1导言
当前，污水源热泵系统是一项新能源系统技术，也受到了国内外学者的关注，污水源热泵系统技术的应用和推广前提及保证就是裕兴的安全节能和高效性。
2污水源热泵技术工作基本原理
污水源热泵系统主要是指一种利用洗浴废水中的低温、低位的热能性资源，主要采用的是热泵的基本原理，主要通过少量高位的电能输入，来满足从低位热能转向高位热能的过程，即可进行供热或是制冷性能的高效和环保，以及节能的热水供应系统技术。其系统原理及描述如下：大量来自于人们淋浴下来的污水，一般温度在30℃左右，其含有一定的热能，在该类污水排放之后，不仅能将该类热能带走，同时可以将超过30℃的热水合理的排放到地下，会对土壤等自然环境造成热污染。污水源热泵的热回收系统，还能有效地提取污水中多余的热量，还可以将这些多余的热量直接的加入到新的洗浴用水中，从而可以使得热量得到循环被利用。而被回收的热量，主要占被加热洗浴用水需求的70%左右，而污水则降低到5℃左右后在进行排放，避免污染问题的出现。此外，洗浴产生的污水，则集中到地下污水池，可利用专用污水换热器，在利用污水换热器中不断流动的冷媒将热量吸收到冷媒中，使温度升高，并通过热水机组的蒸发器，将热量释放给热泵系统的冷媒中，热水机组不断运行，再利用冷凝器将冷媒中产生的热量，传递到使用的热水，产生高温洗浴类型的用水，从而满足热能循环利用。在此循环过程中，废水从平均30℃左右，被降温至5℃左右，所提供的热量可以使约70%废水量的洗浴水从7℃加热到37℃。
由此可见，从污水中提取的热量，理论上就可以满足洗浴用水所需热量的83%。但是一般情况，供水温度偶尔低于10℃，或由于污水池偏小、洗浴高峰污水的流失等因素的影响，实际运行从污水提取的热量约占总热量的70%左右，其余少量不足部分热量可以采用外购热水及辅助热源等方式补充。
3污水源热泵技术在城市住宅供热系统中的应用
3.1工程概况
本项目建筑类型为住宅，项目建筑面积为18.5万平方米，末端采用地热及散热器供暖系统。原换热站利用热电厂供给的高温热水，在换热站内采用间接连接的供热方式利用换热器换热，通过站内的循环水泵加压送至热用户。换热站改造后，将不再使用热电厂热量，并利用吸收式热泵将低温热源（污水）的热量送至高温热源（热用户侧高温水）。整个采暖系统与热用户之间为直接连接。此时热电厂的热源作为事故备用热源使用。
3.2技术方案
3.2.1方案论述
污水源热泵系统，是以城市污水资源作为热源，通过热泵技术将污水中的低品位热能，转换成高品位热能对热用户进行供暖。本项目共选配2台单台制热量为4630kW的热泵机组，每台热泵匹配7台JTHR-WLT-200-0.3/0.2-4/0型污水换热器，系统总制热量为：9260kW。
3.2.2该系统工艺流程
污水热泵系统供热工艺流程，由图1可知，污水热泵的供热空调系统，在宏观上主要是通过三个子循环的系统而组成。首先，11.0℃左右的污水经过污水泵提升，在进入到无堵塞的高效换热污水换热器中，方可进行放热，在一定的温差范围之内（4.4℃左右）的热量传递给清洁水，在通过6.6℃左右的排放到下游的水源之处，从而实现了污水的循环。然后，8.8℃左右清洁水中可经过中介泵来进行输送，利用A阀进入到热泵机组中的蒸发器来进行整体释热，在将污水中获取的整体热量传递到热泵机组中，在4.4℃左右我们需要再次的进入到污水换热器中，进行相应的吸热，从而形成封闭循环，即中介循环。最后，40℃左右末端的系统中的水要经过末端的泵进行输送，在通过A阀进入到热泵机组冷凝器中来进行相应的提热，热泵机组要从低温处所以转化的热量进行吸收，再以50℃左右来进入到末端散热的设备，将所获取的热量释放给供热的用户，最终实现末端的循环。
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图1污水热泵系统供热工艺流程
3.2.3系统能效分析
此运行费用计算时间，考虑了供暖期的不同室外温度以及污水的温度的变化。冬季供暖期为174天，初、末寒期加次寒期约80天，每天运行时间为16小时，主机平均能效比COP5.1，估算机组负荷率为80%；极寒期约94天，每天运行时间为16小时，主机平均能效比COP4.6，估算机组负荷率为80%
3.2.4节能计算
第一，燃煤锅炉的年耗煤量。锅炉主体直接消耗燃煤，燃煤供热的年耗煤量计算公式为：
式中：M锅炉—燃煤供热的年耗标煤量（t）；
R—年供热量，MW，
此处：R=9260×16×174×0.8=20624MW
η—燃煤锅炉效率及供热效率综合总和0.7；
κ—管网输送能耗0.95；
C—燃煤热值，7000kcal/㎏。
经计算：M锅炉≈6350（t）。
第二，热泵系统的年耗煤量。污水源热泵系统供热的年耗煤量计算公式为：
式中：R热泵—年耗电量，此处：R热泵=2503×0.8×16×174=5575MW
ζ—火力发电效率及电力输送效率总和，约为0.33；
κ—管网输送能耗，取0.95；
C—燃煤热值，7000kcal/㎏。
经计算：M热泵≈2185（t）。
第三，热泵系统供热最终可节省标准燃煤量及减排量。污水源热泵年节省标煤量为：6350-2185=4165（t/a）；
减少CO2排放量：4165×2.62=10914.12（t/a）；
减少SO2排放量：4165×0.0085=35.14（t/a）；
减少氮氧化物排放量：4165×0.0074=30.83（t/a）；
减排一氧化碳：4165×0.023=95.81（t/a）；
注：每吨标煤排放：二氧化碳2.62t、二氧化硫8.5㎏、氮氧化物7.4㎏、一氧化碳23kg。
根据上述计算过程：每年可减少燃煤量折合标煤4165t。现市政供热的煤炭热值一般仅为5000kcal/㎏，如照此计算每年可减少燃煤量约为5831t。
5结论
综上所述，近年来污水源热泵系统在生活热水系统中已经逐渐被设计采用，但仍在开发阶段，需在实践中逐渐完善。此外，污水源热泵系统在设备材料的选用需要特别关注水质对设备的影响。同时污水源热泵系统选用，推广了绿色环保供应热水的方式，既符合国家能源产业政策，又实现了节能环保，经济效益和环境效益显著。
参考文献：
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[4]孙春锦,吴荣华,孙源渊,郑记莘.污水源热泵技术研究现状及分析[J].暖通空调,2015,45(09):49-53.
论文作者:邵宗义,方洪宾
论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年05期
论文发表时间:2020/4/16
标签：污水论文; 热量论文; 系统论文; 热泵论文; 源热泵论文; 燃煤论文; 洗浴论文; 《中国建筑知识仓库》2019年05期论文;