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        淺談污水源熱泵系統(tǒng)在城市供熱制冷中的應(yīng)用

        2020-04-23 13:54:28宋立堂
        建筑熱能通風空調(diào) 2020年2期
        關(guān)鍵詞:機房設(shè)備回收期源熱泵

        宋立堂

        山東廣饒康達環(huán)保水務(wù)有限公司

        目前,我國冬季采暖主要為熱電聯(lián)產(chǎn)的燃煤發(fā)電供熱,其用煤占全國煤炭生產(chǎn)總量的50%左右。大約全國90%的SO2排放由煤電產(chǎn)生,80%的CO2排放量由煤電排放。既污染環(huán)境,又供熱成本高。充分利用清潔能源供熱已成為資源再利用的必然,而污水源熱泵在城市供熱,制冷和生活熱水“三聯(lián)供”方面得到廣泛利用,并取得了較好的經(jīng)濟效益。本文以東營市某縣污水處理廠污水源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計,投資和經(jīng)濟效益為例進行了分析。

        1 工程概況

        東營市某污水處理廠設(shè)計規(guī)模日處理污水7.5×104m3/d,現(xiàn)平均日處理污水5.5×104m3/d。為充分利用現(xiàn)有污水資源,污水廠擬建設(shè)供熱規(guī)模為10萬m2的污水源熱泵系統(tǒng),向周邊5 km區(qū)域的住宅、辦公、商業(yè)供熱、制冷,工程包括設(shè)備、土建、管網(wǎng)配套等工程。

        該污水源熱泵系統(tǒng)包括污水的取水排水系統(tǒng)、污水與介質(zhì)換熱系統(tǒng)和末端循環(huán)系統(tǒng)[1-2]。其工藝流程如圖1所示:

        圖1 污水源熱泵供暖系統(tǒng)原理圖

        2 設(shè)計計算

        2.1 負荷確定

        按節(jié)能建筑熱指標40 W/m2建筑面積計算,其熱負荷為:40 W/m2×100000 m2=4000 kW。

        2.2 系統(tǒng)設(shè)計與運行參數(shù)確定

        1)污水引退水設(shè)計

        本工程以污水處理廠處理后的污水作為熱源,將換熱機房設(shè)置在出水口附近,通過污水管引向污水源熱泵機房,污水管道管徑為DN1000 mm,管道為鋼筋混凝土管,重力流,流水坡度為5‰。從污水源熱泵機房的退水退入原污水渠,管材為PE管或PVC管,采用壓力流。

        2)污水溫度、流量確定

        污水處理廠按冬季12 ℃(實際出水溫度要大于12 ℃)、熱指標按40 W/m2計算,得出冬季采暖需要污水量為688 m3/h,因此,單獨采暖需要的最大污水量為700 m3/h[3]。

        3)機組的確定

        根據(jù)建筑物熱負荷等條件,選擇3臺型號為WM-400A-1型滿液式水源熱泵機組,其主要參數(shù)具體如表1:

        表1 WM-400A-1型滿液式水源熱泵機組主要參數(shù)

        4)系統(tǒng)運行參數(shù)

        具體值見表2:

        表2 系統(tǒng)運行參數(shù)

        5)室內(nèi)溫度

        室內(nèi)溫度可調(diào)可控,冬季溫度為18~22 ℃。

        2.3 系統(tǒng)主要設(shè)備及選型

        主要設(shè)備及選型見表3:

        表3 系統(tǒng)主要設(shè)備及選型表

        2.4 工程投資

        建筑、室外配套工程投資見表4:

        表4 建筑、室外配套工程投資

        機房設(shè)備投資見表5:

        表5 機房設(shè)備投資

        站房設(shè)備安裝工程投資見表6:

        表6 站房設(shè)備安裝工程投資

        工程總投資=機房土建、室外配套工程+機房設(shè)備+機房設(shè)備安裝投資總計=1095萬元+459.70萬元+180.0萬元=1734.7萬元

        2.5 投資回收期

        1)運行費

        A電費:(制熱功率+附屬設(shè)備功率)×負荷系數(shù)×調(diào)節(jié)系數(shù)×日運行小時數(shù)×年運行天數(shù)×電價=997.5 kW×0.6×0.6×24 h×120天×0.8024元/kWh=82.98萬元≈83萬元

        B人工費:4人×5000元/人×12個月=24萬元

        C小計:107萬元

        2)采暖費收?。?00000 m2×24元/m2=240萬元

        3)靜態(tài)投資回收期T:T=1734.7萬元÷(240萬元-107萬元)=13年

        若再考慮夏季制冷,其靜態(tài)的投資回收期則將會更短。

        3 結(jié)束語

        1)原生污水源熱泵系統(tǒng)可冬季供暖和夏季空調(diào),供熱時省去了燃煤、燃油、燃氣等鍋爐房系統(tǒng)。

        2)沒有燃燒過程。避免了排煙污染,制冷時省去了冷卻塔,避免了冷卻塔的噪音及霉菌污染。不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵,環(huán)境效益顯著。

        3)從靜態(tài)投資回收期分析,污水源熱泵系統(tǒng)的投資回收期為13年,即13年即可把前期投資回收回來。

        4)技術(shù)成熟、運行穩(wěn)定,按無人值守有人巡檢設(shè)計,可根據(jù)室外溫度自動運行,節(jié)省人力物力。

        污水源熱泵雖然初投資高,但具有節(jié)能、環(huán)保、運行穩(wěn)定等特點,是污水能源再利用的好形式,尤其適用于污水處理廠內(nèi)部建筑物的供暖、制冷,是一項值得推廣的新技術(shù)。

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