污水源热泵发展历史

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10-25T之间，按开发50%的水量计算，可供热空调的面积至少在5亿卅以上。

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。

45 °C系统水“ 50 °C2-冷凝器60 C1-压缩机4-蒸发器2C11 C水源水"6 C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2C （称为蒸发温度）左右，而冷凝器中则为60 C （称为冷凝温度）左右。

这里的水源虽然在冬季可能仅为1「C, 但却可以作为热泵系统的热源，因为当将它引入温度为2C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6C排放出去。

获取了水源热能的工质被压缩机压缩到例如60 C,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。

城市污水源热泵的探析摘 要：随着全球气候变化、不可再生能源的日益枯竭问题的日益凸显，节能与环保重要性更加突出。

城市污水作为一种清洁能源，对其所携带的废热的利用的研究受到国内外专家的关注。

污水源热泵技术作为一种新型能源技术，可充分利用污水中得废热，实现污水的资源化。

本文简要介绍了我国污水资源的现状，污水源热泵的工作原理、分类，污水源热泵系统在国内外研究现状，分析了污水热泵节能环保方面的优势,以及污水源热泵当前遇到的难题及解决方法。

关键词：节能环保； 污水源热泵； 废热利用； 经济0、前言随着经济的迅速发展、人口的增加、常规能源的大量消耗，能源供需形式日趋紧张。

能源资源短缺对世界经济发展的约束性日益突出。

据世界能源年鉴数据统计，截止到2010年，中国石油可采储量为148亿吨，占世界总量的1.1%，世界排名第14；天然气可采储量为2.8万亿立方米，占世界总量的1.5%，世界排名第14；煤炭储量为1145万吨，占世界总量的66.8%，世界排名第3。

可见中国能源储量在总量十分丰富。

但是人均水平却只相当于世界人均水平的 6.4%、5.6%、66.8%，人均资源储量非常，远远低于世界水平。

20世纪50年代以来,中国的能源工业开始发展，特别是改革开放以后，能源的开采和供给能力不断的增强，促进经济的快速发展；20世纪90年代末，能源对外开放和投入的增加缓解了能源对经济发展的制约。

1993年，中国成为石油净进口国，1996年中国成为原油净进口国；21世纪以来，能源供需形势又日趋紧张，中国经济面临着能源的严重挑战[1]。

中国能源的开采和供需面临着资源约束，特别石油是对外依存度的提高[2]。

能源的短缺严重制约着中国经济的发展，开发洁净能源和可再生能源越来越受到国内外专家学者的关注。

高污染、高耗能、低效益的发展模式不仅极大的浪费了一次性资源，对环境的污染也非常严重，因而改善能源结构、提高能源利用率尤为重要。

对开发地热能、太阳能等新能源、煤炭净化、余热回收等研究的推广称为如今的热点。

污水源热泵技术研究进展及应用孙春锦;吴荣华;孙源渊;郑记莘【摘要】污水源热泵技术具有良好的节能环保效益,但该技术的成功应用需要解决堵塞和污垢问题.目前,常用前置过滤技术和疏导式换热技术解决堵塞问题,采用除垢装置除去管壳式换热器中的污垢.介绍了刷式、反冲洗式两类前置过滤装置和宽流道式、疏导管式两种疏导式换热技术以及疏导管式换热技术的工程应用状况,比较了前置过滤技术和疏导式换热技术的优缺点,总结了管壳式换热器的几种除垢装置.指出了各种技术所存在的不足,并提出建议,为污水源热泵技术的发展与应用提供参考.【期刊名称】《节能技术》【年(卷),期】2015(033)006【总页数】5页(P512-516)【关键词】污水源热泵;前置过滤;疏导换热;防堵;除垢【作者】孙春锦;吴荣华;孙源渊;郑记莘【作者单位】青岛大学机电工程学院,山东青岛266071;青岛大学机电工程学院,山东青岛266071;青岛大学机电工程学院,山东青岛266071;青岛大学机电工程学院,山东青岛266071【正文语种】中文【中图分类】TK172污水源热泵技术是一种节能环保的暖通空调技术，近年来得到较快发展。

采用污水源热泵技术提取城市污水中的热能供热空调，可在一定程度上缓解能源和环境的紧张形势。

然而，城市污水成分复杂，进入系统中换热很容易造成管道和设备堵塞以及换热面结垢等问题。

堵塞和污垢问题能否被有效解决将决定系统能否正常运行和系统效率的高低。

无论是间接式系统还是直接式系统都必须解决这些问题，近年来防堵和除垢技术的研究取得了显著进展，并应用于大量工程中，但有些技术研究得还不够深入。

上世纪80年代，污水源热泵技术在北欧和日本等国家开始应用，在我国的应用则始于2000年。

几十年的热泵发展历程中，产生了多种防堵和除垢技术。

工程中常采用前置过滤技术和疏导式换热技术来解决堵塞问题。

应用两种技术的污水源热泵系统原理图分别如图1、图2所示。

前者采用前置过滤装置将污水中的污杂物过滤掉，再进入中间换热器或热泵机组换热，后者不经过前置过滤直接进入中间换热器或热泵机组换热。

污水源热泵技术开发利用低位能源（空气、土壤、水、太阳能、工业余热等）来代替部分高位能源（煤、石油、天然气等）的消耗是实现建筑领域节能减排可持续发展的重要途径。

低位能源主要产生于垃圾焚烧厂、污水处理厂、火力发电厂、生产工艺冷却、送变电设施、冷冻仓库、地铁、地下路以及土壤、江河湖泊中，它们分布及广、潜能巨大。

然而，由于人们对它们的认识有限，加之技术经济因素的影响，至今没有广泛的加以应用。

在上述未有效利用的低位能源中，城市污水因一年四季变化较小，数量稳定，相对于环境温度，具有冬暖夏凉的温度特征，且赋有的热量较大。

特别是近年来污水源热泵产品技术的进步，在实际工程推广和应用成为了现实。

在我国北方地区，哈尔滨、北京、石家庄、郑州、青岛、大连等地均有成功应用的工程实例。

背景材料1：城市生活污水全国每年排放约500亿吨左右，其温度适宜较为稳定，即使在冬季严寒地区也有10℃以上（天津市属于寒冷地区，大约为15℃左右），是丰富的低品位能源；夏季20℃左右又是空调理想的冷源。

背景材料2：天津市第一个污水源热泵工程是咸阳路再生水厂水源热泵工程，以后陆续建成或正在建设的项目有纪庄子污水处理厂、西青污水处理厂、空港污水处理厂、天津公馆、滨湖剧院等。

污水一般是指含有污杂物的废弃水。

城市污水渠中的原生污水，其固体污杂物含量为0.2-0.4%上下，主要成分为烂菜叶、泥沙、粪便、以及少量的塑料片、纱布条、头发丝等。

江河湖海等天然水的水质虽然比城市污水好很多，但对换热设备而言，它们也只能被看作是污水。

之所以在讨论热泵空调时把这些水统一归类为“污水”，是因为它们带来的问题和需采用的技术手段是类同的，区别只在于程度不同。

各种污水的性能及特点对比固体颗粒杂质含量对设备的腐蚀性可否直接进机组浅层地下水很小弱可以污水处理厂二级出水不稳定弱不可再生水厂中水很小弱可以江、河、湖水0.003% 弱不可湖水0.005% 强不可污水干渠原生污水0.3% 弱不可城市污水的供热空调潜力，按温度升高或降低5℃计算，若全部开发所贡献出的热或冷，则提取能量为10亿GJ。

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。