我厂污水源热泵能效分析

1、我厂污水源热泵能效分析一、研究背景污水源热泵系统是一种可以利用中水既可供热又可制冷的高效节能空调系 统。水源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位 热能的转移。水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中， 由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源中提取能量，由 热泵原理通过空气或水作为制冷剂提升温度后送到建筑物中。通常水源热泵的电 能与热能比为1:4。我厂的污水源热泵采用的是开式系统，开式系统是指污水经 过换热器直接排放的系统。我厂原冬季供暖采用2t燃油锅炉供暖方式，末端采用钢制暖气片，出水温 度85C，室内温度16C，车间温度0-5C。

2、现改为水源热泵机组进行供暖及制 冷，位于体育馆北侧，设计供暖面积为9000 m2，设计制冷面积为3000m2。供暖 时水源热泵机组运行的设定温度为45C，室温为18C，车间温度5-10C。二、污水源热泵的原理污水源热泵的水源取水点为1#线出水口，此处安装有2台15kw的上海凯泉 生产的潜水泵，流量50m3/h，扬程34 m，这两台泵是生产运行稳定时的取水泵。 同时在1#线4#澄清池安装有两台15kw的潜水泵，流量50m3/h，扬程34 m，这 两台潜水泵是作为备用取水泵使用，当停产或减产时可以抽取池中水源。经取水 泵提取的水通过管道输送到水源热泵房内与板式换热器进行能量交换，交换后的 水直接排

3、放到下水道内。板式换热器通过提取潜水泵提供的污水中的能量与冷冻水循环泵提供的自 来水进行能量交换，冷冻水循环泵将板式换热器提取能量后的水源供给水源热泵 机组，污水将板式换热器中的能量带走排放。板式换热器为阿拉法拉生产，换热 器换热量为470kw、换热面积为74.2 m 2，流道宽12mm，板片厚度为0.5mm，流 量为87 m 3/h，共两台，每台换热器可供机组单台运行时所需的制冷/制热量。 冷冻水循环水泵采用上海凯泉生产的管道泵，电机功率为7.5kw，流量93 m3/h， 扬程17.4m，共3台。冷冻水循环泵提取能量后的水源进入到水源热泵机组内，冷却水循环泵将软 化水也供给水源热泵机组，机组

4、通过冷凝器和蒸发器对两路循环水进行冷/热交 换，冷冻水循环泵将水送回板式换热器进行再次交换，冷却水循环泵将水输送至 各末端设备。水源热泵采用的是南京五洲制冷集团生产的WZRD470S型机组，共 2台，机组的制热功率为95.6kw，制热量为470.4kw，机组的制冷功率为72.4kw， 制冷量为459.4kw。冷却水循环水泵采用上海凯泉生产的管道泵，电机功率为 18.5kw，18.5kw，共 3 台，流量 87 m3/h，扬程 38m。末端设备采用风机盘管，为江苏劳特斯制造，分为立式明装、卧式安装风机 盘管两种，共187台（实装184台）。三、经济效益分析1、运行直接成本分析我厂原燃油锅炉供暖，

5、以每年150天周期计算，每年燃油约162.6吨，费用 为1,219,668.00万元人民币（参照2009-2010年度供暖）。现我厂污水源热泵机组供暖，以每年150天周期计算，使用我厂二次出水为 热源，每年节省资金近80余万元，根据市场行情（以2011年柴油单价为基准）， 预计4年可收回成本。（总投资：443.18万元，设备款：156.99万元，工程安装 款：267.17万元。我厂2010年-2011年冬季供暖季夏季制冷运行费用约为45.5 万元，2011-2012年冬季供暖运行费用约为39.5万元，不含检修及保养费用。）2、维修成本分析原我厂燃油锅炉电子打火器、防火墙、循环水管线等须经常性维

6、修，每年平 均维修费用约为4.3万元；现我厂污水源热泵系统经一个周期的运行，只发生正 常性的维护费用及检查费用，约1.3万元，同期节省资金3万元，仅为同期维修 费用的30.23%，预计污水源热泵系统未来5年内年品均检修维护费用约5.5万元。3、人工成本分析原燃油锅炉运行为4班导，须4个锅炉工连续运行5个月时间，按现人工费 核算（每人每月4000元），约为8万元；现污水源热泵机组运行人员为我厂一 分变电所人员兼管，白班人员1人，人工费用约2万元，每年可节省资金6万元， 仅为同期费用的25%。四、污水源热泵能效比分析我厂采用的污水源热泵机组为南京五洲制冷集团有限公司出品，机组型号为 WZRD470

7、S，制冷/制热量为 459.4kw/470.2kw，功率为 72.4kw/95.6kw，能效比 计算值（名义制冷量/制热量与运行功 率之比，即EER和COP）分别为6.35 和 4.92。根据我国具体的能效等级划定（能效标识能效等级）2.62.8五级2.83.0四级3.03.2三级3.23.4 二级3.4及以上一级（特佳水地源热泵中央空调能效 比5.0以上）我厂污水源热泵机组能效比为一级，其中制冷能效比为6.35，大于5.0为 特价级能效比。五、循环完善度分析为确定我厂污水源热泵机组的循环完善程度，可根据制冷空调产品循环的不 可逆性损失进行分析。根据热力学角度实际循环不可逆性，可分为可以利用的

8、不可逆性和阻力型不 可逆性，阻力型不可逆性不可能没有，是由非动力性的摩擦、扰动引起的功变为 热，例如压缩机的不可逆性和节流阀的不可逆性等；可利用型不可逆性是可以减 少的，但不可以没有，可经过调节进行控制的，根据我厂实际情况，其主要分为 以下三类：1、压缩过程中的不可逆性由压缩机的吸排气节流、摩擦、热量传递、泄漏，其中泄漏是可以通过日常 检查及设备维修、维修进行解决。2、两器的不可逆性换热器的面积（包含末端散热的风机盘管），换热器的材质、结构、两器的 对数平均温差，可以根据我厂实际情况进行增减或维修。3、节流过程中的不可逆性工质、压缩比，由实际的外界条件及设备性能所控制。如减少污水源热泵循环完善

9、度的措施，尽可能的确保以上三个过程中的不可 逆性损失为目的，根据我厂实际情况，必须确保管道泄漏量、末端装置的开启状 态，以及供暖/制冷过程中室内外温差及室温的控制，来提高循环完善度，减少 热量损失。六、节能减排对比分析燃油锅炉能耗材料主要是柴油，柴油在不完全燃烧的情况下将产生二氧化硫、 一氧化碳、氮氧化物等对大气污染的气体，我厂年耗柴油162.6吨，其中二氧化 硫排放量为0.98吨，一氧化碳排放量为6.82吨，氮氧化物排放量为0.4吨；而 污水源热泵则用我厂二次污水中的热能，通过电能压缩转化为热能进行供暖，不 存在燃油锅炉产生的大气污染气体。根据污水源热泵在我厂实际应用情况及上诉各方面对比分析，污水源热泵无 论从设计上，还是在节能减排方面的优势远大于原有的燃油锅炉情况。序号比对项目燃油锅炉污水源热泵1实际供暖面枳7000平方米7000平方米2供