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玛雅吧科技动态（2015年第五期）

宣布时间：2015/01/31

科技动态

第十期

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污水源热泵手艺专刊

污水源热泵，主要是以都会污水作为提取和贮存能量的冷热源，借助热泵机组系统内部制冷剂的物态循环转变，消耗少量的电能，从而抵达制冷制暖效果的一种立异手艺。与其他热源相比，污水源热泵的手艺要害和难点在于防梗塞、防污染与防侵蚀。

1、生长

据统计，全球煤炭预计可采200年，石油可采30-40年，自然气可采60年，在全球能耗以每年5%的增添速率下，化石燃料能源预计还能使用一二百年，天下能源欠缺形势严肃;我国人均能源缺少，人均拥有量仅为天下平均值的1/2和美国的1/10。能源欠缺问题越发严重。节约用能和开发新的能源已经成为全人类配合面临的迫切问题。我国已将节约资源和�；で樾巫魑竟�，将其提高到关系人民群众亲自利益和中华民族生涯生长的高度，放在工业化、现代化生长战略的突出位置，要求落实到每个单位、每个家庭。

能源与情形是可一连生长的两大主题，现在以燃烧石化质料为主的修建物供暖空调不但能耗量大，并且对情形造成极大污染。都会污水是由工业废水和生涯污水组成，水量重大，是一种蕴含富厚低位热能的可再生热能资源，污水源热泵空调系统则是以都会污水作为修建的冷热源，解决修建物冬季采暖、夏日空协调解年热水供应的主要手艺，也是都会污水资源化开发使用的思绪和有用途径。同时镌汰了都会废热和CO₂、SO₂、NOX、粉尘等污染物的排放。

污水源热泵系统是我国目今种种热泵手艺中生长和应用远景最被看好的一种。现在，该手艺较为成熟，海内外工程实例许多，20世纪80年月初在瑞典、挪威等北欧国家就已经最先对污水源热泵手艺的应用，而现在我国污水源热泵也获得一定水平的应用。数据统计显示，应用污水源热泵系统比电锅炉加热节约2/3以上的电能，比古板的燃煤锅炉节约l/2以上的煤炭资源。由于污水源热泵的热源温度整年较为稳固，其制冷、制热系数比古板的空气源热泵横跨40%左右，其运行用度仅为通俗中央空调的50-60%。

在清洁供热方法对例如面，污水源热泵的经济效益十分显著：装备投资、年运行用度、年运行本钱3个方面划分为地下水热源系统的84.1%、85.0%、72.5%，为燃气空冷空调系统的77.1%、35.0%、46.2%。

2、事情原理

污水源热泵的主要事情原理是借助污水源热泵压缩机系统，消耗少量电能，在冬季把存于水中的低位热能“提取”出来，为用户供热，夏日则把室内的热量“提取”出来，释放到水中，从而降低室温，抵达制冷的效果。其能量流动是使用热泵机组所消耗能量（电能）吸收的所有热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源，而起所消耗能量作用的是使介质压缩至高温高压状态，从而抵达吸收低温热源中热能的作用。

污水源热泵系统由通过水源水管路和冷热水管路的水源系统、热泵系统、最后系统等部分相毗连组成。凭证原生污水是否直接进热泵机组蒸发器或者冷凝器可以将该系统分为直接使用和间接使用两种方法。直接使用方法是指将污水中的热量通过热泵接纳后运送到采暖空调修建物；间接使用方法是指污水先通过热交流器举行热交流后，再把污水中的热量通过热泵举行接纳运送到采暖空调修建物。

3、特点

我国北方地区，冬季采暖主要是依赖煤、石油、自然气等石化燃料的燃烧来获得。采暖与环保成为一对难以解决的矛盾。都会污水是北方严寒地区不可多得的热泵冷热源。它的温度一年四序相对稳固，冬季比情形空气温度高，夏日比情形空气温度低，这种温度特征使得污水源热泵比古板空调系统运行效率要高，节能和节约运行用度效果显著。

