【节能技术】污水源热泵热能采集技术

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。

单井循环地（热）能采集技术单井循环地（热）能采集技术是以地下水为介质，利用一口井及井内装置，采用半封闭循环回路，实现水与浅层土壤及砂岩的热交换，从土壤、砂岩中取热，实现抽水与回灌在能量交换与流量间的动态平衡及能量采集过程。

由于井水就地原位循环，所以既不消耗水，也不污染水，不会破坏地下水的正常分布，也不会因为移砂而造成取水井坍塌和回灌井堵塞等问题。

单井循环地（热）能采集技术分为半封闭式和封闭式。

半封闭式如图1所示，半封闭式采集井运行过程中井水与井外地下水有质量交换。

在井内的上下隔板之间置入密封装置，密封装置将井内空间分为三个部分：回水段、密封段和抽水段。

水泵工作时井水由抽水段进入井口换热器与热泵机组的循环水换热，放出或吸收热量后进入回水段。

井水在由回水段流入抽水段的过程中充分与井周围岩土体换热后，其温度得以恢复。

然后流入抽水段再由水泵送至井口换热器。

封闭式如图2所示，封闭式采集井井内外相互隔绝，形成封闭换热系统。

井内置入导流盘等增强换热功能的装置，井内外换热依靠井内换热介质沿井管流动来实现。

在众多工程中对单井循环地（热）能采集技术进行了广泛深入的研究与工程试验，总结出不同地质、不同地区地（热）能采集换热装置的设计方法与设计经验，并进行了规模化、模块化生产。

目前该项技术已标准化，一口标准地（热）能采集井在介质循环流量为100t/h，循环水温差5℃的条件下，可以连续、稳定地采集600kW的地（热）能。

1.单井循环地（热）能采集技术是如何利用地（热）能的？答：单井循环地（热）能采集技术是通过浅层地下水的循环作为传递能量的介质，采集浅层土壤中的地（热）能，为热能提升器机组正常运行持续提供可靠的可再生能源。

2.什么样的地质条件适合于单井循环地（热）能采集技术？答：几乎所有的地质条件均适合单井循环地（热）能采集技术，在这项技术的应用中应考虑地（热）能采集井所在地区地质结构的浅层地下水的流动性和土壤的渗水性能。

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。

污水源热泵制冷工作原理
污水源热泵制冷工作原理是通过利用污水中的热能来进行制冷的一种技术。

其工作原理如下：
1. 污水采集：首先，将污水收集到一个集水池中。

这个集水池通常位于需要制冷的建筑物附近，以便方便获取污水。

2. 污水处理：收集到的污水会首先进行初步的处理，例如去除固体杂质和悬浮物等，以保护热交换器和其他设备的正常运行。

3. 分离污水中的热能：接下来，污水中的热能会通过热交换器进行分离。

热交换器内部有一根水管，污水在外部流过，冷凝器循环水流在内部流动。

热交换器通过传递污水中的热能给循环水，使循环水温度升高。

4. 循环水压缩：升温后的循环水通过压缩机进行压缩，使其温度进一步升高。

压缩机提供了流动能量，使循环水的压力和温度都增加。

5. 循环水冷凝：压缩后的循环水通过冷凝器进行冷凝，使其失去热量并转化为高温的冷凝器冷却水。

6. 冷却水回收：冷凝器冷却水会通过循环管道回流到热交换器中，与污水交换热能，再次提供冷却效果。

同时，冷凝器冷却水温度降低，会重新进入循环水压缩过程，保持循环。

7. 制冷作用：冷却效果通过循环水在室内热交换器中与空气交
换来实现。

循环水通过热交换器，将室内的热量吸收，使室内空气温度降低，从而实现制冷效果。

通过循环往复，污水源热泵制冷系统能够不断吸取污水中的热能来提供制冷效果，这种技术既能够有效利用资源，又能够实现环境友好型的制冷方式。

浅析污水源热泵技术及应用发布时间：2022-10-19T06:09:11.787Z 来源：《科学与技术》2022年第11期6月作者：李君[导读] 随着碳排放对于气候变化影响的不断加剧，各国逐步推出退碳时间表，传统化石燃料在人们日常生活中扮演着不可或缺的角色李君天津佳源兴创新能源科技有限公司 300000摘要：随着碳排放对于气候变化影响的不断加剧，各国逐步推出退碳时间表，传统化石燃料在人们日常生活中扮演着不可或缺的角色，广泛应用于发电、取暖等环节，新型能源的开发利用迫在眉睫。

