吳瀟

摘 要：隨著社會(huì)的不斷快速發(fā)展，能源短缺問題變得越來越嚴(yán)重，這也使得了人們?cè)絹碓街匾暪?jié)能方面的工作。污水源熱泵，作為利用可再生清潔能源的一種重要方式，在日益重視環(huán)境問題以及對(duì)節(jié)約能源的要求越來越高的城市發(fā)展規(guī)劃中，勢(shì)必會(huì)受到更多的重視目光。濟(jì)南能源建設(shè)發(fā)展有限公司擬在濟(jì)南光大水務(wù)水質(zhì)凈化二廠、華山片區(qū)建設(shè)污水源熱泵能源站，本文對(duì)其可行性進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：污水源熱泵系統(tǒng)；集中供熱系統(tǒng)；熱力學(xué)；可行性

1、引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，越來越多的新能源得到了廣泛的應(yīng)用，這在很大程度上促進(jìn)了社會(huì)的健康穩(wěn)定發(fā)展。現(xiàn)階段，各種類型的熱源冷源熱泵系統(tǒng)都被人們熟知。目前新能源供熱的形式主要包括污水源熱泵系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、空氣源熱泵系統(tǒng)以及太陽能蓄熱系統(tǒng)等等，其中污水源熱泵系統(tǒng)以其較低的初投資和較高的能效比在多元化的供熱市場(chǎng)中占據(jù)著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

濟(jì)南能源建設(shè)發(fā)展有限公司擬在濟(jì)南光大水務(wù)水質(zhì)凈化二廠、華山片區(qū)（以三廠為污水源）建設(shè)污水源熱泵能源站，污水總處理規(guī)模40萬噸/天，其中，華山片區(qū)利用濟(jì)南光大水務(wù)水質(zhì)凈化三廠的低品質(zhì)污水熱量建設(shè)供熱規(guī)模為235萬m2污水源熱泵供熱能源站，包括21個(gè)熱泵站，每個(gè)站內(nèi)建設(shè)污水源熱泵機(jī)組，其余不足部分采用空氣源熱泵機(jī)組作為補(bǔ)充。水質(zhì)凈化二廠建設(shè)供熱規(guī)模為80萬m2污水源熱泵供熱能源站，解決周邊居民供熱及公建的供熱需求，設(shè)計(jì)供熱規(guī)模共計(jì)315萬m2。

2 項(xiàng)目建設(shè)必要性

2.1本項(xiàng)目的實(shí)施，有利于現(xiàn)有資源充分利用，發(fā)揮巨大優(yōu)勢(shì)

早在1982年，北歐就已經(jīng)對(duì)污水源熱泵技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。現(xiàn)階段，我國污水源熱泵熱泵技術(shù)也已成熟。水質(zhì)凈化二廠及華山片區(qū)周邊區(qū)域，由于分屬不同的單位，不利于統(tǒng)籌管理。同時(shí)，兩個(gè)污水處理廠的日處理污水總量在40萬噸，蘊(yùn)含著巨大的低品位熱能，利用污水余熱進(jìn)行供熱以替代現(xiàn)狀內(nèi)熱源，不僅能夠減少現(xiàn)有熱源對(duì)化石能源的消耗，還能增加可再生能源的合理開發(fā)利用。

污水采暖具有無與倫比的優(yōu)越性。城市污水是由工業(yè)廢水和生活污水組成，水量巨大，是一種蘊(yùn)含豐富低位熱能的可再生熱能資源。污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)則是以城市污水作為建筑的冷熱源，解決建筑物冬季采暖、夏季空調(diào)和全年熱水供應(yīng)的重要技術(shù)，也是城市污水資源開發(fā)利用的有效途徑。同時(shí)減少了城市廢熱和污染物的排放，美化了環(huán)境。

2.2本項(xiàng)目的實(shí)施，有利于濟(jì)南城市的可持續(xù)發(fā)展

中國十二五規(guī)劃推動(dòng)的制造升級(jí)、消費(fèi)升級(jí)以及環(huán)保需求，成為驅(qū)動(dòng)原生污水源開發(fā)與利用的三大引擎。污水源熱泵系統(tǒng)是我國當(dāng)前各類熱泵技術(shù)中發(fā)展和應(yīng)用前景最被看好的一種。能源供應(yīng)緊張的現(xiàn)狀為能源利用方式敲響了警鐘。大力發(fā)展可再生能源，為可持續(xù)發(fā)展提供保障已逐漸成為人們的共識(shí)。

2.3本項(xiàng)目的實(shí)施，有利于濟(jì)南市能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整

新能源和可再生能源的利用，是一個(gè)城市對(duì)綠色能源的重視程度和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平進(jìn)步的重要體現(xiàn)。濟(jì)南市大量煤炭的直接燃燒引起了嚴(yán)重的環(huán)境污染，為了實(shí)現(xiàn)濟(jì)南的碧水藍(lán)天，用清潔能源代替煤炭、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)是濟(jì)南市近期的重要任務(wù)。