环保效益

原生污水源热泵空调系统是使用了都会废热作为冷热源，举行能量转换的供暖空调系统，污水经由换热装备后留下冷量或热量返回污水干渠，污水与其他装备或系统不接触，污水密闭循环，不污染情形与其他装备或水系统。供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧历程，阻止了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，阻止了冷却塔的噪音及霉菌污染。不爆发任何废渣、废水、废气和烟尘，情形效益显著。

高效节能

冬季，污水体温度比情形空气温度高，以是热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏日水体温度比情形空气温度低，以是制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。供暖制冷所投入的电能在1KW时可获得5KW左右的热能或冷能。能源使用效率远高于其他形式的中央空调系统。

运行稳固

水体的温度一年四序相对稳固，其波动的规模远远小于空气的变换，是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特征，使得污水源热泵机组运行更可靠、稳固，也包管了系统的高效性和经济性。不保存空气源热泵的冬季除霜等难点问题。

一机多用

污水源热泵可供暖、空调，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。都会污水热泵空调系统使用都会污水，冬季取热供暖，夏日排热制冷，整年取热供应生涯热水，夏日空调季节可实验部分免费生涯热水供应。一套系统冬夏两用，实现三联供。

投资用度

都会污水源热泵具有初投资低，运行费低的重大经济优势。运行效果优异，经济效益显著。污水热泵系统的机房面积仅为其他系统的50%。系统凭证室外温度及室内温度要求自动调理，可做到无人看守，同时也可做到联网监控。污水源热泵系统原理简朴，装备的可靠性强，维护量小，平时无装备的维护问题。

优势体现：

◆ 与燃煤、燃气、然油等锅炉房系统相比，我国年污水排放量凌驾500亿m?，可节约用煤量0.33亿吨，以天下年总能耗30亿吨标煤盘算，抵达了1.1%，若按暖通空调的一次能源消耗量10亿吨标煤盘算，达3.3%。同时每年可镌汰排放量达72万吨。据相关统计，15万平方米供冷、供热、以及供生涯热水，年可节约标煤1万吨，减排二氧化硫300吨、烟量2200万立方米、颗粒物6400吨，幼年排炉渣2800吨、废水600吨。

◆ 另外，污水源热泵系统将污水热能连同热泵机组自己爆发热能一并转移到室内,能效比高达4.5-6.0,能源使用率是电采暖的3-4倍, 污水源热泵与空气源热泵相比,夏日冷凝温度低,冬季蒸发温度高, 能效比和性能系数大大提高,而运行工况稳固,比古板中央空调理省30﹪-40﹪的运行用度。且污水源热泵手艺系统无需设冷却塔,使用的是都会原生污水，节约了大宗水资源的同时又开发创立出新的清洁型新能源。

4、投资较量

污水源热泵系统有优异的经济效益，与地下水源热泵、直燃机、热网+水冷机组、燃煤+水冷机组等系统相比，该系统经济优势十明确显。

1万平米列表

序号	空调类型	热（冷）源装备（万元）	其他用度（万元）	合计（万元）	功效
1	污水源热泵系统	100	80	180	采暖+制冷+生涯用水
2	地下水源热泵系统	80	110	190	采暖+制冷+生涯用水
3	热网+水冷机组	70	150	220	采暖+制冷
4	土壤源热泵	80	160	240	采暖+制冷+生涯用水
5	直燃机	120	130	250	采暖+制冷
6	燃煤+水冷机组	160	100	260	采暖+制冷

10万平米列表

序号	空调类型	热（冷）源装备（万元）	其他用度（万元）	合计（万元）	功效
1	污水源热泵系统	600	400	1000	采暖+制冷+生涯用水
2	地下水源热泵系统	480	600	1080	采暖+制冷+生涯用水
3	热网+水冷机组	420	800	1220	采暖+制冷
4	土壤源热泵	480	800	1280	采暖+制冷+生涯用水
5	直燃机	700	650	1350	采暖+制冷
6	燃煤+水冷机组	900	500	1400	采暖+制冷

1万平米列表

序号	空调类型	采暖费（120天/万元）	空调费（120天/万元）	整年合计（万元）	备注
1	污水源热泵系统	16	12	28	0.8元/度
2	地下水源热泵系统	17	13	30	0.8元/度
3	土壤源热泵	18	14	32	0.8元/度
4	直燃机	25	18	43	2.1元/立方
5	热网+水冷机组	27	20	47	0.8元/度
6	燃煤+水冷机组	36	20	56	0.8元/度

