科技论文与案例交流 污水源热泵应用现状与性能分析研究 少刚魏翠琴蒉秀惠 ３１３０００） （湖州职业技术学院浙江湖州３污水源热泵优缺点分析 污水源热泵使城市污水资源化，具有显著的经济性、节能性 和环保性，对于建筑供暖的可持续发展具有重要意义，相较其它 热源热泵，其优势较为显著ｉ“ｕ：（１）与空气源热泵相比，其ＣＯＰ可 达４．０～６．０，高出４０％，节能效果更显著，且避免了空气源热泵冬 季结霜与除霜的问题；（２）与土壤源热泵相比，无需埋地敷设管 节省大量施Ｔ和材料费用；（３）与地下水源热泵相比，不受地 城市污水是一种余热型低品位清洁能源，口丁作为热泵冷热源为 子，无需打井费用和考虑回灌问题。 建筑物供暖或制冷，其利用可减少环境污染和石化燃料的消耜”。污水 下水区域和水量，污水源热泵存在的缺点㈣，严重制约了其应用发展：（１）使用 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 区域，只能在城市周边使用，受污水处理厂地点；（２）污 到低温污水中。 水流量要稳定，否则会严重影响热泵ＣＯＰ（３１）污水中含有大量悬 １污水源热泵的种类 浮物、胶体、超胶体和溶解性物质，不经处理会导致换热器阻塞与 污水源热泵按不同的标准分类有多种，主要有以下几种分 ’ｌ： 结垢，严重影响换热性能；（４）污水源热泵需要建立泵房、敷设污 （１）按污水是否经过处理可分为原生式和中水／二级 水式； 水导入管等导致初投资较高。 表１ 国内城市污水源热泵应用实例 序号 地煮 １ ：ｌｇ系 北京 ２ （２）按污水和热泵的换热方式，吖分为直接式和间接式；（３）按污 水侧换热器形式的不同，可分为浸泡式、淋激式、壳管式 类；（４） 项目名称 高碑虐两水厂供应建筑孺鞭殛啪 ９∞ 办般挫供暖和制 寺 投甩肘同 ２０００．０７ 热源 二镪污水 按热泵的丁作原理，可分为蒸汽压缩式和吸收式等。 直接式污水源热泵是指污水直接与热泵的蒸发器或冷凝器 换热，如图１所示。间接式污水源热泵是指污水先和中介水换热， 再由中介水与热泵的蒸发器或冷凝器换热，如图２所示。直接式 ３ ４ ５ ６ ７ ￥ 北柬 ｊＥ系 北京 北束 大庆 太原 曼谐村 ５１．７万 建筑空调及卫生热水２∞ｇ ７ ＝搬菏出 原生胥水 ！ 塞！些 菇描里小区，ｔｌｔ￣赢城 郾嘲苑大篪 溘瘟 矗 ：竺： ２００３ ２００￣．０１ ２ＯＯ６ ２００６ ２∞ｇ １１ ２００３ 原生涛水 原生污水 ４．２）ｊ 建筑空谰及采暖 ｌ ６万 商场供暖和制 寺 ９． 万 空调供暖生藉热水三联供 ３．２万 空调｜寺暖生茜热水三联供 １．５片ｍｊ办公冷囔卫生热水三联傲 ５２ 空谰 夸唾和生活热水原生海水 原生海水 原生污水 ＝缀焉水 原生污水 原生污水 可就近利用城市污水，并能就近供给用户冷热量，可显著增加区 域供热供冷范围；问接式增加了中问换热器，巾介水水质好，对热 泵机组设备影响较小。 ９ 走麒 ｉ０ 石家庄 桥泶污水厂 １ｌ 石家庄 缔景城 １２ 晴尔港 拈 螗尔蓐 太古商城 ３，１万 商场供瞪和静胁 ４污水源热泵的性能影响因素与节能减排分析 ４．１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 图１直接式污水源热泵 图２间接式污水源热泵 系统示意图 系统示意图 少设备的清洗次数；（３）热泵质量：如表２所示，大品牌热泵的额定 和测试ＣＯＰ都比较高，因此选择高质量的生产厂家是基础。 表２污水源热泵供热工况下的额定和实测ＣｏＰＩｌ】１ ２污水源热泵的国内研究应用现状 近年来国内科研院所对污水源热泵的研究Ｔ作蓬勃开展，并 取得较好的成果。