這種性能可在很大條件下改善城市大氣環(huán)境和地面環(huán)境。與其它供熱設(shè)備相比，污水源熱泵有很多的優(yōu)勢(shì):我國(guó)年污水排放量達(dá)464億m3，與燃煤、燃油、燃?xì)獾儒仩t房系統(tǒng)相比，節(jié)省用煤量0.33億噸。以全國(guó)年總能耗30億噸標(biāo)煤來(lái)計(jì)算，達(dá)到了1.1%，若按暖通空調(diào)的一次能源消耗量10億噸標(biāo)煤計(jì)算，達(dá)3.3%，同時(shí)每年可減少排放量達(dá)72萬(wàn)噸。另外，污水源熱泵系統(tǒng)將污水熱能連同熱泵機(jī)組本身產(chǎn)生熱能一并轉(zhuǎn)移到室內(nèi)，能效比高達(dá)4.5－6.0，能源利用率是電采暖的3－4倍，夏季冷凝溫度低，比傳統(tǒng)中央空調(diào)節(jié)省30﹪－40﹪的運(yùn)行費(fèi)用，且污水源熱泵系統(tǒng)無(wú)需設(shè)冷卻塔，利用的是城市原生污水，節(jié)約了大量水資源的同時(shí)又創(chuàng)造出新的清潔型能源。

四 污水源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用潛力

隨著能源和環(huán)境的問(wèn)題日益加重，在滿足人們健康、舒適要求的前提下，如何合理利用能源，節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境和降低能耗已成為人們迫切需要解決的焦點(diǎn)問(wèn)題，污水源熱泵技術(shù)將成為既節(jié)能又環(huán)保及舒適衛(wèi)生的最為活躍和最為有效的供暖供冷方式。面對(duì)全球性的能源短缺問(wèn)題，我國(guó)政府對(duì)污水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用高度重視，在鼓勵(lì)和推廣原生污水源熱泵技術(shù)的研究應(yīng)用方面已出臺(tái)了一些相關(guān)政策。由于我國(guó)地域遼闊，各地區(qū)氣候差異較大，地質(zhì)狀況錯(cuò)綜復(fù)雜，全面推廣應(yīng)用污水源熱泵技術(shù)還需要對(duì)許多技術(shù)難題進(jìn)行研究。在能源短缺和環(huán)境危機(jī)日益嚴(yán)重的情況下，使用以污水作為熱源的熱泵系統(tǒng)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃油氣爐是一種可行的節(jié)能改造方案，也將成為今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。

五 結(jié)束語(yǔ)

污水源熱泵系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，很大程度上降低了對(duì)于環(huán)境的污染，也節(jié)省了很多其他的能源的應(yīng)用，對(duì)于改善人們的生活環(huán)境有良好的促進(jìn)作用，大大提高了人們的生活品質(zhì)。

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