污水源热泵简介

！　：　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｌｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　关于污水源热泵技术的应用探讨　环境科学　于浩’　张颖　（１．沈阳市市政工程设计研究院　辽宁沈阳　１　１　００１　５；２．辽宁省城乡建设规划设计院　辽宁沈阳｛１０００６）　摘要：本文结合沈阳市浑南新区上夹河污水处理厂的工程实际，对利用经过处理后的城市污水作为源水的水源热泵技术的应用及系统　的设计特点进行介绍。　关键词：污水源热泵　应用　系统特点　中图分类号；Ｘ７１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４～０９８Ｘ（２００８）１ｌ（ｂ）一０１２６一Ｏ１　在当今，可持续发展已经成为热门话　题，环境因素作为可持续发展三要素之一，　已引起各个方面的关注。用污水源热泵系　统回收城市污水中的热能，既开发了一种　清洁能源，同时又降低了城市废热的排放，　保护了环境。开展城市污水热能利用技术　的研究，是一项具有节能和环保意义的应　用技术研究。　污水源热泵是利用污水处理厂出水量　大，水质稳定，常年夏冬季水温稳定等特　点，以污水作为水源进行制冷、制热循环　的一种空调装置。其是实现污水资源化的　有效途径之一。污水源热泵比燃煤锅炉环　保，并且节省能源，比电锅炉加热节省２／３　以上的电能，比燃煤锅炉节省ｌ／２以上的　燃料。同时省去了与之配套的煤场、渣场　占地，节约了土地资源。因此，污水源热泵　有着广阔的应用前景。　１工程应用概况　沈阳市浑南新区上夹河污水处理厂坐　落于沈阳市浑南新区上夹河地区，每日承　担着浑南新区近４万１０＿　的污水的处理，厂　内需采暖的建、构筑物建筑面积约３２００ｍ　（综合楼，厂房，车库等）。热泵机组在制热　时以处理后污水为热源，而在制冷时以处　理后污水为热汇。　该工程在可行性研究报告及初步设计　阶段采用的是燃煤锅炉房常规方式进行冬　季供暖。由于燃煤锅炉每年造成一定的大　气污染，为适应沈阳市环境保护的需求，业　主决定在施工图设计阶段对供热系统进行　调整，不再使用燃煤锅炉而采用既能供热，　又能制冷的污水源热泵系统。对于系统末　端，综合楼内安装的是风机盘管加新风系　统用于冬季供热、夏季制冷，其他需采暖　的建、构筑物内安装的是散热器系统，仅　用于冬季供热。　２系统原理及设计　采用污水源热泵系统的设计中最关键　的问题就是保证热泵机组的安全。污水源　热泵系统一般有两种形式。一种形式为经　处理后的污水为水源，另一种形式为未经　处理的污水为水源。另外每种形式又分污　水是否直接进入机组两种方式。　根据相关经验，沈阳市的生活污水经　城市污水管网收集输送到污水处理厂进水　口处的水温冬季约为ｌ２℃左右，而经过污　水处理厂处理后出水口处的水温约为８℃　左右。本工程设计冬季处理后污水温度约　８℃经过板式换热器换热后排出温度约为５　℃，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℃。夏季处理后污水温度　约为１５℃，经过换热器换热后的排出温度　为２５℃，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～　ｌ２℃。用户侧供水通过分、集水器分别供　到各单体建筑。系统冬、夏季工况的转换　通过切换站房内系统中的阀门来实现。　本工程设计利用处理后的污水经过板　式换热器与纯净水换热，并把换热后纯净　水作为水源进行采暖制冷，是污水源热泵　系统的一种形式。