吴荣华等 测试分析了污水污垢对换热器设计 和污染变化过程的影响，得到了原生污水流动具有非牛顿流体特 性，不适用常规的换热准则的结论，并开发了防阻塞换热的实用 技术。姚杨等 针对哈尔滨某药厂提出了污水侧采用淋激式换热 ２污水源热泵的节能减排分析 器的结构设计，并就换热器中污垢热阻的变化对热泵性能的影响 ４．节能分析——污水源热泵的高ＣＯＰ使其能源利用率是电采 进行仿真分析。哈丁大孙德兴教授ｌ １发明了多项专利，如城市污水 夏季制冷时比传统空调节省３０％～４０％的运 冷热源的应用方法与装置、设置有旋转反冲洗格栅滤网的城市污 暖的３倍～４倍；７９％，比燃油 水冷热源的应用装置等，有力促进了污水源热泵的开发和利用。 行费用 在冬季供暖时相比燃煤锅炉节省煤量４８．４５％，比燃气锅炉节省煤量３４．５５％ ］。 海洋 ，开发了旋转板式／旋转筒式自动除污取水装置，提 ｒ流 锅炉节省煤量３７．减排分析——与空气源热泵相比，利用污水热能可显著减轻 化除垢与强化换热的方法，提高了污水换热效率。我国城市污水 源热泵的应用发展迅速，表ｌ所乐为Ｔ程实践应用。 大气污染：长沙市利用６０％的城市污水的减排效果如表３所示。 （下转第７２页） 《资源节约与环保》２０１ ５年第１期 点型Ｔ程中林草覆盖率很难达到《开发建设项目水土流失防 治标准》中的要求值，常见的原因是临时占地中耕地面积较大，大 部分施Ｔ结束后恢复为耕地，而水利丁程的永久占地中大部分又 被水面覆盖。为解决这个矛盾，我们现在通常在林草覆盖率计算 过程中扣除恢复耕地面积和水面面积，如果还有其它特殊情况导 致林草覆盖率达不到标准，也可以酌情降低，但是需要说明理由。 率、水土流失总治理度、土壤流失控制比、拦渣率、林草植被恢复 率和林草覆盖率的预期达到值。 ７水土保持投资估算及效益分析 ７．１水土保持投资估算 本方案水土保持总投资共２０５３．５４万元。本章节要注意的问 题和防治措施布局中相同：水利项口水保方案的投资是方案新增 投资，与主体町研报告中投资没有重复；监测中心审查项目水土 保持总投资则将主体已有部分和方案新增部分均包括在内，捕述 中在不再区分主体已有和方案新增措施投资。 ７．２防治效果预测 防治效果预测主要根据方案设计的水土保持工程措施、植物 措施的数量，明确措施实施后六项防治指标也就是扰动土地整治 除六项指标外，在本章节还要对工程水土保持各项指标值进 行说明，包括扰动地表面积、永久建筑物及硬化面积、水土流失总 面积、恢复林草植被面积、工程措施面积、水土保持措施达标面 积、永久弃渣数量、实际拦渣数量、方案实施后土壤侵蚀模数、方 案实施后可治理水土流失面积、整治扰动土地面积等，都要按分 区进行明确。 ８结语 江苏淮安民用机场Ｔ程水保方案报告书结构完整，内容全 面，标准合理，措施可行，在点型丁程中具有较好的代表性。以上 内容是笔者根据报告书内容进行总结整理，并对其中技术要点及 问题进行的探讨，为点型工程水保方案提供参考。 参考文献 ｆ１］上海勘测设计研究院江苏淮安民用机场Ｔ程水保方案报告书 『Ｒ］．上海：上海勘测设计研究院，２００９． （上接第６５页） ４．１应用“芬顿氧化一中和沉淀Ｔ艺”法处理山核桃预加Ｔ废水是 参考文献 可行的。 …１肖玲，胥耀平，赵先贵，等．核桃果皮的发育解破学研究ｆＪ１．西北植 ４．２该Ｔ程设计处理水量为５００ｍ３／ｄ。由于Ｔ艺路线短，反应速度 物学报，１９９８，１８（４）：５７７—５８０． 快等优势，处理设施及设备总投资预计为４０万元。 『２］姜著英，宣贵达，李林林．山核桃蒲壳化学成分定性鉴定及总生 ４３由于处理方式为化学及物理方法，耐冲击及负荷变动范围大。 物碱提取Ｔ艺研究叭浙江大学学报（理学版），２００９，４：４４２—４４４． 