城市污水源热泵设计与应用
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污水源热泵技术在城市住宅供热系统中的应用当前,污水源热泵系统是一项新能源系统技术,也受到了国内外学者的关注,污水源热泵系统技术的应用和推广前提及保证就是裕兴的安全节能和高效性。
2污水源热泵技术工作基本原理污水源热泵系统主要是指一种利用洗浴废水中的低温、低位的热能性资源,主要采用的是热泵的基本原理,主要通过少量高位的电能输入,来满足从低位热能转向高位热能的过程,即可进行供热或是制冷性能的高效和环保,以及节能的热水供应系统技术。
其系统原理及描述如下:大量来自于人们淋浴下来的污水,一般温度在30℃左右,其含有一定的热能,在该类污水排放之后,不仅能将该类热能带走,同时可以将超过30℃的热水合理的排放到地下,会对土壤等自然环境造成热污染。
污水源热泵的热回收系统,还能有效地提取污水中多余的热量,还可以将这些多余的热量直接的加入到新的洗浴用水中,从而可以使得热量得到循环被利用。
而被回收的热量,主要占被加热洗浴用水需求的70%左右,而污水则降低到5℃左右后在进行排放,避免污染问题的出现。
此外,洗浴产生的污水,则集中到地下污水池,可利用专用污水换热器,在利用污水换热器中不断流动的冷媒将热量吸收到冷媒中,使温度升高,并通过热水机组的蒸发器,将热量释放给热泵系统的冷媒中,热水机组不断运行,再利用冷凝器将冷媒中产生的热量,传递到使用的热水,产生高温洗浴类型的用水,从而满足热能循环利用。
在此循环过程中,废水从平均30℃左右,被降温至5℃左右,所提供的热量可以使约70%废水量的洗浴水从7℃加热到37℃。
由此可见,从污水中提取的热量,理论上就可以满足洗浴用水所需热量的83%。
但是一般情况,供水温度偶尔低于10℃,或由于污水池偏小、洗浴高峰污水的流失等因素的影响,实际运行从污水提取的热量约占总热量的70%左右,其余少量不足部分热量可以采用外购热水及辅助热源等方式补充。
3污水源热泵技术在城市住宅供热系统中的应用3.1工程概况本项目建筑类型为住宅,项目建筑面积为18.5万平方米,末端采用地热及散热器供暖系统。
污水源热泵供热的工程应用及分析作为城市废热之一而排放的城市污水,由于是具有稳定的水量和水温,易于收集,污水中所贮存的热能较高,可作为清洁能源在低温区利用等一系列优点,正在受到越来越多的重视。
特别是热泵技术的不断发展,使城市污水热能利用系统日趋成熟。
作为城市废热之一而排放的城市污水,由于是具有稳定的水量和水温,易于收集,污水中所贮存的热能较高,可作为清洁能源在低温区利用等一系列优点,正在受到越来越多的重视。
特别是热泵技术的不断发展,使城市污水热能利用系统日趋成熟。
日本是较早利用污水中热能的国家之一。
日本不仅利用未处理过的污水作为热源,而且也利用二级出水或中水作为热源。
东京大区污水管理局从1987年起启动从污水中回收热能的计划,现在已有12个热泵系统在运行,其中4个使用未处理污水作为热源,其余为使用二级出水或中水作热源。
回收的能量主要用于污水处理厂办公建筑的空调,也有作为区域供热的热源。
瑞典斯德哥尔摩有40%的建筑物采用热泵技术供热,其中10%利用污水处理厂的出水作热源。
在我国随着人民生活水平的提高,在空调和热水供应方面所消耗的能源显著增加,节约能源已经成为2l世纪的首要任务。
因此,可再生能源的利用已经成为目前研究的热点。
污水源热泵是利用污水处理厂中水或原生污水作为热源进行制冷、制热循环的一种空调装置。
它具有热量输出稳定、COP值高、换热效果好、机组结构紧凑等优点,是实现污水资源化的有效途径。
目前,利用污水源热泵系统为建筑物供冷、供热已有一些应用的实例。
1 污水源热泵系统类型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和以二级出水或中水作为热源/热汇的污水源热泵系统;根据污水与热泵的热交换部分是否直接进行热交换,可分为间接利用系统和直接利用系统。
从工况转换方式上看,大体可分为两种:一种是制冷剂流向的切换,即通过四通换向阀的换向来实现制热工况和制冷工况的转换:另一种是水切换式,即通过阀门改变水流方向来实现工况转换。