由于处理后的污水中仍　有一定量可沉淀物，而且处理后的污水仍　有一定酸碱度，如果直接接入水源热泵机　组，则极易使水源热泵机组中的换热器产　生腐蚀，结垢等现象，从而严重地影响传热　效率及机组使用寿命。根据对水源热泵机　组厂家的考察，目前国内还很少有能够满　足如此恶劣工作条件且价格适宜的水源热　泵机组，能够达到设计要求的水源热泵机　组中的换热器是采用海军铜材质，价格极　昂贵。因此经过比较考虑，本工程采用处　理后的污水经过板式换热器与纯净水换热　的形式，另外在污水通过换热器前设霞一　台污水除污装置，以拦截污水中小颗粒的　漂浮物和悬浮物，这样可以避免换热器的　堵塞。项目正式运行以来，热泵机组未出　现任何腐蚀、堵塞和结垢的现象，基本能　够满足污水热泵系统正常运行的需要，充　分证明了此系统比较适合本污水厂的污水　水质现状。　３系统特点分析　污水源热泵是利用了污水作为冷热　源，进行能量转换的供暖空调系统。供热　时没有燃烧过程，减少温室气体Ｃ０，和其　它大气污染物的排放；供冷时省去了冷却　水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。　不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，同时　利用了污水作为冷热源，可以避免普通水　源热泵开采地下水作为冷热源而造成地下　水的损失和污染。符合发展循环经济、创　建节约型社会的科学理念，环境效益更突　出。　对于系统形式的选择，出于热泵机组　制造成本考虑，污水源热泵系统一般都采　用污水间接与热泵机组换热的方式。当采　１　２６科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　用未经处理的污水源时，其水温冬季约为　ｌ２℃左右，这个温度下能保证普通的热泵　机组正常运行，但未经处理的污水水质极　差，对换热器性能要求高，故所用换热器价　格昂贵。当采用处理后的污水源时，根据　相关实践经验沈阳市水温冬季约为８℃左　右，这个温度下普通的热泵机组运行时效　率较低，但污水水质相对较好。故采用那　种污水为水源应根据当地污水的水温、水　质的实际情况，进行经济性比较后确定。　由于污水水质的特点，与污水接触的　换热器的堵塞、腐蚀以及结垢问题显得尤　为突出。由于污垢的存在使传热热阻增　加，它不仅恶化了换热器的传热性能，而且　因为垢层的增厚使流通面积减小，再有污　垢还常常使流道表面的粗糙程度增加，引　起摩擦系数和局部阻力系数的增加，这必　然要引起整个换热器的流动阻力压降增　大，故泵消耗的功率增加。所以在污水源　热泵系统中换热器的设计、使用中，如何　防垢、抑垢、除垢是非常重要的。　４结语　污水源热泵系统具有节水、节能、环　保的特点，是利用城市污水进行供暖，制冷　的空调技术新趋势，是符合我国城市污水　再利用的大趋势。在沈阳市浑南新区上夹　河污水处理厂采用这一技术，对促进沈阳　“森林城市”的建设具有重要意义。利用经　处理的城市污水作为源水的水源热泵系统　在沈阳市浑南新区上夹河污水处理厂的应　用的成功标志着在辽宁地区污水源热泵应　用技术的又一次长足发展。　参考文献　【１］徐伟等．地源热泵工程技术指南［Ｍ】，北　京：中国建筑工业出版社，２００ｌ。　［２］周文忠等。污水源热泵系统和污水冷热　能利用前景分析［Ｊ１，暖通空调，２００６。　【３】丁卫东，袁鲁滨．水源热泵技术在供热空　调工程中的应用【Ｊ】．节能，２００２．　【４】王荣光．可再生能源利用与建筑节能，北　京：机械工业出版社，２００４。

