污水源热泵技术在城市住宅供热系统中的应用
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
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目录 第一章水源热泵系统的特点及介绍 (2) 一、水源热泵系统的特点 (2) 二、水源热泵系统介绍 (3) 1、井水源系统 (4) 2、生活热水废水系统 (4) 第二章项目介绍及系统设计描述 (5) 一、项目概况 (5) 二、设计依据 (5) 三、冷热源估算 (6) 1、泳池废水用量 (6) 2、地下井水量 (6) 四、冷热源提供热量计算 (6) 1、冬季工况 (6) 1）生活热水废水用量 (6) 2）淋浴头及地下井水量 (7) 3）结论 (7) 2、夏季工况 (7) 1）生活热水废水用量 (7) 2）淋浴头及地下井水量 (8) 3）结论 (8) 五、冷热源系统流程图 (8) 六、机房面积估算 (8) 第三章水源热泵系统与其他系统的比较 (9) 第四章水源热泵机组介绍 (11) 第五章初投资分析 (15)
第一章水源热泵系统的特点及介绍 一、水源热泵系统的特点 由于水源热泵技术利用地表水作为各机组的冷热源，所以其具有以下优点： 1、属于可再生能源 利用技术水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供热系统。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。 2、高效节能 水源热泵机组可利用的水体温度冬季为10-35℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为18-35℃，水体温度比环境空气温度低，所以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。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户30～40％的供热的运行费用。 3、运行稳定可靠 水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。 4、环境效益显著 水源热泵是利用了地表水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟、排污等污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以说，
污水源热泵用于集中供暖的技术经济分析 摘要：污水源热泵技术正在越来越得到人们的关注。本文提出了利用污水源热泵技术代替传统供热锅炉方案用于集中供暖的方案。并且以武汉某居住小区为例，评价了污水源热泵用于冬季集中供暖的经济性，和其它供暖形式相比较得出了乐观的结论。并且根据污水源热泵的特点对污水源热泵技术应用于集中供暖提出了具体可行的改进方法，以进一步提高污水源热泵机组的经济性和可行性。 关键词： 污水源热泵；集中供暖；技术经济分析 0 引言 年来，在暖通空调领域，污水源热泵的发展越来越得到人们的关注。虽然污水源热泵技术在国外早有应用[1]，但其在国内也是近年来才有了长足的发展。污水源热泵是利用城市污水作为冷热源的水源热泵，由于城市污水的一系列特点[2]，使得污水源热泵在节能性和环保性等方面较传统热泵机组形式有较大的优势。 由于城市污水在冬季的温度较其它热泵空调的热源要高很多，在使用高温水源热泵机组的情况下，热泵机组出水温度可达到直接供暖的要求，所以在冬季利用污水源热泵供暖是一项非常有潜力的技术。本文以在冬季利用污水源热作为小区供暖热源方案，和普通供暖锅炉方案作一个定量的技术经济分析。比较对象为现在比较常用的几种集中采暖形式：燃煤锅炉、燃气锅炉和燃油锅炉。 1集中供暖条件的确定 1.1集中供暖概况 武汉市是我国著名的重工业特大城市，每年污水排放量非常大。而且武汉市气候特征为夏季炎热，冬季湿冷。但是由于武汉市一般累年日平均温度低于或等于5℃的日数为59天[3]，没有达到60天的最低供暖要求，所以不属于国家强制冬季集中采暖城市。