本文以污水源热泵作为研究对象，在简述污水源热泵的工作原理和分类的基础上，阐述了污水源热泵的优缺点，并就污水源热泵的应用进展进行详细分析，具备一定的现实指导意义。

关键词：污水源；热泵技术；技术及应用引言目前，全球能源危机席卷而来，并且传统化石能源燃烧产物排放对于全球气候影响逐渐显著，“碳达峰”、“碳中和”的提出加速了能源供给结构变革的步伐，人们更注重对于新型绿色能源的开发和利用。

我国人口数量巨大、工业化脚步不断加速，随着而来的生活污水和工业污水排放量也十分巨大，污水中蕴含着丰富的低位热能，对于污水热能的利用逐步成为业界学者的研究重点。

1 污水源热泵概述1.1 污水源热泵工作原理污水源热泵技术是由污水热能开发利用衍生而来的关联技术，其是利用生活污水和工业污水为能量提取的来源，仅仅通过少许的电能消耗，实现热泵机组中的循环介质的相态变化；在夏季，将室内的高温传递至水中，水温降低进而带着热量，冬季时从生活污水和工业污水中获取热量，借助热泵通过载冷剂提升温度后输送到室内，通过该方式达到根据不同季节进行制冷制热的效果[1]。

污水源热泵的工作原理如下图1。

图1 污水源热泵工作原理图1.2 污水源热泵分类污水源热泵的种类多样，分类标准也各有差异。

基于充分的文献调研，污水源热泵的分类标准共四类。

按照污水源是否经过污水厂处理可以分为两类，一类是未经过处理的污水直接来作为热源，其由于未经过处理、杂物繁多，极易造成污水源热泵系统的管路堵塞和结垢；二类是经过污水处理厂处理后的污水再作为热源，其虽然在一定程度上避免了污水中杂物对于污水源热泵系统管路的影响，但其由于污水厂到热能供给用户的距离较远，造成热量损耗较多。

污水源热泵技术的若干方面阐述引言近几年来，低碳生活已经成为热门话题，能源与环境是可持续发展的两大主题，目前以燃烧石化原料为主的建筑物供暖空调不仅能耗量大，而且对环境造成极大污染。

城市污水主要由工业污水和生活污水组成，水量十分巨大，是一种蕴含丰富低位热能的可再生资源。

热泵是一种从自然界中的空气、水或土壤中获取低品位热能，仅仅消耗很小一部分电能，就能提供可被人们所用的高品位热能的装置。

污水源热泵系统以城市污水作为冷、热源，是解决室内冬季地暖、夏季空调和全年卫生热水供应的重要技术，不仅能够节约能源，还能降低消耗，是城市资源化开发利用有效途径，为提高城市环境提供了新的思路。

一、污水源热泵的工作原理污水源热泵，通过提取城市污水中储存能量，仅仅消耗少量的电能，就能借助热泵机组系统中制冷剂的物态循环变化，在夏季，从室内空气中提取额热量，排至水中，因水温低而带走热量，以降低室温；冬季则从污水水源中提取热量，由热泵通过空气或水作为载冷剂，提升温度后送至建筑物中，从而达到制冷制暖效果的一种创新技术。