浴室专用节能热泵热水系统

工业革命以来，人类大量的使用石油、煤、天然气，造成了严重的污染，同时也引发了温室效应，节能减排成为当代的重要使命。 我国有相当多的洗浴中心，使用了大量的能耗，采用节能的洗浴系统，降低运行成本，不啻为利国利民的好事。

辛普森集团简介

1995年2月，依据中美签署的《能源效率和可再生能源技术发展与利用领域合作协议书》，辛普森的节能中央空调技术被引入中国，与上海鼎达公司战略合作，成为国家首批定点推广美国地源热泵技术的企业。

随后，辛普森集团与国内著名暖通机空调技术研究机构通力合作，深入进行本土化应用研究，分别开发了30余项专利，并通过国家技术成果鉴定。 辛普森集团先后荣获国家高新技术企业称号、江苏省节能环保产品荣誉证书，并成为全国重点保护品牌，获得上海市节能产品称号。

辛普森集团致力于可再生能源的利用，首创浴室节能技术、热源塔低温热泵技术、双冷却（水冷宽带）热泵技术以及地源热泵热回收技术，集团位于扬州市邗江工业园区内，下属江苏辛普森新能源有限公司与扬州辛普森工程设备有限公司，秉承“高效、节能、环保、和谐”的宗旨，不断为国内外用户提供更高性价比的产品和服务。

浴室节能热泵热水系统简介

浴室节能热泵热水系统，其主要思想是，余热利用，二步加热，兼顾冷量回收，利用浴室的洗浴废水的低温废热资源，用于制冷、制热水的空调热水系统。

中国可再生能源行业协会

副会长单位

浴室节能热泵系统专利证书 浴室节能热水系统主要由大温差污水源热泵机组、过滤装置、预热装置、清洗装置、预热水箱、蓄热水箱、相应循环水泵及连接管路等组成。

大温差污水源热泵机组包括蒸发器、冷凝器、压缩机及控制电路等，同时实现制冷侧与制热侧的大温差，用于充分提取污水中的热量，并实现热水的直热。

过滤装置为不锈钢可拆式换热器通常两台并联使用，可充分利用洗浴废水中的热量对自来水的初步预热，从根本上降低能耗，经过预热板换加热后，最终自来水的出水温度与废热水之间的传热温差小于1度，即充分吸收了洗浴废水中的热量。

空气源热泵与水源热泵比较

一、概述：

在我国主要利用三种热泵技术，分别是水源热泵，地源热泵，以及空气源热泵。

热泵即可制冷，又可制热。制冷时，其工作原理跟一般的冷气机没有区别；制热时，利用制冷循环系统的热端，将冷凝器排出的热量送入室内采暖或加热生活用水。这时，热泵的运行过程看起来就像是把低温端的热量，源源不断地抽送到高温端一样，所以形象地称之为热泵。如果热泵的冷端（蒸发器）直接置于室外的空气之中，称之为空气源热泵；如果其冷端（蒸发器）通过管道埋植于水中，则称之为水源热泵。

二、水源热泵

2.1优点：

2.1.1水源热泵技术属可再生能源利用技术

2.1.2水源热泵属经济有效的节能技术

2.1.3水源热泵环境效益显著

2.1.4水源热泵一机多用，应用范围广

2.1.5水源热泵空调系统维护费用低

2.1.6水源热泵高效节能。水源热泵是目前空调系统中能效比 （COP值）最高的制冷、制热方式，理论计算可达到7（空气源热泵理论值为2--6），实际运行4～6。

2.2水源热泵的应用限制

2.2.1利用会受到制约； 2.2.2可利用的水源条件限制，对开式系统，地源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度；

2.2.3水层的地理结构的限制，对于从地下抽水回灌的使用，必须考虑到使用地的地质的结构，保证用后尾水的回灌可以实现；

2.2.4投资的经济性，由于受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响，虽然总体来说，水源热泵的运行效率较高、费用较低，但与传统的空调制冷取暖方式相比，在不同地区不同需求的条件下，水源热泵的投资经济性会有所不同；

2.3水源热泵目前的市场状况：

水源热泵目前主要应用在北方冬季寒冷的地区，而在广阔的南方很少见到身影。

主要原因：南方主要以空气源热泵为主，冬天对空调制热的依赖不如北方明显，主要用来洗澡，所以空气源热泵基本能满足需要，并且工程相对简单，造价成本要低。所以这类产品有较大的局限性，所以必须要走产品的差异化道路，来做好产品的推广！

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。