下载文档原格式
污水源热泵工作原理及效益分析1.污水源：污水源热泵通过污水中的热能来供热或制冷。
这些污水可以来自家庭、厂区、城市污水处理厂等。
2.污水净化：首先，为了保护热泵设备，需要对污水进行初步的净化处理，例如去除大颗粒物、悬浮物等。
3.污水调温：经过预处理后，污水经过调温操作，使其温度尽可能接近热泵的最佳工作温度，一般为5-25摄氏度。
4.污水热能回收：经过调温后的污水通过换热器与热泵之间进行热能交换。
热泵利用换热器中的热能进行蒸发，从而获得蒸发的制冷剂。
5.制冷剂冷却：蒸发的制冷剂通过压缩机被压缩成高温高压气体，并通过冷凝器与室内或室外空气进行热交换，使其冷却变为液体。
6.供热或制冷：冷凝后的制冷剂经过膨胀阀进行膨胀，再次变成低温低压气体，并通过换热器与室内或室外空气进行热交换，使热能传递给室内或室外，实现供热或制冷效果。
1.节能环保：污水源热泵利用了污水中的热能，有效地节约了传统能源的消耗量，减少了温室气体的排放，具有良好的节能环保效益。
2.回收资源：污水中的热能在传统的处理过程中往往被浪费掉，而污水源热泵能够回收这部分热能，大大提高了能源利用效率，并能够减少对环境的负面影响。
3.降低运行成本：相比传统的供热或制冷方式，污水源热泵的运行成本较低。
由于污水源的温度相对稳定，热泵工作稳定可靠，减少了维护和运行成本。
4.解决能源短缺问题：随着能源消耗的增加和能源供应的减少，污水源热泵作为一种新型的能源利用方式，为减轻能源压力提供了新的途径。
5.适用范围广泛：污水源热泵适用于各种污水排放场所，无论是家庭、工厂还是城市污水处理厂，都可以利用污水中的热能来进行供热或制冷，具有广阔的应用前景。
总之，污水源热泵作为一种能源利用的新途径，具有较高的节能环保效益和经济效益，对解决能源短缺和环境污染问题具有重要意义。
对于地区热源紧缺或有大量污水排放的地区来说，污水源热泵是一种理想的能源供热或制冷解决方案。
污水源热泵工作原理
污水源热泵利用污水中的热能，通过循环传热的方式将污水中的热能提取出来，再经过压缩和膨胀等过程进行升温，从而达到供热或供冷的目的。
具体工作原理如下：
1. 污水提取：通过污水管网将污水收集到热泵系统中。
2. 过滤预处理：对污水进行预处理，如过滤、沉淀等，以去除悬浮物和杂质，避免对热泵设备的损坏。
3. 热能提取：将预处理后的污水进入换热器，通过与热交换介质（如工质流体或蒸发冷媒）接触，将污水中的热能传递给热泵系统。
4. 压缩和膨胀：热泵系统中的压缩机将流体压缩，使其温度升高，然后通过膨胀阀放松，使其压力降低，温度下降。
5. 热能释放：高温高压的流体经过冷凝器释放热量，热量通过传热介质（如空气或水）传递给室内供暖或供冷设备。
6. 蒸发循环：冷却的流体经过蒸发器重新吸收热源，通过蒸发过程吸热，然后经过压缩和膨胀等过程，重新进行热能提取和释放的循环。
通过上述循环过程，污水源热泵能够利用污水中的废热能源，
通过传热和压缩循环的方式将其转化为可利用的供热或供冷能源，实现能源的回收利用，提高能源利用效率，同时减少对传统能源的消耗，实现节能减排的效果。
城市污水作为源水的水源热泵技术一、项目概况：密云县檀州污水处理厂坐落于美丽的潮白河畔，是密云县城唯一的污水集中处理点，每日承担着密云县城近24000m3的污水的处理。
污水水质稳定，常年温度在13oC-15oC。