2.4本項(xiàng)目的實(shí)施，有利于濟(jì)南市環(huán)境的保護(hù)

為解決濟(jì)南市燃燒煤炭給環(huán)境造成的污染問題，濟(jì)南市政府采取了引進(jìn)天然氣、清潔能源等多項(xiàng)措施，本項(xiàng)目采取的污水源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行過程中對(duì)環(huán)境沒有任何污染，以電為動(dòng)力沒有燃燒，所以不會(huì)排煙，也沒有燃燒廢棄物，對(duì)濟(jì)南防止空氣污染、保護(hù)環(huán)境，還濟(jì)南一個(gè)藍(lán)天，實(shí)現(xiàn)自然生態(tài)平衡具有重要的作用，相比原來采暖用的煤、油、氣是理想的清潔能源。

3、機(jī)組特點(diǎn)分析

4、運(yùn)行費(fèi)用分析比較

按照每天運(yùn)行24小時(shí)，濟(jì)南地區(qū)冬季采暖運(yùn)行120天，污水源熱泵及燃?xì)忮仩t綜合利用系數(shù)均取0.54（氣候調(diào)節(jié)系數(shù)）。電費(fèi)取0.6元/kWh。天然氣熱值按8500大卡/立方米，按照濟(jì)南市調(diào)整氣價(jià)取3.3元/立方米，熱能利用效率取0.85。運(yùn)行費(fèi)用如下：

1、燃?xì)忮仩t

（1）主機(jī)運(yùn)行費(fèi)用：鍋爐每小時(shí)耗氣量為：Q=1950kW×860÷8500÷0.85=232m3/小時(shí)，運(yùn)行費(fèi)用如下：

232m3×3.3元/m3×24h×120天×0.54=119.07萬元

（2）附機(jī)運(yùn)行費(fèi)用：循環(huán)泵輸入功率約為22kW，運(yùn)行費(fèi)用如下：

22kW×24h×0.6元/kWh×120天×0.8=3.04萬元

運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)：122.11萬元

單位面積年運(yùn)行費(fèi)用：37.57元/平米/年

2、污水源熱泵系統(tǒng)

（1）主機(jī)運(yùn)行費(fèi)用：制熱時(shí)主機(jī)輸入功率505kW，運(yùn)行費(fèi)用如下：

505kW×0.6元/kWh×24 h×120天×0.54=47.12萬元

（2）附機(jī)運(yùn)行費(fèi)用：輔機(jī)輸入功率約52kW（循環(huán)水泵輸入功率22kW，中介水水泵輸入功率約30kW），運(yùn)行費(fèi)用如下：

52 kW×0.6元/kWh×24 h×120天×0.8=7.19萬元

運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)：54.31萬元

單位面積年運(yùn)行費(fèi)用：16.71元/平米/年

由上述計(jì)算可見，污水源熱泵運(yùn)行費(fèi)用僅為燃?xì)忮仩t運(yùn)行費(fèi)用的44.48%。每年僅運(yùn)行費(fèi)用就可以節(jié)約60余萬元，若采用污水源熱泵供暖幾年時(shí)間即可收回多出部分投資。

5、節(jié)能減排效果

本項(xiàng)目通過污水源熱泵技術(shù)提取中水的低品位熱量供熱，實(shí)現(xiàn)了低品位能源的開發(fā)利用，采用高能效比的污水源熱泵機(jī)組及高效節(jié)能產(chǎn)品，替代燃煤鍋爐集中供熱方式，與燃煤鍋爐集中供暖方式作對(duì)比，均以所消耗的一次能源（標(biāo)煤）為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目實(shí)施后每年可節(jié)約52590t標(biāo)煤，節(jié)能效果顯著。

項(xiàng)目實(shí)施后每年可節(jié)約52590t標(biāo)煤，可以減少煙塵排放量5.29t，減少二氧化碳排放約83494.09t，減少二氧化硫排放約67.84t，以及減少氮氧化物的排放。應(yīng)用污水水源熱泵技術(shù)可以變廢為寶，實(shí)現(xiàn)城市廢熱的回收利用，擴(kuò)大污水的用途，同時(shí)降低了污水排放溫度，環(huán)境效益明顯。

6、結(jié)束語

總而言之，相同工程規(guī)模下，污水源熱泵系統(tǒng)較燃?xì)忮仩t初投資較高，但系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用大大降低，幾年內(nèi)就可回收多出部分投資，同時(shí)，污水源熱泵系統(tǒng)符合國家現(xiàn)行產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，具有很好的節(jié)能效益、環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，因此，本項(xiàng)目經(jīng)過綜合考慮采用污水源熱泵機(jī)組來滿足水質(zhì)凈化二廠及華山片區(qū)周圍居民及部分公建的供暖需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]濟(jì)南將用貸款發(fā)展污水源熱泵供熱制冷項(xiàng)目[J].供熱制冷，2017（04）：12.

[2]曹正霞. 濟(jì)南市某小區(qū)污水源熱泵供熱系統(tǒng)的實(shí)例分析與評(píng)價(jià)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2016.