10万平米列表

序号	空调类型	采暖费（120天/万元）	空调费（120天/万元）	整年合计（万元）	备注
1	污水源热泵系统	156	110	266	0.8元/度
2	地下水源热泵系统	167	116	283	0.8元/度
3	土壤源热泵	168	140	308	0.8元/度
4	直燃机	238	178	416	2.1元/立方
5	热网+水冷机组	255	189	444	0.8元/度
6	燃煤+水冷机组	344	200	544	0.8元/度

5、手艺生长

外洋研究应用希望

对都会污水源热泵空调系统的研究，日本、挪威、瑞典及一些其它北欧等供热蓬勃国家较量活跃。最早起源于杨图夫斯基(前苏联)等人对河水、污水、海水的使用探讨，1978年，杨图夫斯基等人对热泵站供热与热化电站、区域锅炉房集中供热举行较量，得出热泵站供热可节约燃料20%-30%，并提出使用莫斯科河水作水源热泵站区域供热计划。1981年6月，瑞典在塞勒研究开发了第一个净化污水源热泵系统。自此蓬勃国家纷纷投入大宗的财力和人力举行此项研究，并取得了一定的生长。

海内研究应用希望

海内应用较早、较为突出的是北京高碑店污水处置惩罚厂的二级出水。2000年，北京市排水集团在高碑店污水处置惩罚厂开发了污水源热泵实验工程，空调修建面积900㎡，这是我国最早的都会污水源热泵系统。

污水源热泵的弊病

都会原生污水因素及其重大，且不稳固，含有多种悬浮物质，絮状物，油脂，固体颗粒，以及生涯垃圾，随着污水源热泵的使用越来越普遍，许多的弊病也被彰显出来，其中最主要的就是要准时把污水源热泵举行拆开来举行洗濯，需要泯灭大宗的人力和精神，并且一样平常洗濯时修建物无法举行供暖制冷。一样平常解决步伐分为两种：一个是接纳化学液体或者是高压水枪举行洗濯内部结构，可是由于污水源热泵的结构较为重大，以是给洗濯造成了很大的未便；另一个就是在污水源热泵前面加离心污水换热器使其组成一整套的污水源热泵系统的要领，污水换热器使用防梗塞免拆洗的离心污水换热器，这样就阻止了污水源热泵的冲洗。

可是无论怎样，污水源热泵的节能与环保都使得其成为现在采暖制冷的主流趋势，以后预计也会获得越来越多得普及。

6、应用因素

能源因素

包括能源的价钱（电能、煤、油、燃气等的比价）和能源的富厚性。当差别能源间的比价合理或者能源主要时，污水源热泵机组手艺就有较好的生长大情形。

情形因素

当出于情形�；さ乃剂�，对其他制热方法（如燃煤制取热能）有严酷限制时，原生污水源热泵手艺就具有更大的应用空间。

手艺因素

包括通过热泵循环、部件、工质的刷新提高污水源热泵机组运行效率，使用质料手艺简化热泵结构、降低热泵造价，使用测控手艺提高热泵的可靠性和操作维护的浅易性等，可是热泵手艺比其他简单加热方法具有更强的综合竞争优势。

低温热源

原生污水源热泵手艺与其他简朴加热要领差别点之一是必需要有低温热源。热源的温度越高，对提高污水源热泵机组的性能和应用优势约有利。优势能否有合适的低温热源，甚至是决议热泵手艺应用的要害因素，因此，使用相关领域的先进手艺，拓展原生污水源热泵的低温热源，也是增进热泵手艺应用和生长的主要因素。

引用领域的开发：现在污水源热泵机组已经应用于供暖、制冷、制取热水、干燥、莳植、以及人工温室等各个领域。进一步相识差别产品生产工艺中的热需求。并将热泵手艺和工艺有机团结，可为热泵拓展更多的应用领域。