厂内有约１0000m2建筑（写字楼，厂房，车库等），利用未经处理的城市污水为热源供本厂的供暖及部分制冷（只有办公楼需要制冷），并且还可供生活热水使用。
它在制热时以污水为热源，而在制冷时以污水为热汇。
由于污水处理厂污水供应充足，提取和排放热量能够满足供暖制冷的需要。
该项工程是密云县檀州污水处理厂原燃煤锅炉房的改造工程。
由于原燃煤锅炉每年造成一定的大气污染，为适应北京市环境保护的需求，决定对这套供热系统进行改造，不再使用燃煤，因此采用了既能供热，又能制冷的污水源热泵系统。
污水处理厂改造分为两部分，一部分是办公楼的改造，另一部分是设备厂房的改造，办公楼内安装的是能够制冷制热的风机盘管，设备厂房内安装的是散热性能较好的钢串式暖气片。
二、系统原理及设计冬季，污水温度约12－15℃经过换热器换热后排出温度约为7－10℃，系统提取污水中的热量作为水源热泵机组的低温热源，进入热泵机组蒸发器，热泵冷凝器出水作为供暖系统循环水，供回水温度为50－45℃。
夏季，污水温度约为14-18℃经过换热器换热后的排出温度为19-23℃，污水带走系统中的热量作为水源热泵机组制冷时的冷却水，热泵蒸发器出水作为供冷系统循环水，供回水温度为7-12℃。
该热泵具有热回收功能，在冬夏季工况运行的同时确保了生活热水的供应。
用户侧供水通过分集水器分别供到每个单体楼。
系统冬、夏季工况的转换通过切换站房系统中的阀门来实现。
系统设计：１、采暖空调设计参数：冬季室外空调计算温度－12℃冬季室内设计温度18-24℃夏季室外空调计算温度：33.2℃；湿球温度：27.3℃夏季室内空调设计温度22-26℃２、负荷计算：估算综合楼供暖热指标为60w/m2总设计供热制冷面积为10000m2，实际供暖面积6000m2则总设计供暖热负荷为：10000×60w=600kw总冷负荷以７０％建筑需制冷为８０w/m2计算7000×80w=560kw３、所需冷热源情况：冬季水量要求：80t／h，温差为5℃．夏季水量要求：120t/h，温差为5℃．因为污水厂的流量为1000t／h，远大于设计水量需求。
某污水处理厂综合楼污水源热泵系统设计某污水处理厂综合楼污水源热泵系统设计一、引言随着城市化进程的加速，污水处理厂的建设和改造变得越来越重要。
为了满足综合楼对热水的需求，本文将设计一套基于污水源热泵的供暖和热水系统，提出了污水源热泵的工作原理和设计方案。
二、工作原理污水源热泵系统通过污水中所含的热能来进行供暖和热水的制备。
系统主要由水源热泵、热水储存设备、热水循环系统、热水供应系统和控制系统等部分组成。
1. 污水回收和前处理首先，通过管道将污水收集到污水处理厂。
在处理过程中，对污水进行初级、中级和高级处理，去除其中的杂质和有害物质。
2. 污水源热泵工作原理污水源热泵主要采用了压缩机、换热器、膨胀阀和冷凝器等组件。
首先，污水从储水池中通过泵送到换热器中，与循环介质（水或其他介质）发生换热作用，从而使污水中的热能传递给循环介质。
然后，循环介质通过蒸发器中的压缩机加热，产生高温高压气体。
高温高压气体进入冷凝器，通过与供应系统中冷水的换热，实现了热能的传递和回收。
三、设计方案基于以上工作原理，设计出某污水处理厂综合楼的污水源热泵系统如下：1. 热水储存设备综合楼采用了一组储水罐作为热水的储存设备，容量为100m³。
储水罐设计为分层结构，上层为热水，下层为冷水。
这样可以有效地减少热泵系统的运行次数，提高能源利用效率。
2. 热水循环系统热水循环系统由水泵、流量传感器和管道组成。