但是随着人民生活水平的日益提高，对冬季采暖的要求也日渐强烈。在当前大规模的城市供热管网没有修建之前，在各小区建设集中供暖使用的锅炉房或热泵房是最佳选择。 本章以武汉市已建成的某小区为研究对象，该小区总供暖面积为50000m 2，供暖热指标按60W/m 2计算[4]。 1.2计算供暖热负荷 为正确计算该小区在采暖时期的热负荷，采用绘制热负荷延续时间图[5]的方法。供暖热负荷延续时间图的数学表达式如下。 () ?????-='0'1n n Q R Q Q b n n β zh N N N ≤<≤55 （1） ' ' 05w n w t t t --=β （2）
***********新能源开发有限责任公司 ******人民医院水源热泵供热供冷系统 投资运维管理合同 协议编号： 签署日期： 签署地点：
甲方： 乙方：**********新能源开发有限责任公司 依据《中华人民共和国合同法》和其他有关法规，经甲、乙双方协商，就有关事项达成如下合同，双方同意严格执行本合同规定的所有条款。 一、建设经营范围 1、乙方投资范围 （1）热泵机房：热泵机房内水源热泵机组、循环水泵组等主要设备及辅助设施的购置及安装；热泵机房内管道及附件等的购置及安装；设备配电及自控系统的安装； （2）室外水源井换热系统：水源井钻凿施工以及水源井至机房联络管线的敷设施工； （3）室外冷却塔系统：冷却塔设备及其附属管线的购置及安装。 2、甲方负责建设内容 （1）热泵机房土建，热泵机房内的设备基础，冷却塔设备基础，及机房内通风、给排水、消防、照明等配套设施建设； （2）出机房后1米的供回水管线、建筑内的空调末端系统的建设和运营管理； （3）电力电源引入建设； （4）其它协调工作。 二、维护运营时间 经营时间为20年，即由乙方对本项目进行投资、设计、建设、
运营、收费，并对项目拥有所有权。运营即收费年限为20年（不含建设期）。 三、合同价款及付款方式 1、方案一 免收冬、夏季配套费。 由36元/m2让利至30元/m2（采暖季每天0.25元/m2，比县定标准0.26元/m2降低1分；制冷收费标准由45元/m2让利至40元/m2。(按照每个供暖、制冷季为120天)。 供暖收费参考标准标准：****市收费标准为：36元/m2（采暖季每天每平方米0.30元）；汝阳县收费标准为31.2元（每天每平方米0.26元）。 2、方案二 免夏季配套费，冬季接口费标准由50元/m2让利至40元/m2，则共计507万元。 供暖收费标准由由36元/m2让利至27.6元/m2（采暖季每天0.23元/m2，比县定标准0.26元/m2降低3分；制冷收费标准由45元/m2让利至35元/m2。(按照每个供暖、制冷季为120天)。 3、付款时间 付款以人民币通过银行给付，统一汇至中标人的基本银行账户。具体付款幅度如下： 每个供暖/供冷季前十日内支付供暖费。
污水源热泵系统介绍 供热空调的能源消耗占社会总能耗的比例大达30%，而环境污染的20%也是由供热空调燃煤引起的。因此，采用热泵技术，开发低位的、可再生的清洁能源用于建筑物的供热空调意义重大，是建筑节能减排的有效途径之一。这些能源包括：大气、土壤、地下水、地表水、工业余热及城市污水等等。其中污水在数量（水量）、质量（水温）及分布规律上（地理位置）具有明显优势。预计2010年我国污水排放量达720亿t/a，水温全年在10-25℃之间，按开发50%的水量计算，可供热空调的面积至少在5亿㎡以上。另外，原生污水均匀地分布在城市地下空间，为因地制宜地有效利用及建设分散式的热泵供热空调系统创造了有利条件。而地表水源在南方水源丰富的地区以及沿海城市更具有广阔的应用前景。 1 热泵原理 各类低位的清洁能源利用是通过热泵技术实现的。热泵空调技术是根据逆卡诺循环原理，将低温热源或低位能源（如城市污水、地下水等）中的低品位热能进行回收，转换为高品位热能的一种节能与环保性技术，利用这项技术的逆过程同时还可以达到制冷的目的，是以存在合适的低位能源为必要条件的。 3-膨胀阀 图1 热泵工作原理示意图