并可根据实际水质及水量，调整加药量， 水水质可控。 【３】王国平，过婉珍．山核桃蒲壳污染综合治理及其效应 现代农 ４－４废水处理后各项指标如ＣＯＤ及色度等，均达到国家排放标准 业科技，２００６，１ ２Ｓ：７２—７３． 《污水综合排放标准》（ＧＢ ８９７８—１９９６）中一级排放要求，且无二次 【４］张光明，张盼月，张信芳．水处理高级氧化技术［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨 污染物产生，符合当地环保部门要求。 ’ Ｔ业大学出版社，２００７：１０８—１ １５． ４．５包含人‘ 、设备折旧费、药剂及其他耗材费用，废水处理费用 【５】唐受印，戴友芝．水处理Ｔ程师手册【Ｍ】．北京：化学Ｔ业 版社， ２００ｌ：ｌ０３－ｌ１ ３． 约为４～５元，ｔ，不含污泥等同体废弃物处理费用。 （上接第７（）页） 表３与空气源热泵相比污染物的减排量【 ５姚杨，赵丽莹，马最良，等．某药厂污水源热泵系统的模拟与分 析ｌＪ１．哈尔滨］＿业大学学报，２００６，３８，（５）：７９７—８００． 【６１姚杨，宋艳，那威．污水源热泵系统中多级淋激式换热器的设计 与分析ＩＪＪ．暖通空调，２００７，３７（３）：６３—６７． ［７］刘传乾．污水源热泵的性能分析与工艺设计研究【Ｄ］．武汉：华中 科技大学，２００７． ｆ８】毕海洋．污水源热泵系统取水换热过程流化除垢与强化换热方 ５结语与展望 污水源热泵有效利用了污水余热，节能减排效果显著，对能 法［Ｄ］．大连：大连理Ｔ大，２００７． 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 『９冯星辉．基于污水热利用的管壳式换热器的优化控制研究［９］Ｄ］． 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 重庆：重庆大学，２０１１． 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 『１０］刘明琦．兰州地区污水源热泵供热系统优化研究［Ｄ】．哈尔滨： 设计及开发新的原生污水源热泵Ｔ艺等方面开展研究Ｔ作，保证 哈尔滨Ｔ程大学，２０１ １． 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 ｆ１ ｌ】安爱明，秦继恒，曹建伟．影响污水源热泵系统能效比（ｃＯＰ） 均投资，为污水源热泵的大规模推广应用提供指导和依据。 的因素分析『Ｊ１．制冷与空凋，２０１４，１４（１）：６—８． 参考文献 『ｌ２］王建辉，刘自强，刘伟，等．／Ｊ、型污水源热泵系统运行实验研究 ［１】张磊．污水源热泵供热系统的节能运行分析『Ｄ１．天津：天津大 叭河北工业科技，２０１４．３ １（１）：７８—８２． 学，２００９． 『１３］张亚立孙德兴，张吉礼．污水水源热泵供热技术经济性分析 建筑热能通风空调，２００６，２５（４）：６４—６６． ［２】吴荣华，张承虎＿孑，Ｊ、德兴，等．城市原生污水冷热源换热管软垢特 性研究ｌ Ｊ１．流体机械，２００６，３４（１）：５９—６２． 【１４】周志平，李念平．污水源热泵系统应用的节能减排分析ＩＪ１．建 ｆ３］吴荣华，马广兴，孙德兴．城市原生污水冷热源污水流动阻力特 筑节能，２０１２，４０（６）：４６—４９． 性研究『Ｊ１＿哈尔滨Ｔ业大学学报，２００６，３８，（１ １）：１８４７—１８４９． 作者简介 【４１吴荣华．城市原生污水源热泵系统研究与Ｔ程应用［Ｄ］．哈尔滨： 贾少刚（１９８４一），男，Ｔ程师，Ｔ学硕士，主要研究方向：可再 哈尔滨Ｔ业大学，２００５． 生能源的综合利用。 《资源节约与环保》２０１５年第１期
