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1、直接式污水源热泵系统的火用评价第30卷第4期2011年8月建筑热能通风空调BuildingEnergy&EnvironmentVol_30No.4Aug.2011.17~20文章编号:1003.0344(2011)04-017—4直接式污水源热泵系统的火用评价钱剑峰l'1哈尔滨商业大学能源与建筑工程学院2大连理工大学土木工程学院摘要:直接式污水源热泵系统是今后污水源热泵系统发展的重点之一.基于火用分析原理,对直接式污水源热泵系统进行了能源有效利用分析.算例计算表明:直接式系统的制热火用效率比间接式系统高4%左右,制冷工况约高6.5%..
2、关键词:污水源热泵系统直接式软垢火用方法ExergyAnalysisofDirectSewageSourceHeatPumpSystemQIANJian-feng,1SchoolofEnergy&CivilEngineering.HarbinUniversityofCommerce2SchoolofCivilEngineering,DalianUniversityofTechnologyAbstract:Thedirectsewagesourceheatpumpsystemisoneoftheimportantcontentsofthe
3、sewagesourceheatpumpsysteminthefuture.Basedontheexergymethod,ananalysisisgivenofenergyefficiencyinthedirectsewagesourceheatpump.Theconclusionsareeducedbyanexamplethatexergyefficiencyishigher4%or6.5%attheheatingorcoolingconditioninthedirectsystemthantheindirectone.Keywords:se
4、wagesourceheatpumpsystem,directsystem,softdirt,exergymethod0引言利用城市污水这一可再生能源实现建筑物供热空调,对促进建筑,能源和环境三者间的和谐发展将产生深远的影响.城市污水的优点是量大面广,温度适宜口].但污水水质问题是其热能资源利用中所面临的最大障碍.城市污水源热泵系统可分直接式系统与间接式系统,前者污水与制冷剂之间仅通过蒸发器/冷凝器进行污水一制冷剂的换热;后者则通过污水换热器,实现由污水一中介水一制冷剂的热量传递.目前技术上比较成熟的是间接式系统,而直接式系统发展却非常不充分.
5、国外,直接式系统多为经过污水厂处理的二级出水,水质较好,接近河水等地表水,因此对机组的要求并不高;少数则采用滤网,格栅,自动筛滤器等过滤装置对污水进行粗效处理,并经沉渣池去除污水中的杂物,对于污水直接进人机组所形成的污染通过定期物理,化学冲冼以保证机组能够继续使用;而间接式系统则应用较多,以一级出水,城市原生污水作为热泵热源时,通常采用污水换热器进行中间换热l.我国,污水源热泵系统基本都采用间接式系统[6-8].由于直接式污水源热泵系统省去了中间换热过程,系统换热性能得到增强,进而提高了系统制冷与供热效率,因而它是今后发展的一个重点.当前对直接
6、收稿日期:2010—8—22作者简介:钱剑峰(1979一),男,博士后;哈尔滨商业大学能源与建筑工程学院(150028);E—mail:qianjianfeng2002@163.com建筑热能通风空调式系统应用研究方面还是很欠缺,很多文献都忽略了污水水质的恶劣性,回避了污水的结垢,堵塞的问题.本文将通过热力学中的火用分析方法来评判直接式污水源热泵系统与间接式系统的优劣,从能量的质的角度来考察两种系统热力过程的完善程度,为其发展提供借鉴.1污水源热泵系统的火用分析1.1冬季供热工况污水热泵系统满足火用平衡方程为:E:E.,+EL+AE(1式中:E
7、为输入系统的火用,kJ;E.为输出系统的火用,kJ;E为火用损失,kJ;AE为系统火用的变化,kJ.污水热能取悱嬗矗H暧未瑞缱HP圬水弹热覃统图1热泵系统供热工况火用平衡不论是直接式系统还是问接式系统,都可将热泵系统取为封闭系统进行研究.对于直接式系统,只需将热泵机组取作封闭系统;间接式系统将机组和污水换热器取作封闭系统.火用平衡示意图如图1所示,可见输入系统的火用有污水子系统输入热泵系统的热量臾用,外界输入系统的功火用.系统输出火用有:系统输出到末端系统的热量火用.因而E+Ew:E9+EL+E2)式中:Em为系统从污水取排系统吸收的火用,kJ
8、;E为外界向系统输入的功火用,k_I;E.为系统向用户输入的热量用,kJ.系统火用损失为:EL=EA+Ew—E≯一AE3热量火用为温度高于环境温度的系
