000污水源热泵.doc

国外研究应用进展: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。国内研究应用进展:国内应用较早、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900，这是我国最早的城市污水源热泵系统。污水源热泵的发展：据统计，全球煤炭预计可采200年，石油可采30-40年，天然气可采60年，在全球能耗以每年5%的增长速度下，化石燃料能源预计还能使用一二百年，世界能源短缺形势严峻;我国人均能源贫乏，人均拥有量仅为世界平均值的1/2和美国的1/10。能源短缺问题更加严重。节约用能和开发新的能源已经成为全人类共同面对的迫切问题。我国已将节约资源和保护环境作为基本国策，将其提高到关系人民群众切身利益和中华民族生存发展的高度，放在工业化、现代化发展战略的突出位置，要求落实到每个单位、每个家庭。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。城市污水是由工业废水和生活污水组成，水量巨大，是一种蕴含丰富低位热能的可再生热能资源，污水源热泵空调系统则是以城市污水作为建筑的冷热源，解决建筑物冬季采暖、夏季空调和全年热水供应的重要技术，也是城市污水资源化开发利用的思路和有效途径。同时减少了城市废热和CO2、SO2、NOX、粉尘等污染物的排放。污水源热泵系统是我国当前各类热泵技术中发展和应用前景最被看好的一种。目前，该技术较为成熟，国内外工程实例很多，20世纪80年代初在瑞典、挪威等北欧国家就已经开始对污水源热泵技术的应用，而现在我国污水源热泵也得到一定程度的应用。数据统计显示，应用污水源热泵系统比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比传统的燃煤锅炉节省l/2以上的煤炭资源。由于污水源热泵的热源温度全年较为稳定，其制冷、制热系数比传统的空气源热泵高出40%左右，其运行费用仅为普通中央空调的50-60%。在清洁供热方式对比方面，污水源热泵的经济效益十分显著：设备投资、年运行费用、年运行成本3个方面分别为地下水热源系统的84.1%、85.0%、72.5%，为燃气空冷空调系统的77.1%、35.0%、46.2%。 污水源热泵的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。直接利用方式是指将污水中的热量通过热泵回收后输送到采暖空调建筑物；间接利用方式是指污水先通过热交换器进行热交换后，再把污水中的热量通过热泵进行回收输送到采暖空调建筑物。其原理图如下：污水处理厂中污水的水质分类污水处理厂中的污水一般分成三类，即原生水、二级出水、中水。原生污水就是未经任何处理的城市污水，它的主要优点是污水温度比较接近于排放点的温度，所赋存的热能多，缺点是污水水质不稳定，水质中所包含大量的污染物比较多，各种微生物及化学成分比较复杂，水质恶劣。二级出水是指原生水经过简单的过滤和沉淀等物理处理后，再经活性污泥或生物膜法、二次沉淀等深度处理后，进行集中排放的污水。中水是指二次出水经过再次净化处理后达到一定水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用杂用水，可以用来冲洗便器、汽车，清洗道路、绿化灌溉，还可以用在工业冷却水、城市系统补充用水。 污水源的前期处理 污水处理厂利用二次出水作为污水源，在水质符合国家相关标准的前提下，为了更有效的保护污水源热泵机组的使用寿命，降低机组故障频率，一般的做法是污水源不直接在机组中运行，采用换热装置如板式换热器将污水中的热能转换至换热装置中的介质可以选用自来水、地下水等中，这样就有效的保证了热泵机组的使用寿命，大大降低了维修费用，虽然在换热的过程中会损失了一部分的热能，但不会影响到正常的供暖及制冷效果。一般北方污水处理厂的二次出水冬季水温能达到13-16，夏季能达到22-25，通过换热过程，水温损失在1左右，完全能满足热泵机组的水温要求。热泵机组选址及管路铺设热泵机组选址一般首选供暖区域中间位置但一般污水处理厂出水位置在整体水厂布局的一侧，这样就要求利用最短的供水管线来保证热泵机组的位置，力求达到最佳的供暖效果，这就要求设计人员在实地考察中找到各水厂的“黄金分割点”。北方供暖管线一般选用钢制发泡管，