城市污水作为源水的水源热泵技术.doc

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1、城市污水作为源水的水源热泵技术水源,城市污水,热泵,技术一、项目概况：  密云县檀州污水处理厂坐落于美丽的潮白河畔，是密云县城唯一的污水集中处理点，每日承担着密云县城近24000m3的污水的处理。污水水质稳定，常年温度在13oC-15oC。厂内有约１0000m2建筑（写字楼，厂房，车库等），利用未经处理的城市污水为热源供本厂的供暖及部分制冷（只有办公楼需要制冷），并且还可供生活热水使用。它在制热时以污水为热源，而在制冷时以污水为热汇。由于污水处理厂污水供应充足，提取和排放热量能够满足供暖制冷的需要。  该项工程是密云县檀州污水处理厂原燃煤锅炉房的改造工程。由于原燃煤锅炉每年造成一定

2、的大气污染，为适应北京市环境保护的需求，决定对这套供热系统进行改造，不再使用燃煤，因此采用了既能供热，又能制冷的污水源热泵系统。污水处理厂改造分为两部分，一部分是办公楼的改造，另一部分是设备厂房的改造，办公楼内安装的是能够制冷制热的风机盘管，设备厂房内安装的是散热性能较好的钢串式暖气片。  二、系统原理及设计  冬季，污水温度约12－15℃经过换热器换热后排出温度约为7－10℃，系统提取污水中的热量作为水源热泵机组的低温热源，进入热泵机组蒸发器，热泵冷凝器出水作为供暖系统循环水，供回水温度为50－45℃。夏季，污水温度约为14-18℃经过换热器换热后的排出温度为19-23℃，污水带

3、走系统中的热量作为水源热泵机组制冷时的冷却水，热泵蒸发器出水作为供冷系统循环水，供回水温度为7-12℃。该热泵具有热回收功能，在冬夏季工况运行的同时确保了生活热水的供应。  用户侧供水通过分集水器分别供到每个单体楼。系统冬、夏季工况的转换通过切换站房系统中的阀门来实现。  系统设计：  １、采暖空调设计参数：  冬季室外空调计算温度－12℃  冬季室内设计温度18-24℃  夏季室外空调计算温度：33.2℃；湿球温度：27.3℃  夏季室内空调设计温度22-26℃  ２、负荷计算：  估算综合楼供暖热指标为60w/m2  总设计供热制冷面积为10000m2，实际供暖面积6000m2

4、  则总设计供暖热负荷为：  10000×60w=600kw  总冷负荷以７０％建筑需制冷为８０w/m2计算  7000×80w=560kw  ３、所需冷热源情况：  冬季水量要求：80t／h，温差为5℃．  夏季水量要求：120t/h，温差为5℃．  因为污水厂的流量为1000t／h，远大于设计水量需求。  三、项目重点及难点  １、污水换热器  利用未经处理的污水作为水源进行采暖制冷，是水源热泵的一种方式，由于污水中悬浮物、污垢沉淀物较多，而且污水的酸碱度较大，极易对换热器产生腐蚀，结垢、堵塞等现象，从而严重地影响传热效率。通过实验测试，城市原生污水动力粘度（15℃）较清水动力

5、粘度（15℃，1.14×10－6㎡/s）;大40倍左右，即4.56×10－5㎡/s。如此高的粘度、腐蚀性和悬浮物对换热器的材质、表面粗糙度和内部结构设计都提出了很高的要求。根据对国内换热器行业的考察，目前国内还很少有能够满足如此恶劣工作条件且价格适宜的换热器，因此，最终作为项目参与方的北欧相关专家组根据实地污水采样检测，经过长时间的研究，确定了该污水换热器的材料，采用各种新型材料及表面处理技术，解决了防腐、堵塞和结垢等问题。该换热器部件采购于芬兰、瑞典、丹麦等国家，最终由马来西亚组装成型。  项目运行三年以来，换热器未出现任何腐蚀、堵塞和结垢的现象，基本能够满足污水热泵系统正常运行

6、的需要，证明这种换热器比较适合中国国内的污水水质现象。  2、格栅  污水在进入沉淀池前先经过一道粗格栅，以拦截污水中较大颗粒的漂浮物和悬浮物，拦截的栅渣由人工清除。污水从沉淀池出来后再经过一道细格栅，以拦截污水中小颗粒的漂浮物和悬浮物，拦截的栅渣每隔大约半个小时自动传输到垃圾池。经过两道格栅的过滤，污水中的大小颗粒漂浮物和悬浮物已经基本拦截，而后再进入污水换热器，这样可以避免换热器的堵塞。  四、实测数据分析  该水源热泵系统从2003年1月10日投入正常运行后，经历了北京近年来最寒冷的冬天，充分考验了污水源热泵机组的性能。机组冻夏季运转状况良好。  为了更准确的分析污水源热泵的

7、经济性，我们安排专职人员在设备运转现场连续记录了两个多月，每隔两个小时记录一次数据，包括电表数、温度、压力等。  根据整理记录数据，统计了2004年2月6日到2004年2月26日，连续20天的数据，可得以下数据：  污水温度：11-17℃  蒸发器进口温度：10-16℃  蒸发器出口温度：6.5-14℃  冷凝器进口温度：37.5-44℃  冷凝器出口温度：40-46.9℃  生活热水温度：50-55℃  2004年2月6日电表显示数字为：992  2004年2月26