污水源热泵系统的技术经济性和其应用潜力分析

李红伟 张 楠 韩赛赛

(1.洛阳一拖华建工程设计有限公司，河南 洛阳 471003;2.机械工业第六设计研究院有限公司，河南 郑州 450007;3.洛阳一拖华建工程设计有限公司，河南 洛阳 471003)

污水源热泵系统的技术经济性和其应用潜力分析

李红伟1 张 楠2 韩赛赛3

(1.洛阳一拖华建工程设计有限公司，河南 洛阳 471003;2.机械工业第六设计研究院有限公司，河南 郑州 450007;3.洛阳一拖华建工程设计有限公司，河南 洛阳 471003)

污水源是一种优良的低温余热源，污水源热泵能够充分的利用城市污水的废热，与常规空调系统相比，在最初投资和运行方面有显著的优势，而与常规的地源热泵系统相比也有其突出的特点，在有条件的地方应该优先考虑使用此种技术。

污水源热泵系统;技术经济性;应用潜力

污水源热泵是一种水源热泵，其主要的优点是水的热容量大、设备传热性能好、水温比较稳定，城市污水是一种优良的低温余热源，水温在整个采暖期波动不大，对水/空气热泵或水/水热泵而言，是一种理想的低温热源。

一 热泵的热源选择与污水热源的特点

污水源热泵技术主要是利用城市污水作为冷热源，通过热泵压缩系统将污水中的低位热能转化成为可再生高位清洁能源，以此来作为建筑物进行制冷供暖与提供生活用水。城市污水是不可多得的热泵冷热源，它的温度一年四季相对来说比较稳定，这种温度特性使得污水源热泵比传统采暖空调系统运行效率要高。城市污水具备水量大，水温冬暖夏凉，受气候影响小等特点，与太阳能和空气相比，城市污水全年的水温变化幅度小。冬季严寒地区污水温度也在12℃—16℃，长江流域污水温度维持在14℃—18℃;夏天，污水温度在22℃至25℃，又比日常气温低了10℃，因而，可在全年获得相对比较稳定的水温，可作为稳定的热源。

污水热源的特点有以下几个方面:首先，其是属可再生能源利用技术，污水源一般是城市原生污水，其来源相对比较稳定，不受时间和季节的影响，水量也基本恒定，只要温度合适，将是良好的热源。其次，运行稳定可靠，城市原生污水的水体温度不受时间和季节的影响，一年四季相对都比较稳定，这就使热泵机组能更加稳定、可靠的运行，同时也使得系统更加的高效、经济。再者，污水源热泵机组可以建造在居民区内，采用城市原生污水作为热泵热源进行工作，机组运行时没有燃烧，没有任何污染，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物场地，环境效益显著，且不用远距离输送热量。与常规热泵和空调系统相比，其消耗的电能更少，而发电时消耗一次能源，而且会排放一些污染物、二氧化碳温室气体等。

二 污水源热泵系统的构成形式

根据系统采用污水源，可以将其分为原生污水源热泵系统、一级污水源热泵系统和二级污水源热泵系统;根据热泵换热设备是否与污水直接接触可分为直接式污水源热泵系统和间接式污水源热泵系统。其工作原理是在高温的夏季，通过热循环而将建筑内热量传递到污水源内，而在寒冷的冬季通过热循环将污水源内能量提取到建筑物内，但由于污水特殊的水质的缘故，系统内应添加特殊设备以保证系统的正常运行。

由于污水具有较强的腐蚀性，因此在系统换热器前应加装自动式过滤器和反洗装置，在运行过程中仍有可能存在较大悬浮物堵塞交换器，所以，要定期对其进行清理;整个污水系统的管路设计应遵循管路平直、阀门少的原则，在自流管的进口和端头分别安装闸阀和法兰盲板以便于检修和清洗;潜水泵的选择应设置相应的潜水池，并应从压水干管接出一根支管并伸到集水池底部，运行过程中应定期开启以将浮渣冲起并用水泵冲走;由于污水的黏性及对换热地面的污染，为保证一定传热系数而提高管内流速，要对封头部位的结构进行特殊的处理;为避免污水内大体积悬浮物进入壳管式换热器，应该对其进行预处理，将内部大尺度污物去除，以保证换热器的正常工作。

三 污水源热泵系统的技术经济性

当前，国内污水排放量日益增多，污水的排放相对集中，该现状为污水源热泵的利用提供了保证，资料显示给600万吨污水降温3℃，则可获得相当于燃烧60万吨煤所产生的热量，所以，其可以带来更高的经济效益，该系统以城市污水为冷热源，无需消耗燃煤、燃油等一次性能源，运行过程中中无烟气粉尘、废液、废渣等污染物质，这种性能可在很大条件下改善城市大气环境和地面环境。与其它供热设备相比，污水源热泵有很多的优势:我国年污水排放量达464亿m3，与燃煤、燃油、燃气等锅炉房系统相比，节省用煤量0.33亿吨。以全国年总能耗30亿吨标煤来计算，达到了1.1%，若按暖通空调的一次能源消耗量10亿吨标煤计算，达3.3%，同时每年可减少排放量达72万吨。另外，污水源热泵系统将污水热能连同热泵机组本身产生热能一并转移到室内，能效比高达4.5－6.0，能源利用率是电采暖的3－4倍，夏季冷凝温度低，比传统中央空调节省30﹪－40﹪的运行费用，且污水源热泵系统无需设冷却塔，利用的是城市原生污水，节约了大量水资源的同时又创造出新的清洁型能源。

四 污水源热泵系统的应用潜力

随着能源和环境的问题日益加重，在满足人们健康、舒适要求的前提下，如何合理利用能源，节能减排、保护环境和降低能耗已成为人们迫切需要解决的焦点问题，污水源热泵技术将成为既节能又环保及舒适卫生的最为活跃和最为有效的供暖供冷方式。面对全球性的能源短缺问题，我国政府对污水源热泵技术的应用高度重视，在鼓励和推广原生污水源热泵技术的研究应用方面已出台了一些相关政策。由于我国地域辽阔，各地区气候差异较大，地质状况错综复杂，全面推广应用污水源热泵技术还需要对许多技术难题进行研究。在能源短缺和环境危机日益严重的情况下，使用以污水作为热源的热泵系统来代替传统的燃油气炉是一种可行的节能改造方案，也将成为今后发展的必然趋势。

五 结束语

污水源热泵系统技术的应用，很大程度上降低了对于环境的污染，也节省了很多其他的能源的应用，对于改善人们的生活环境有良好的促进作用，大大提高了人们的生活品质。

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1003－5168(2013)07－0119－01