车辆工程技术156理论研究0 引言 污水源通常包含两类污水:(1)原生污水(简称原水),城区市政排水管网中未经处理的污水;(2)中水,城区市政排水经污水处理厂处理后达到国家排放标准的污水。
随着城市规模的扩大及居民生活条件的改善,城市污水量大量增加。
在城市污水中蕴含着大量的低位热(冷)能资源,污水源热泵技术可以有效地提取这些低位热(冷)能用于城市供暖(冷)。
近些年,污水源热泵技术在乌鲁木齐市及周边地区逐步得到推广应用,在应用中出现了各种问题。
笔者通过部分应用实例,对这些问题进行分析探讨,探索总结解决方案和措施,使这项技术的应用更加普及和高效。
1 污水源热泵供热方案 热泵是一种能量利用装置,该装置以消耗部分能量为代价,使热量由低温物体转移到高温物体。
根据热力学第二定律,热量不会自动实现“逆向”传递,即不可能自动由低温物体向高温物体传递,热泵必须具有驱动能才能实现热量的“逆向”传递。
热泵虽然消耗了部分驱动能,但是热泵所制取的热能要高于所消耗能量。
热泵所制取的热能与消耗的驱动能之比,称之为热泵性能系数,简称COP。
热泵所制取的热能永远大于热泵所消耗的驱动能,即COP恒大于1,所以说热泵是一种节能装置。
污水源热泵的工作原理是利用污水源热泵压缩机系统,消耗少量的电能,使热泵系统内循环介质压缩至高温高压状态,从而具有“吸收”低温热源中热能的能力,把存在于污水中的低位热能“提取”出来,为用户供热,供热量为消耗的电能和由低温热源吸收的热量之和。
污水源热泵供热系统主要由污水系统、热泵系统、热网水系统三部分相连接组成。
根据污水是否直接进热泵机组可以将供热系统分为直接利用和间接利用两种方式。
直接利用方式是指污水主干渠内的污水在污水泵的作用下直接进入热泵机组,在热泵机组内“换热”降温后再回到污水干渠,热网水在热网循环泵的作用下进入热泵机组,在机组内“换热”升温后再回到热用户(简称直进式);间接利用方式是指污水先通过污水换热器进行热交换,将热量传递给中介水,中介水再进入热泵机组“换热”,热网水侧与直接利用方式相同。
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。
南方某地埋污水厂污水源热泵系统案例应用与解析南方某地埋污水厂污水源热泵系统案例应用与解析随着人口的快速增长和城市化进程的加快,污水处理厂的建设和运营变得越来越重要。
处理污水不仅能够保护环境,还可以回收利用其中的能源。
在南方某地,一家污水处理厂应用了污水源热泵系统,以实现热能的回收和利用。
本文将对该案例进行分析与解析。
一、污水源热泵系统的工作原理污水源热泵系统利用污水中的热能进行空气或水的供热或供冷。
其工作原理主要包括以下几个环节:1. 污水收集与提升:首先,通过收集系统将进入污水处理厂的污水集中起来,并利用提升设备提升至合适的高度。
2. 污水预处理:进入预处理环节,污水首先经过格栅除去大颗粒的杂质,并通过沉砂池去除悬浮物。
3. 污水源热泵:经过预处理的污水进入热泵系统。
该系统分为蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀等组成。
在蒸发器中,污水中的热能被吸热剂吸收,使其从液态变为气态;压缩机将吸热剂中的热能压缩,并增加其温度;然后,热能通过冷凝器传递给空气或水,从而供热或供冷;最后,吸热剂经膨胀阀展开膨胀,回到蒸发器循环使用。
4. 污水处理与排放:热能回收后的污水经过进一步处理,以达到环保的排放标准。
二、南方某地污水厂污水源热泵系统的应用情况1. 系统运行情况:该污水处理厂污水源热泵系统于2018年开始应用。
经过两年的运行,系统表现出良好的稳定性和高效性能,能够满足厂区的热水供应需求。
2. 成本与效益:相较于传统的供热系统,污水源热泵系统具有更低的能耗和更高的能源回收效率。
根据数据显示,每年通过该系统回收的热能相当于节约了大量电力资源,降低了能源消耗成本。
3. 环境保护:该系统的运行可以有效减少温室气体的排放,降低对环境的污染。
同时,通过对污水的处理,还可以提高水资源的再利用率,达到节约用水的目的。
三、案例分析与解析1. 污水源热泵系统的优势:与传统的供热系统相比,污水源热泵系统具有以下几个优点:- 能源回收高效:通过回收污水中的热能,提高能源利用效率,减少能源的浪费。