图1示意了一种水源热泵向建筑物供热的工作原理。所谓水源热泵，就是指以环 境中的水（污水、地表水、地下水等）作为热源。热泵工质（例如氟利昂）在压缩机1的驱动下，在压缩机1、冷凝器2、膨胀装置3、蒸发器4几个主要部件中循环运动。工质的热力性质决定了蒸发器中的工质温度可以保持在例如2℃（称为蒸发温度）左右，而冷凝器中则为60℃（称为冷凝温度）左右。这里的水源虽然在冬季可能仅为11℃，但却可以作为热泵系统的热源，因为当将它引入温度为2℃的蒸发器时，它必然要把自身中的热能（称为内能）交给机组，变为例如6℃排放出去。获取了水源热能的工质被压缩机压缩到例如60℃，在冷凝器中加热来自建筑物的系统循环水，由该水将热量带到建筑物的散热设备中。 总的来看，热泵能够从常温或低温（11℃）的环境中提取热量，以较高的温度（50℃）向建筑物供热。过程中机组每消耗1份高位能源（例如电能），能够从环境中提取3份以上的温差热量，建筑物实际可以得到的热量则为4份以上。 然而热泵技术应用的关键问题已不是热泵机组的效率有多高，而是需要有合适的低位能源或低温热源，以及整个系统的全面高效低能耗运行，以保证节能性。 2 污水源热泵 污水热泵是以污水（包括地表水）作为低温热源，利用热泵技术回收或提取污水中的低温热能，其中污水包括市政管网中未处理的原生污水、污水处理厂已处理污水，地表水包括江河湖水、海水及污水处理后的再生水。 由于污水及地表水的水质条件较差，利用过程中又是开式循环，悬浮物和杂质成迅速的累积过程，因此提取热量时需要解决防堵、防垢及低能耗运行等一系列可能影响到系统的运行效果、运行维护、投资、运行费的相关问题。 2.1 污水特性 2.1.1 污水源流量特性—量大且稳定
污水源热泵在污水处理厂的应用 [摘要] 伴随着污水处理行业在我国的飞速发展和广泛重视，污水源热泵技术的发展更形成了一个新的高潮，目前面临着全球性质的能源危机，多项节能环保的技术及措施得到了各国的认可与推崇，水源热泵技术占有着一席之地，其中在全国范围内，污水源热泵技术已广泛的应用在各大污水处理厂之中。 [关键词] 污水源热泵；污水处理厂；热泵技术的应用 伴随着污水处理行业在我国的飞速发展和广泛重视，污水源热泵技术的发展更形成了一个新的高潮，目前面临着全球性质的能源危机，多项节能环保的技术及措施得到了各国的认可与推崇，水源热泵技术占有着一席之地，其中在全国范围内，污水源热泵技术已广泛的应用在各大污水处理厂之中。 污水源热泵系统利用污水中的能量，以污水作为热源，通过热泵机组将低品位水中难以直接利用的能源提取出来，供冬季供暖或夏季制冷使用。按照其使用的污水的状态可分为以原生水或二级出水或中水作为热源，一般污水处理厂采用二级出水作为热源。 一、污水源热泵技术的特点 （1）使用污水源热泵技术供热采暖或制冷对大气及环境无任何污染，而且高效节能，属于绿色环保技术和装置，符合目前我国能源、环保的基本政策，对用户本身也无形中起到自我宣传的作用。以周边供暖面积157万平方米的沈阳北部污水处理厂为例，按冬季供暖室内温度达到16℃、以每平方米平均耗煤45公斤的经验值估算，仅这157万平方米的供暖面积改用污水源热泵供暖后，一个采暖期就可以减少使用燃冬季供暖室内温度达到16℃、以每平方米平均耗煤45公斤的经验值估算，仅这157万平方米的供暖面积改用污水源热泵供暖后，一个采暖期就可以减少使用燃煤7万吨，减排二氧化硫700吨、烟尘500吨、二氧化碳14万吨。 （2）热泵机组可以达到一机两用的效果，即冬季利用热泵采暖，夏季进行制冷。既节约了制冷机组的费用，有节省了锅炉房的占地面积，同时达到了环保。污水源热泵比燃煤锅炉环保，污染物的排放比空气源热泵减少40%以上，比电供热减少70%以上。它节省能源，比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比燃煤锅炉节省1/2以上的燃料。由于污水源热泵的热源温度全年较为稳定，其制冷、制热系数比传统的空气源热泵高出40%左右，运行费用仅为普通中央空调的30%~55%。