污水源热泵技术介绍.doc

城市原生污水源热泵系统技术解析报告 北京和利时恒业热能科技有限公司 二零一一年五月 目录 一. 建设污水源热泵的意义…………………………………………3 二、污水的热能利用…………………………………………………4 三．污水源热泵的实现………………………………………………7 四．污水源热泵系统的效益分析……………………………………8 一. 建设污水源热泵的意义： （1）缓解能源消耗紧张： 在全国建筑能耗占总能耗的很大比例，而在建筑能耗中暖通空调的能耗更是占有举足轻重的位置，预测2020年我国暖通空调能耗量将达到10亿吨标煤，占总能耗的30%以上。开发利用低位可再生洁净能源是暖通空调能源消耗的新模式。可再生性清洁能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和工业余热、城市废热等等，相对其他类型的冷热源，城市污水具有独特优势，是一种理想的低位冷热源。利用污水作为冷热源对建筑进行采暖空调可以直接减少其他短缺能源的消耗，同时还可以达到废物利用的目的，是资源再生利用，发展循环经济，建设节约型社会，友好环境的重要措施。目前满液式热泵机组在蒸发器进水温度1℃以上时，机组制热性能系数也在4以上，以火力发电效率0.33计算，热泵机组的一次能源利用率大于1.33。而效率较高的集中供热系统（燃煤或燃气）一次能源利用率也仅在0.65-0.9之间。因此热泵系统节能量达50%。 （2）保护、友好环境： 我国能源消耗中，煤占70%以上，以煤为主的能源结构下，暖通空调用能是大气污染的主要因素之一。在全球空气污染最严重的10个城市中，中国占有5个，包括北京、上海、沈阳、西安和广州，北京冬季供暖期中（总悬浮颗粒物）、、、等严重超标。资料表明，70%的、90%的、60%的和85%的矿物燃料生成的来自燃煤，暖通空调引起的污染物排放量占总排放量的15%以上。燃煤排放引起的酸雨污染已扩展全国整个面积的30%-40%，造成的经济损失接近国民生产总值的2%。另外，全球等温室气体的排放给人类带来重大损失，全球温暖化的经济成本是全球经济总产值（GWP）的10%~20%。暖通空调的能源消耗给环境带来了巨大压力。水热泵空调系统是利用水作为冷热源，无燃烧、无排渣、无排烟等过程，无环境污染问题。另外，经过换热设备后留下冷量或热量返回，水与其他设备或系统不接触，密闭循环，不污染环境与其他设备或水系统。 （3）有显著经济效益： 利用水源热泵系统供暖空调除具有重要的节能、环保意义以外，同时具有巨大的经济效益。由于热泵系统的主要能源消耗为电，因此电价费用的高低直接决定了该系统的运行成本，目前很多区域均享受民用电价，例如哈尔滨地区、沈阳地区等，我们以民用电价0.55元/度来比较热泵系统与集中供热的运行费用。以地区建筑面积1万m2为例，供暖设计负荷按40w/ m2（实际发生量）计算，供热负荷为400kW，水源热泵的运行费用为： 供热设计负荷÷热泵制热系数×辅助能耗系数×供暖平均负荷系数×运行天数×天运行小时数×电价=400÷4×1.10×0.7×141×24×0.55=14.3（万元） 地区集中供热系统按面积分摊费用为建筑面积19.8元/ m2。每万m2建筑面积分摊费用为19.8万元。因此热泵系统较集中供热系统每万m2节省运行费用5.5万元。当然在收取19.8元/ m2的分摊费用中，集中供热系统的热力公司也含有部分经济利润，单纯利用热泵的运行成本与集中供热的分摊费用来比较有欠妥之处。但热泵系统具有较大的一次能源节能潜力，从国民经济的角度上看，经济效益是非常显著的，因为实际的火力发电成本也就0.2~0.3元/度，而且我国冬季供暖期间电力是过剩的。 40%，我国平均比例在16%左右，经济发达地区占30%以上，随着居民生活水平的不断提高，该比例还会逐年大幅度增加。因此，要节能环保，要进行废热回收利用，城市污水是必不可少的重要的一项。另外，城市污水是通过市政污水管网排放至污水处理厂，即可通过污水干线分散利用，也可在污水处理厂集中利用建设热泵站。 2.1 污水特性城市污水源热泵空调系统是利用污水流量大，水质稳定，常年温度在13℃至25℃等特点，以污水作为冷、热源进行制冷、制热循环的一种空调系统。以北京地区为例，监测资料显示，冬季城市污水的温度在12—20℃，水中蕴藏着大量的低温热能，是污水源热泵空调较好的低温热源；夏季城市污水的温度在20—25℃之间，且日变幅较小，可以作为污水源热泵空调冷凝热量的散热体。但是城市原生污水的水质不能适应现有的水源热泵机组。由于污水成分很复杂会造成换热 器表面结垢、阻塞甚至是腐蚀的现象。由于这些现象的存在。使得换热器的传热效率降低。流体的流动阻力加大。降低换热器的使用寿命。有时甚至使换热器无法工作。在污水利用过程中．经常出现的水质问题是结垢、腐蚀、生物生长、淤塞和起泡，这些问题都