通常污水源热泵消耗1kW的能量能使用户得到4kW以上的冷热量。

二、热泵的发展历程及现状十九世纪初，法国科学家萨迪.卡诺首次提出“卡诺循环”理论，这成为热泵技术的起源。

1852年英国科学家开尔文提出，冷冻装置可以用于加热，将逆卡诺循环用于加热的热泵设想。

他第一个提出了一个正式的热泵系统，之后有众多科学技术人员对热泵系统进行了研究和应用。

热泵技术在20世纪40年代得到迅速发展，家用热泵和商用热泵开始进入市场。

进入到20世纪70年代，随着世界各国对热泵研究工作的重视，热泵行业进入了黄金时期，在节约能源和保护环境方面起着重大的作用。

新中国成立以后，随着改革开放的到来，热泵技术被引入中国。

随着经济的发展，由于能源问题越来越被关注，热泵节能优势越来越明显，热泵行业也得到了较快速的发展。

目前，污水源热泵系统技术已经成熟，国内外工程实例较多。

污水源热泵原理污水源热泵是一种利用污水中的热能进行能量转换的环保节能设备。

它通过污水中的热能，实现了对建筑物供暖和制冷的效果，同时减少了对传统能源的依赖，降低了能源消耗和环境污染。

下面我们来详细了解一下污水源热泵的工作原理。

1. 污水采集，首先，污水源热泵需要从污水管道中采集污水。

污水管道中的污水温度相对稳定，且具有一定的热量，适合作为热泵的热源。

2. 污水预处理，采集到的污水需要经过一定的预处理，包括去除污物、杂质和沉淀物等，以保证热泵系统的正常运行和延长设备寿命。

3. 热能提取，经过预处理的污水进入热泵系统，通过换热器将污水中的热能传递给热泵工质。

热泵工质在低温下蒸发吸收热量，然后被压缩升温，释放高温热量用于建筑供暖或者制冷。

4. 热能利用，释放的高温热量通过供暖系统或制冷系统传递到建筑物内部，满足建筑物的供暖或制冷需求。

5. 冷凝回收，热泵工质释放热量后变成液态，再次进入换热器吸收污水中的热量，形成闭合循环，实现了对污水热能的充分利用。

通过上述过程，污水源热泵实现了对污水中热能的提取和利用，达到了节能环保的效果。

同时，污水源热泵还具有运行稳定、维护成本低、使用寿命长等优点，逐渐成为建筑供暖和制冷领域的热门选择。

除此之外，污水源热泵还可以与其他能源设备相结合，形成多能源互补的供暖制冷系统，提高能源利用效率，降低运行成本，为建筑节能减排做出积极贡献。

总的来说，污水源热泵作为一种新型的能源利用设备，具有巨大的应用前景和发展空间。

它不仅可以为建筑节能环保做出贡献，还可以推动能源结构调整和绿色发展，是一种具有广泛推广价值的新型能源设备。

希望随着科技的不断进步和创新，污水源热泵能够得到更广泛的应用，为人类创造更加美好的生活环境。

大连理工大学科技成果——污水水源热泵区域供热
供冷技术
一、产品和技术简介
城市污水中蕴藏着大量的热量，可以利用水源热泵技术提取其中的热量用于建筑的供热和空调，这对于开发利用自然能源、保护大气环境以及水资源综合利用具有十分重要的意义。

目前的水源热泵技术可以使其COP值达到4以上，即消耗1kW电能可以获得4kW热量。

据初步测算，建设一座30MW污水水源热泵站用于住宅建筑的供热与供冷，4年即可收回投资，具有良好的经济效益。

大连理工大学开发了“利用城市污水低位热能的自动过滤取水装置”，可以解决城市污水提取和其中污杂物去除问题，保证在利用处理后以及未经处理的城市污水作为低位热源时热泵机组高效率运行。

