污水源热泵应用现状与性能分析研究

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翻新时间：2015-08-05

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污水源热泵应用现状与性能分析研究

摘要：文章介绍了污水源热泵的分类，总结了国内应用研究现状，概括了优缺点，分析了性能影响因素与节能减排效果，以供相关人士参考。

关键词：热泵；城市污水；性能；节能减排；换热器

中图分类号：TE08 文献标识码： A

引言

城市污水是一种余热型低品位清洁能源，可作为热泵冷热源为建筑物供暖或制冷，污水源热泵的应用可减少环境污染和石化类燃料的消耗。污水源热泵冬季供暖时吸收污水中的热能，夏季制冷时把室内热量转移到低温污水中。

一、污水源热泵的种类

二、水源热泵国外内工程应用现状

1、国外工程应用现状

2、国内工程应用现状

三、污水源热泵优缺点

1、污水源热泵优点

我国污水资源排放量每年约为550×108m3，其低位热能储量十分丰富。对比地下水水源热泵，可节省打井开支，避免了抽水和回灌的动力消耗，避免了回灌不当对地下水资源破坏的问题。对比风冷热泵，其冬季不结霜且污水水温波动小，相应的热泵工作性能稳定。对比土壤源热泵，其同样不需要钻地打井，土地日趋紧张，受占地面积的约束，土壤源热泵在有限的打井数量下，必须加深打井深度，其打井费用也呈指数型上升。将污水的水量和热量同时回收与利用是可持续发展的综合表现，是城市污水资源化的有效途径。污水源热泵对比其它热泵在性能上也有一定的优势，特别是冬季，由于排放的污水温度普遍偏高，部分污水源热泵的出水温度能达到直接供暖的标准。

2、污水源热泵缺点

污水源热泵在使用地域上受很大限制，只适用于有大量污水排放的地区，如发电厂、大中型城市、油田等。污水源热泵要求污水的排放流量稳定，至少达到热泵正常工作的水量要求。污水源热泵对污水的水质要求较高，污水水质有强酸性、强碱性，含有大量难去除的固体、胶体等，使用前都必须要进行水质处理，增加了运行费用。污水源热泵的初投资较高，由于热用户离污水处理站或污水干渠的距离太远，敷设污水导入管会产生很高的费用。冬季使用污水源热泵直接供暖时，需要配备高温热泵，高温热泵的购置费用是普通中低温热泵的数倍。常规国产污水换热器的性能较低，限制了污水源热泵的发展，进口高效污水换热器，购置费高，日常维护、清理困难。

四、污水源热泵的性能影响因素与节能减排分析

1、污水源热泵的性能影响因素

①热泵系统形式：间接式比直接式增加了换热器和中介水循环水泵，传热环节增多且耗电量增加；②污水品质：二级出水和中水的水质比原生污水好，换热效果更好，热泵可长期稳定运行，减少设备的清洗次数；③热泵质量：如表 1 所示，大品牌热泵的额定和测试 COP 值都比较高，因此选择高质量的生产厂家是基础。

表 1 污水源热泵供热工况下的额定和实测 COP值

2、污水源热泵的节能减排分析

节能分析―――污水源热泵的高COP值使其能源利用率是电采暖的3倍-4 倍；夏季制冷时比传统中央空调节省30%-40%的运行费用；在冬季供暖时相比燃煤锅炉节省煤量48.79% ，比燃油锅炉节省煤量 37.45% ，比燃气锅炉节省煤量 34.55%。

减排分析―――与空气源热泵相比，利用污水热能可显著减轻大气污染：长沙市利用 60% 的城市污水的减排效果如表2 所示。

表2 与空气源热泵相比污染物的减排量

结束语

污水源热泵有效利用了污水余热，节能减排效果显著，对能源和环境的可持续发展具有重要意义，制约其发展的主要因素是污水导致换热器的阻塞、结垢与腐蚀，严重影响换热性能并增加了运行成本，应着重从污水流动与换热特性、换热器的结构工艺设计及开发新的原生污水源热泵工艺等方面开展研究工作，保证污水源热泵的长期稳定经济运行，宜建立大型机组来减少单位平均投资，为污水源热泵的大规模推广应用提供指导和依据。