7、运行因素

污水水诘责题

都会污水包括工业废水,工业冷却水及生涯污水,而都会二级污水是经由一级物化处置惩罚和二级生化处置惩罚,去除了污水中大宗的杂质，降低了污水的侵蚀度,更有利于污水中热能提取。

污水水温包管

都会污冬暖夏凉,终年温度稳固,污水水温在冬季比情形温度高15--20度,夏日温度比情形温度低10--15度.因此热泵具有优异的热源,污水源热泵使用温差在5度,因此污水源热泵完全可以在高效率运行。

污水量的包管

都会污水水量的转变主要是生涯污水的转变,而生涯污水的出水量基本坚持稳固。

8、原生污水防阻手艺剖析

原生污水防阻手艺实现原理

都会原生污水源及地表水热泵智能型污水防阻机滤面自身旋转，在恣意时刻均有部分滤面位于过滤的事情区，污水中制订粒径以上的固体、悬浮物被滤面截留，使含有该粒径以下固体悬浮物去污水换热器无梗塞换热。另一部分滤面位于水力反冲区。

在滤面旋转一周的时间内，每一个滤孔都有部分时间在过滤的事情区行使过滤功效，另一部分在反冲洗区被反洗，以恢复过滤功效。污水经由过滤后去换热装备无梗塞换热，换热后的污水回到污水防阻机的反冲洗区对过滤面举行反冲洗，并将反冲洗掉的污杂物所有带走并排回污水渠中。乐成解决原生污水中大宗杂物造成装备与管路的梗塞污染问题。接纳该项装备可以包管都会原生污水换热装备无梗塞地长时间运行，从而使大规模应用都会原生污水作为热泵冷热源成为现实。

污水直接进蒸发器手艺

蒸发器内部结构专有设计，增强增大换热效率。喷淋式蒸发器可以有用地提高机组的蒸发温度。专用喷射泵在无能耗状态下，完成系统的一连回油，清静可靠。专项设计的高效能冷凝器，可降低机组的冷凝温度。

9、污水源热泵杂物梗塞问题的解决

污杂物对管路梗塞问题

大颗粒物体堵住管径的问题：智能污水防阻机中滤网的孔径为φ2（毫米）�；蝗裙苣诘耐苣诰段�φ17（毫米）。污水源热泵机组之前接纳污水专用防阻机，其滤网的孔径为2 毫米，故直径大于2 毫米的污杂物将会被防阻机阻止进入。

毛发对管路梗塞问题

一样平常挂在内壁的长型污杂物直径较细，以是将流经污水的通道表壁处置惩罚平滑，除了接纳详细的专业处置惩罚外，同时还接纳了纳米涂层手艺解决内壁外貌平滑的问题，来杜绝污杂物挂在内壁的可能性。接纳冷媒侧作机组运行工况（即冬季制热工况及夏日制冷工况）转换时，污水源热泵机组中冷凝器和蒸发器的功效将爆发交流，因此该机组设计两种工况下的换热效果及水流量的适用性，又由于污水源热泵机组的污水在差别都会是纷歧样的，该手艺凭证详细情形对机组举行修正，来知足机组在差别工况下的正常运作。

造成流经换热器中的污水流速及流量的突变的缘故原由是流通管道的形状改变，泛起此种状态的位置是换热管与管箱的配合处，接纳专项的要领将污杂物处于悬浮状态来阻止污杂物的沉积。

污水中高浓度脂肪对管路梗塞问题

防阻机与污水源热泵机组中心设计二级泵，一方面为机组供水，另一方面控制水流量和流速。

由于毛发和牛羊动物脂肪较轻，只要控制好污水流量和流速就不会使其大宗附着在管道内，少量脂肪的附着可以起到防腐的作用。例如在北京地区牛羊肉的吃法以涮为主，污水中的脂肪含量更大，而接纳该手艺在北京的许多项目都乐成的解决了梗塞的问题，不会造成机组梗塞征象的爆发。

污水侵蚀换热器材诘责题

换热器材主要接纳水师铜（军用手艺）。水师铜主要成份：有机树脂、纳米SiO2。纳米粒径：30-100nm（纳米SiO2）。乾膜厚度：5-20μm。此种合金具有较好的抗侵蚀性。

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