本室还编制了水源热泵经济性分析软件，可以保证建设污水水源热泵站的投资方拥有良好的投资回报。

二、应用范围
建筑的供热和空调
三、规模与投资
据初步测算，建设一座30MW污水水源热泵站用于住宅建筑的供热与供冷，4年即可收回投资，具有良好的经济效益。

本室还编制了水源热泵经济性分析软件，可以保证建设污水水源热泵站的投资方拥有良好的投资回报。

四、提供技术的程度和合作方式：面议。

水源热泵技术水源热泵技术是一种能以地下水、湖泊、江河、水库等水体作为热源或热污染物的热力源矢量输送介质，充分利用太阳能的技术。

其运行原理是通过地下水循环，将水体中所蕴含的热能迅速地吸收并利用，从而实现空调、供暖、供热以及热水等一系列生活热能的利用。

水源热泵技术的应用非常广泛，不仅可以满足居民生活的用能需求，还可以在工业、农业和商业领域发挥重要作用。

与传统的空调系统相比，水源热泵技术具有高效节能、环保可持续、安全可靠等显著优势。

首先，水源热泵技术的高效节能是其最大的特点之一。

水作为热量介质具有热传导快、传热效率高的特点，可以迅速且有效地吸收地下水体中的热能，将其转换为生活热能供应。

与传统的电力供暖系统相比，水源热泵技术可以节约能源消耗，减少电网压力，实现节能减排的目标。

其次，水源热泵技术具有环保可持续的特点。

传统的能源供应方式主要依赖于化石能源，如煤、石油和天然气等。

而水源热泵技术则是直接利用自然界中存在的水体热能，无需额外消耗化石能源，其运行过程中不会产生二氧化碳等温室气体。

因此，水源热泵技术被视为可替代传统能源供应方式，实现绿色环保发展的重要手段。

此外，水源热泵技术的安全可靠性也值得一提。

由于水体是一种稳定的热源，其温度相对较为恒定，不会受气温波动的影响。

相比之下，地表空气温度呈现较大的季节性变化，会对空调系统的运行效果产生一定的影响。

因此，水源热泵技术可以提供更加稳定、可靠的热能供应，保证了用户的用能需求。

在实际应用中，水源热泵技术还面临一些挑战和限制。

首先，水源热泵技术需要充足的水源供应，对水体的温度、水量、水质等都有一定要求。

其次，水源热泵技术的初期投资较高，需要进行水源的调查、评估和规划，同时还需要进行系统的设计、选型以及施工等一系列工作。

此外，水源热泵技术的运行维护要求较高，需要专业化的技术团队进行周期性的检查和维护。

总的来说，水源热泵技术作为一种高效节能、环保可持续、安全可靠的能源利用方式，在当前能源转型和绿色发展的背景下具有巨大的潜力和市场空间。

浅议污水源热泵技术摘要：针对目前污水源热泵成为研究焦点问题，简要介绍了污水源热泵的发展、原理、特点及优势。

关键词：污水源热泵发展工作原理近几年来，低碳生活已经成为热门话题，而当前社会环境所面临的严重问题，主要包括能源危机和环境污染双重压力。

能源危机不仅在过去以及当前社会表现明显，而且在未来将会越来越严重，也将越来越受重视。

能源的分布不均和不合理利用，都促使人们寻求一种更好地利用能源的方式。

近年来，污水源热泵成为研究的焦点。

1、污水源热泵的发展对城市污水源热泵空调系统的研究，日本、挪威、瑞典及一些其它北欧等供热发达国家比较活跃。

最早起源于杨图夫斯基(前苏联)等人对河水、污水、海水的利用探讨，1978年，杨图夫斯基等人对热泵站供热与热化电站、区域锅炉房集中供热进行比较，得出热泵站供热可节省燃料20%~30%，并提出利用莫斯科河水作水源热泵站区域供热方案。

1981年6月，瑞典在塞勒研究开发了第一个净化污水源热泵系统。

自此发达国家纷纷投入大量的财力和人力进行此项研究，并取得了一定的发展。

国内较早，较为突出的是北京高碑店污水处理厂的二级出水。

2000年，北京市排水集团在高碑店污水处理厂开发了污水源热泵实验工程，空调建筑面积900m2，这是我国最早的城市污水源热泵系统，?近年来，在青岛、大连等地均有污水源热泵系统。

2、污水源热泵工作原理污水源热泵的主要工作原理是借助污水源热泵压缩机系统，消耗少量电能，在冬季把存于水中的低位热能“提取”出来，为用户供热，夏季则把室内的热量“提取”出来，释放到水中，从而降低室温，达到制冷的效果。

其能量流动是利用热泵机组所消耗能量（电能）吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源，而起所消耗能量作用的是使介质压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。

污水源热泵系统由通过水源水管路和冷热水管路的水源系统、热泵系统、末端系统等部分相连接组成。

根据原生污水是否直接进热泵机组蒸发器或者冷凝器可以将该系统分为直接利用和间接利用两种方式。