水泵负责将热水从储水罐中抽取出来，经过流量传感器控制流量，供给用户使用。
在夏季，系统还可将冷水通过换热器冷却供应给用户。
3. 热水供应系统热水供应系统主要由热交换器和调节阀组成。
热交换器用于将从热泵系统中提取的热能传递给热水循环系统，调节阀用于控制热能的传输。
4. 控制系统控制系统是整个污水源热泵系统的核心部分，主要由传感器、控制器、计算机和人机界面组成。
传感器负责实时监测系统的运行状态和温度变化，控制器根据传感器的反馈信息对压缩机和水泵进行控制，计算机和人机界面用于操作和监视系统。
污水源热泵的应用研究摘要：本文在介绍污水源热泵的工作原理和系统的基本形式的基础上；分析了城市污水的热能热性、工程应用实例，指出污水源热泵相对于其它热源的优越性和在实际应用时需注意的事项；最后提出推广应用污水源热泵的建议和需要解决的问题。
关键词：污水源热泵，城市污水，热源0引言随着我国人民生活水平的不断提高，空调和热水供应方面所消耗的能源显著增加，而这种能耗对温度的要求通常是在中低温区，对这部分能源的消费大多是通过燃烧煤、石油、天然气等获得高位能源来实现的，这不但浪费了大量的能源而且严重污染了环境。
在能源和环境备受世界关注的今天，城市污水热能作为一种新的可再生能源比以往任何时候更加受到重视，因为它能够满足这部分中低温的能源需求，如果能被充分的利用，则可节省大量的高品位能源，减少城市废气废热的排放，达到节能环保的效果，同时也是实现污水资源化的有效途径。
污水源热泵就是污水热能利用的一种形式。
它是以城市污水作为热源/热汇，通过消耗少量电能，在冬季把贮存于污水中的热能“提取”出来为建筑物供热；在夏季则把建筑物室内的热能“提取”出来，释放到污水中，从而降低室温，达到制冷效果的一种装置[1]。
日本及欧洲的一些发达国家早在20世纪80年代就开始了污水热能回收和利用的研究工作，很多大型的污水源热泵已投入运行，目前已经拥有了一套较完善的技术和经验。
而我国直到上世纪90年代末才开展这方面的研究，目前在全国一些大型城市也有一些工程应用实例。
1污水源热泵系统简介1.1污水源热泵的工作原理污水源热泵是水源热泵的一种。
只是供热、制冷侧的水取自原生污水或污水处理厂出来的中水。
其工作原理(制热模式)如图1所示，制冷时正好反向。
图1热泵(制热模式)工作原理1.2污水源热泵系统分类污水源热泵系统按照热泵机组机房的布置情况可分为集中式、半集中式和分散式的污水源热泵系统；按照其使用的污水的处理状态可分为以未处理过的污水作为热源/热汇的污水源热泵系统、以中水作为热源/热汇的污水源热泵系统。
1 引言目前，我国污水处理厂年处理污水量达464亿m3，经过处理后的污水大部分排放未加以利用，造成水资源的大量浪费。
究其原因，或是处理后出水水质达不到用户的使用要求，或是运行成本较高，经济上不可行。
而常规能源日渐短缺，温室效应明显加快，环境污染日趋严重[1]。
暖通空调能源消耗给能源和环境带来了巨大压力，开发利用低位可再生清洁能源是节能降耗使用新模式。
全国污水处理厂的污水的能量如能全部利用，可供采暖空调面积达5亿m2 [2]，并可节省用煤量0.33亿吨，以全国年总能耗30亿吨标煤计算，即可节煤1.1%；若按暖通空调的一次能源消耗量10亿吨标煤计算，节煤可达3.3%。
同时每年还可减少污染物排放量达72万吨。
