旅馆中水热源热泵热水系统的应用研究.pdfVIP

中高档旅馆中水热源热泵热水系统的应用研究 ☆ 南京工业大学 刘金祥 祝俊 摘要 本文以中高档旅馆的中水为对象，从经济效益和能耗两方面对这种热泵热回收方法进行初 步的应用研究。根据中水和自来水补水流量和温度的恒定性,提出冷凝温度平衡点的概念,得出最佳经济 出水温度和最低能耗出水温度均落在冷凝温度平衡点上。 关键词 中水 热泵 冷凝温度平衡点 最佳经济出水温度 最低能耗出水温度 0 引言 我国是一个水资源比较贫乏的国家,水资源的匮乏已严重制约经济的可持续发展，因此，废水的处 理和利用已显得非常迫切。中高档旅馆洗浴废水的排放比较集中，易于收集和处理。同时，中高档旅馆 洗浴用热水的温度不高（一般为 55℃），而且与洗浴废水的排放基本同步，均呈24 小时周期变化。因 此，可以使用热泵技术回收洗浴废水的低品位热量来供应洗浴用热水。 对于一座客房数已定的旅馆，其洗浴热水耗量和回收的中水量是确定的，而且相差不大。由 4.1 节计算可知，热泵系统从中水里吸取的热量连同压缩功的和不足以将规定量的自来水加热至规定的温度 （一般为55℃），因此热泵热水出口温度就是一个待定量。本文以一座设有300 间标准客房的中高档旅 馆为对象，从经济效益和能耗两方面对这种热泵热回收方法进行初步的应用研究，即确定热泵热水出口 温度为何值时，系统循环最经济，能耗最低。 1 中水热源 1.1 水温和水量 经实测，中高档旅馆洗浴排水的平均温度约为30℃，经处理后中水池内的水温约为25℃ 。根据对 北京市 12 家中高档旅馆中水系统的调查结果[1]，对于一座设有300 间标准客房的中高档旅馆，每天的 3 [1] 3 中水量约为V 81m / d 。每日运行10 小时 ，则中水流量为V 8.1m / h 。 z z 1.2 热源选择 对于以洗浴废水为热源的热泵回收系统，其热源有两种选择方式：其一为未经处理的中水原水，其 二为经处理合格的中水。我们认为选取经处理合格的中水为热泵热源比较合理，原因有三方面：第一， 中水原水温度稍高，但选作热泵热源时须增加一套板式热交换器，降低了传热温差和效率，而且原水中 的悬浮有机物、毛发和其它杂质在长期运行后会吸附在换热面的表面，严重影响换热效率，同时板式热 交换器的清洁也比较麻烦；第二，经处理合格的中水水温稍低（比原水约低 5℃），但水质很好，可直 接进入热泵蒸发器，有利于增大传热温差；第三，根据水处理工艺要求，当原水温度降至10℃以下时， 水处理工艺过程会受到影响，而中水的温度即使降至5℃也不影响中水的使用，因此从热容量方面考虑， 中水的热容量并不低于原水。综上所述，本文选取经处理合格的中水为热泵热源。 2 洗浴用热水耗量 根据文献[2]，洗浴热水供水温度在55℃～60℃之间比较合适，本文选取热水供水温度t =55 ℃ 。经 r 3 计算设有300 间标准客房的中高档旅馆每天耗用55℃的热水量Qv 55 =65 m /d ，每天按使用10 小时计 算[1]，则热水流量为V 6.5m3 / h 。 v 55 3 热泵工作流程 1 3.1 系统组成及工作流程如图2 所示。 3.2 工作原理 经处理合格的中水经板式换热器一次降温后进入热泵蒸发器二次降温，然后进入中水储水箱。城 市自来水经板式换热器预热后进入热泵冷凝器进一步吸收热量后流入热水箱，当热水箱内热水温度低于 55℃时运行辅助锅炉，将热水箱内的水加热至不低于55℃ 。在此循环中，根据热力学第二定律，热泵 使用部分高品位电能将中水内低品位能量输送至品位较高的热水中。