污水源热泵应用潜力分析

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1、污水源热泵应用潜力分析-暖通论文[摘要]我国北方地区冬季采暖主要依靠煤、石油、天然气等石化燃料，采暖与环保成为一对难以解决的矛盾。城市污水水量大，常年温度在13～21℃之间，蕴涵了大量的热能，是一个优良的低温余热源。利用水源热泵技术，提取污水中的热能，可变废为宝为建筑物提供冷热源。　　[关键词]城市污水；水源热泵；供热制冷　　中图分类号：TU831文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）08-0105-01　　引言　　污水源热泵技术是水源热泵技术的一种，该技术可利用低品位的热源一城市污水，采用热泵

2、的工作原理，通过输人少量高位电能，实现低品位热源向高品位热源的转换。通过采用污水源热泵技术，夏季将建筑物中的热量转移到污水源中，冬季从污水源中提取热量为建筑物供暖。按照热力学理论，通常消耗1kW的电量，用户可得到4kW左右的热量或冷量。污水源热泵技术利用的是城市中废弃的污水资源，所以它更节能环保、更有利于资源的可持续发展。　　1污水源热泵的特点　　1.1污水源热泵技术特点　　1.1.1环保效益显著　　原生污水源热泵是利用城市废热作为冷热源，进行能量交换的供暖空调系统，污水经过换热设备后留下冷量或热量返回污水干渠

3、，污水密闭循环与其他设备或系统不接触。供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉燃烧系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却塔，避免了冷却塔的噪音和霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。　　1.1.2高效节能　　冬季，污水体的温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体温度比环境温度要低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷和冷却塔式制冷.机组效率提高。供暖供冷所投入的电能在1kW时可得到5kW左右的热能或冷能。能源利用效率远高于其他形式的中央空调统

4、。　　1.1.3运行稳定可靠　　污水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵热源和空调冷源。水体温度较恒定的特性，使得污水源热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。　　1.1.4一机多用，应用范围广　　污水源热泵可供暖、制冷，一机多用。　　1.1.5初投资、运行费用低　　城市污水源�岜镁哂谐跬蹲实�.运行费低的巨大经济优势。运行效果良好，经济效益显著。污水源热泵系统的机房面积仅为其他系统的5O%。系统根据室外温度及室内温度要求自

5、动调节，可做到无人值守，同时也可做到联网监控。污水源热泵系统原理简单，设备的可靠性强，维护量小，平时无设备的维护问题。　　1.2污水源热泵技术应用现状　　目前，我国污水源热泵技术大多应用在比较大的城市中，截至2012年，我国部门污水源热泵技术的应用状况见表1：　　2区域污水源利用分析　　2.1污水系统利用现状　　根据区域污水处理厂数据：污水冬季水温为10-16℃，夏季水温为22-24℃，pH=7；冬季污水平均温度13℃，夏季平均温度23℃。天津市气象数据如下：冬季室外平均温度为-9℃；夏季室外平均温度26℃。　

6、　依据我国污水热能回收与利用系统实验项目的实际运转结果为计算基础，污水进出口的温差在制热和制冷时均设定为5℃，污水源热泵制热系数COP为4.3，制冷系数为4.6，根据文献[3]的计算公式，分别计算天津市城市污水中储存的热（冷）量A，可利用热量G以及可利用的冷量D。　　若污水源的利用率为60%，污水系统每个供暖季可提供热量5.1×1011KJ，可满足123万m2的建筑采暖。夏季可提供冷量1.93×1011KJ，可满足26.6万m2的建筑制冷。　　2.2污水源热泵应用的环保性减排效益分析：（表2）　　3污水源热泵系

7、统与其他系统比较　　3.1能效比高　　污水源热泵系统将污水的热能连同热泵机组本身产生的热能一并转移到室内，能效比高达4.5-6.0，能源利用率是电采暖的3～4倍，污水源热泵技术系统无需设冷却塔，利用的是城市原生污水，既节约大量的水资源，又开发创造出新的清洁型新能源。　　3.2水源环境优越　　城市污水冬暖夏凉，受气候影响小，与太阳能及空气相比，其全年的水温变化幅度小，冬季严寒地区污水温度在12℃～16℃，长江流域污水温度在14℃-18℃；夏季污水温度在20℃-28℃，北京地区冬季污水温度在13℃-17℃，高出平均

8、气温20℃（北京冬季室外设计温度-9℃）；夏天，污水温度22℃～25℃，又比日常气温低10℃。因而可获得比较稳定的污水冷热源。　　4结论　　因此，污水源热泵技术将城市污水中的低品位能源转换成为可再利用的商品位能源是顺应循环经济、可持续发展的理念，变废为宝的能源利用新兴技术，具有明显的节能和环保效果。推动这种节能环保技术的大力发展，促进城市废弃能源的可持续利用，对建设生态文明社会意义重大