2 污水源热泵应用现状2.1 国外应用现状在西方一些发达国家，由于其环保政策和能源结构，污水水源热泵技术在这些国家中的研究和应用很多。
如，瑞典斯德哥尔摩有40%的建筑物采用热泵技术供热，其中10%是利用污水处理厂的出水；日本对污水源热泵技术也进行了大量的研究，并且处于世界的领先地位[3]。
瑞典及日本的部分工程实例如表1所示（以利用污水处理厂出水为例）2.2 我国应用现状20世纪90年代中期，我国开始出现采用地下水替代空气作为热源的热泵。
污水源热泵在原生污水利用中渐露头角，技术日益成熟，并在我国北方很多省份得到应用[4-5]，但在污水处理厂内的应用还是近年来才发展起来的[6]。
一些以利用污水处理厂出水作为热源的工程实例见表2。
3 污水源热泵原理污水源热泵空调系统是使热量从低温介质流向高温介质的装置，是利用污水，借助制冷循环系统，通过消耗少量的电能，在冬天将水资源中的低品质能量“汲取”出来，经管网供给室内空调、采暖系统、生活热水系统；夏天，将室内的热量带走，并释放到水中，以达到夏季空调制冷的效果。
其工作原理见下图。
4 污水热泵的特点4.1 优越性（1）环保洁净污水源热泵空调系统是新型清洁能源利用技术，采取市政污水没有任何污染，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，对防止空气污染、环境保护、实现自然生态平衡具有重要的作用，是理想的清洁能源。
污水源热泵系统介绍供热空调的能源消耗占社会总能耗的比例大达30%，而环境污染的20%也是由供热空调燃煤引起的。
因此，采用热泵技术，开发低位的、可再生的清洁能源用于建筑物的供热空调意义重大，是建筑节能减排的有效途径之一。
这些能源包括：大气、土壤、地下水、地表水、工业余热及城市污水等等。
其中污水在数量（水量）、质量（水温）及分布规律上（地理位置）具有明显优势。
预计2010年我国污水排放量达720亿t/a，水温全年在10-25℃之间，按开发50%的水量计算，可供热空调的面积至少在5亿㎡以上。
另外，原生污水均匀地分布在城市地下空间，为因地制宜地有效利用及建设分散式的热泵供热空调系统创造了有利条件。
而地表水源在南方水源丰富的地区以及沿海城市更具有广阔的应用前景。
1 热泵原理各类低位的清洁能源利用是通过热泵技术实现的。
热泵空调技术是根据逆卡诺循环原理，将低温热源或低位能源（如城市污水、地下水等）中的低品位热能进行回收，转换为高品位热能的一种节能与环保性技术，利用这项技术的逆过程同时还可以达到制冷的目的，是以存在合适的低位能源为必要条件的。
3-膨胀阀图1 热泵工作原理示意图图1示意了一种水源热泵向建筑物供热的工作原理。
所谓水源热泵，就是指以环境中的水（污水、地表水、地下水等）作为热源。
热泵工质（例如氟利昂）在压缩机1的驱动下，在压缩机1、冷凝器2、膨胀装置3、蒸发器4几个主要部件中循环运动。
工质的热力性质决定了蒸发器中的工质温度可以保持在例如2℃（称为蒸发温度）左右，而冷凝器中则为60℃（称为冷凝温度）左右。
这里的水源虽然在冬季可能仅为11℃，但却可以作为热泵系统的热源，因为当将它引入温度为2℃的蒸发器时，它必然要把自身中的热能（称为内能）交给机组，变为例如6℃排放出去。
获取了水源热能的工质被压缩机压缩到例如60℃，在冷凝器中加热来自建筑物的系统循环水，由该水将热量带到建筑物的散热设备中。
总的来看，热泵能够从常温或低温（11℃）的环境中提取热量，以较高的温度（50℃）向建筑物供热。
