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热泵在中水工程中的应用设想 张立群 摘要：本文介绍了利用热泵技术回收中水中的低温热量的设想，并分析了冬夏的运行工况及理想模式 下的节能效果；同时也指出该系统所要急需解决的问题和面临的困难。总的来说，该系统有着良好 的发展前景。 一、概述 建筑中水工程是一项节水技术，是指民用建筑或建筑小区使用后的各种排水，经适当的处理后 回用于建筑或建筑小区作为杂用的供水系统。在建筑中水工程中，中水原水大多数采用优质的杂排 水，即冷却排水、洗漱排水，洗衣、沐浴排水等污染浓度低的排水。在宾馆、公共浴池和住宅等建 筑中，生活热水的消耗量很大，生活废水排水温度较高，～般生活废水的混合温度在30℃左右…， 甚至更高。如果用这些废水作为热泵的低品位热源，将会达到很好的节能效果。 现有的提供生活热水的热源多是燃煤、燃油、燃气或者是电加热，即消耗高品位能源来加热温 度不高的生活热水，无论从节约能源角度还是从按质用能的角度，现有的热水供应系统都存在着大 量的能源浪费。 生活热水与供暖热水不同，生活热水的利用实质是被污染和低温给水的混合过程，热水使用后， 由于水质被污染而变成了废水，同时由于混合了低温给水降低了温度。虽然存在蒸发、渗漏、温差 传热等质量与能量的损失，废水中依然包含有原生活用热水中的绝大部分热量，只是水温降低了， 水质被污染了。据文献H’介绍，如果配水点最低水温为45℃，则热水供水温度(水加热器出1：3的 水温)一般为55。C～60℃。可见生活热水的供水温度和使用温度都不高。而实际上，在热水供应 系统中，具有40℃使用温度是热水的最终需要。如果采用加大蓄热水箱的容积或定温变容积的蓄热 形式，是可降低供水温度，甚至可使供水温度仅稍高于使用温度。由于生活热水所需的水温不高， 很适合利用热泵的冷凝器来提供。 中水原水经集流、水量调节及平衡、水处理等技术措施再生成中水，中水再大量的洗衣和洗浴 废水，中水原水的水温较高，一般在28℃～32℃，有的高达35℃心’，而且中水处理站多设置在 地下室，自然散热条件差，即使停留时间较长水温的降低也不大。据文献【4’介绍，在调节池容量足 够大的情况下，经过处理时间较长的好氧生物处理，一般需要4个小时，水温一般仅降到27～28℃。 可见，经处理后的中水是热泵良好的低位热源。同时，中水工程所具有的水量调节及平衡能力和水 质处理工艺，为应用热泵进行热回收创造了良好的条件。 二、发展前景 随着城市建设和工业的发展，水资源日益不足，建筑中水工程已经广泛的采用。建筑中水工程 由于本身所拥有的各种设施及设备，以及水质处理工艺流程，为应用热泵技术提供了适宜的水质、 水温和水量的调节条件。同时应用热泵技术进行中水热回收，也提高了中水工程的经济效益，缓解 了水量不平衡的问题，对于中水工程的推广和发展十分有益。 据资料介绍目前北京市各单位中水运行已经近10年，各种研究实验表明，中水对卫生器具及输 水管道设备没有明显的腐蚀、结垢、生物垢等问题。同时还在实验室内利用回用水做了加温(40℃) 循环挂片实验，结果表明，对于钢材只有轻微的腐蚀，对于镀锌钢管和铜材几乎不产生腐蚀堰1。可 见中水水质可适用于进行热回收。 笔者设想，在建筑中水工程中，应用热泵技术， 以中水为低品位热源，进行热回收，用以加热 生活用热水；即利用热泵的蒸发器吸收中水的余热， 以热泵的冷凝器作为热水供应的热源，释放出 回收的热量和驱动热泵的功量，加热生活热水。 三、系统构想 1．将建筑中水工程、热泵技术和热水供应系统三者结合在一起，构成了图(1)所示的热回收 系统。热泵为电驱动蒸汽压缩式热泵，辅助热源为电热源。辅助热源的作用是： (1)系统初次使用时，加热生活热水，即承担系统启动的热负荷。 (2)在最不利的情况下或峰值负荷时，用以补充加热生活热水。 2．热泵的蒸发器吸收建筑中水中的低温热量，同时热泵的冷凝器加热生活用热水，在这一系统 中，建筑中含有的大量低温热量与驱动热泵的功量一同被转移到生活用热水中，构成了生活用热水 的高温热量；生活热水经利用后变成废水后，热水中的高温热量也由于混合、散热而成为废水中的 低温热量。可见，这形成了一个热量循环利用过程，在这一过程中，驱动热泵的功量(或能量)一 方面起推动这一循环的作用，另一方面又以补充已循环中由于各种损失而减少的热量。 给水 热泵供热循环的经济性是