城市污水作为源水的水源热泵技术.doc

城市污水作为源水的水源热泵技术水源, 城市污水, 热泵, 技术一、项目概况： 密云县檀州污水处理厂坐落于美丽的潮白河畔，是密云县城唯一的污水集中处理点，每日承担着密云县城近24000m3的污水的处理。污水水质稳定，常年温度在13oC-15oC。厂内有约0000m2建筑（写字楼，厂房，车库等），利用未经处理的城市污水为热源供本厂的供暖及部分制冷（只有办公楼需要制冷），并且还可供生活热水使用。它在制热时以污水为热源，而在制冷时以污水为热汇。由于污水处理厂污水供应充足，提取和排放热量能够满足供暖制冷的需要。 该项工程是密云县檀州污水处理厂原燃煤锅炉房的改造工程。由于原燃煤锅炉每年造成一定的大气污染，为适应北京市环境保护的需求，决定对这套供热系统进行改造，不再使用燃煤，因此采用了既能供热，又能制冷的污水源热泵系统。污水处理厂改造分为两部分，一部分是办公楼的改造，另一部分是设备厂房的改造，办公楼内安装的是能够制冷制热的风机盘管，设备厂房内安装的是散热性能较好的钢串式暖气片。 二、系统原理及设计 冬季，污水温度约1215经过换热器换热后排出温度约为710，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5045。夏季，污水温度约为14-18经过换热器换热后的排出温度为19-23，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7-12。该热泵具有热回收功能，在冬夏季工况运行的同时确保了生活热水的供应。 用户侧供水通过分集水器分别供到每个单体楼。系统冬、夏季工况的转换通过切换站房系统中的阀门来实现。 系统设计： 、采暖空调设计参数： 冬季室外空调计算温度12 冬季室内设计温度18-24 夏季室外空调计算温度：33.2；湿球温度：27.3 夏季室内空调设计温度22-26 、负荷计算： 估算综合楼供暖热指标为60w/m2 总设计供热制冷面积为10000m2，实际供暖面积6000m2 则总设计供暖热负荷为： 1000060w=600kw 总冷负荷以建筑需制冷为w/m2计算 700080w=560kw 、所需冷热源情况： 冬季水量要求：80th，温差为5 夏季水量要求：120t/h，温差为5 因为污水厂的流量为1000th，远大于设计水量需求。 三、项目重点及难点 、污水换热器 利用未经处理的污水作为水源进行采暖制冷，是水源热泵的一种方式，由于污水中悬浮物、污垢沉淀物较多，而且污水的酸碱度较大，极易对换热器产生腐蚀，结垢、堵塞等现象，从而严重地影响传热效率。通过实验测试，城市原生污水动力粘度（15）较清水动力粘度（15，1.14106/s）;大40倍左右，即4.56105/s。如此高的粘度、腐蚀性和悬浮物对换热器的材质、表面粗糙度和内部结构设计都提出了很高的要求。根据对国内换热器行业的考察，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换热器，因此，最终作为项目参与方的北欧相关专家组根据实地污水采样检测，经过长时间的研究，确定了该污水换热器的材料，采用各种新型材料及表面处理技术，解决了防腐、堵塞和结垢等问题。该换热器部件采购于芬兰、瑞典、丹麦等国家，最终由马来西亚组装成型。 项目运行三年以来，换热器未出现任何腐蚀、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，证明这种换热器比较适合中国国内的污水水质现象。 2、格栅 污水在进入沉淀池前先经过一道粗格栅，以拦截污水中较大颗粒的漂浮物和悬浮物，拦截的栅渣由人工清除。污水从沉淀池出来后再经过一道细格栅，以拦截污水中小颗粒的漂浮物和悬浮物，拦截的栅渣每隔大约半个小时自动传输到垃圾池。经过两道格栅的过滤，污水中的大小颗粒漂浮物和悬浮物已经基本拦截，而后再进入污水换热器，这样可以避免换热器的堵塞。 四、实测数据分析 该水源热泵系统从2003年1月10日投入正常运行后，经历了北京近年来最寒冷的冬天，充分考验了污水源热泵机组的性能。机组冻夏季运转状况良好。 为了更准确的分析污水源热泵的经济性，我们安排专职人员在设备运转现场连续记录了两个多月，每隔两个小时记录一次数据，包括电表数、温度、压力等。 根据整理记录数据，统计了2004年2月6日到2004年2月26日，连续20天的数据，可得以下数据： 污水温度：11-17 蒸发器进口温度：10-16 蒸发器出口温度：6.5-14 冷凝器进口温度：37.5-44 冷凝器出口温度：40-46.9 生活热水温度：50-55 2004年2月6日电表显示数字为：992 2004年2月26日电表显示数字为：1445 注：交流互感器为1：100 总用电量为：（1445-992）*100=45300kwh 20天系统平均的COP值为:6000*60W/94.375=3.81 按电价为0.5元/kwh计算，费用为45300*0.5=22650元 每天的平均供暖费用为1132.5元/天。 2月6日到2月26日是很寒冷的一段时间，按供暖季120天计算，整个供暖季的费用应乘以系数0.6： 1132.5*120*0.6/6000=13.59元/m2（包含生活热水） 与其它供暖方式相比，污水源热泵系统的运行费用较低，具备明显的经济意义。 五、项目优点： 1.环保 污水源热泵是利用了污水原水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统，没有燃烧过程，减少温室气体CO2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，使环境更优美。 2.节能 污水热泵机组可利用的污水温度冬季为11-15，污水温度比环境空气温度高，是较好的低温热源；夏季污水温度为17-21，污水温度比环境空气温度低，是较好的散热体。这种温度特性使得污水热泵比传统空调系统运行效率要高20%. 3.节资 该系统还可以集采暖、空调制冷和提供生活热水于一身。套热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统，从而也增加了经济性。 4.稳定 污水的温度相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，污水温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。 5.自控程度高 根据系统特点，我们选用四台压缩机的机组，系统根据负荷的波动，自动选择压缩机的启停，提高系统运行效率;自动控制程度高，运行过程无需专人职守;管理相对容易，机组维护费用低;使用寿命高达15年以上. 六、结语 、污水水源热泵恒温系统具有节水，节能，环保的特点，