（3）污水源热泵具有热量输出稳定、COP值高、换热效果好、环保效益显著，水源热泵机组供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，无燃烧过程，避免了排烟、排污等污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，水源热泵机组运行无任何污染，无燃烧、无排烟，不产生废渣、废水、废气和烟尘，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色环保产品。 二、热泵技术在污水处理厂中的应用 （1）污水源热泵系统的工作原理 污水源热泵系统，是利用其压缩机的作用，通过消耗一定的辅助能量(如电能)，在污水中吸取较低温热能，然后转换为较高温热能释放至循环介质(如水、空气)中成为高温热源输出。在此因压缩机的运转做工而消耗了电能，压缩机的运转使不断循环的制冷剂在不同的系统中产生的不同的变化状态和不同的效果
地热联合水源热泵供暖工程设计方案 二0一九年十二月
目录 前言 (3) 第一章工程基本情况 (4) 一、工程概况 (4) 二、方案设计理念 (4) 三、热泵的优良特性 (5) 第二章地源热泵工程配置设计 (9) 一、方案设计依据 (9) 二、负荷计算 (9) 三、机房设备配置 (9) 四、系统自动化控制 (10) 第三章系统投资预算及运行成本分析 (12) 一、机房系统整体投资概算 (12) 三、系统运行成本分析 (13) 第四章工程设计施工与售后服务保障 (14) 一、产品质量保障 (14) 二、技术服务保障................................................... 错误!未定义书签。
前言 本工程是地热水联合水源热泵采暖工程，工程位于********。 本方案按本工程特点，采用地热水和地下水式地源热泵实现整体供暖的设计方案。通过总体技术方案论证与分析，主要经济技术指标如下：
第一章工程基本情况 一、工程概况 1、项目简介 本工程为位于******，总建筑面积为130000㎡，末端采用地板辐射采暖。根据甲方提供的信息，现有65℃的地热井水80m3/h可供使用，为小区供暖。 2、气候条件 清苑区年平均气温12℃，年降水量550毫米，属于温带季风性气候。四季分明，冬季寒冷有雪，夏季炎热干燥，春季多风沙，秋季凉爽舒适。冬冷夏热，雨热同期，来此旅游一般以夏秋季为宜。 3、工程要求 设计冬季室温18℃-20℃。 二、方案设计理念 本工程为居住建筑，设计与施工必须符合我国现行建筑节能措施的节能型建筑规范。按地质条件，本工程具备采用热泵新能源绿色环保空调采暖供热的热源条件，在保证室内环境舒适度的条件下，保障小区清洁与低碳人文环境。因此，本工程设计方针是环保、节能、高效、稳定、耐用。设计原则是充分、合理、安全利用岩土层自然资源。设计宗旨是实现国家可再生能源综合应用绿色建筑要求，达到最佳投资性价比。 依据地理位置、气象条件、建筑类型、建筑规模、岩土层、舒适度条件等要求：第一，按照负荷指标法计算冷热负荷；第二，按地下水源热泵系统特有的比压、比焓、比熵参量计算热泵机组理论循环焓值与理论动力配置，计算热泵机组理论能效比。系统方案将全程贯穿科学有据、节能节省、实效优化的设计理念，达到用户满意的最佳设计与施工效果。
水源热泵机组在供暖系统中的应用 [摘要] 针对目前地热供暖应用的现状，介绍了一种全新的地热+高温水源热泵的供暖方案。在比较了各种常规的供暖模式的经济及环保效益的同时，为低温地热水、地热尾水中低品位余热水资源提供了一种高效、合理的利用途径。 [关键词] 水源热泵地热供暖地热尾水节能环保 一、概述 1、项目简介 某干休所共有建筑面积6万平方米，为满足冬季供热及生活热水的需求，建设方拟采用地热井水+水源热泵技术联合供暖方式为住宅小区冬季采暖提供热源，根据当地的地质结构及有关技术资料，现计划打地热井1口（井深3800米），单井出水量55T/h，温度90℃。综合考虑初投资及运行费用，并本着最大限度利用地热水资源的原则，拟定采暖方式为：用地热水给小区一次供暖，供热后的尾水由水源热泵进行能量提升为采暖系统再次供热，从而降低尾水排放温度适合生活用热水要求，最大限度的利用水资源。从长期运行的角度出发，对该方案的节能效益进行以下技术经济分析。 2、热泵技术原理 热泵是一种能从自然界的空气、水或者土壤中获取低品位热量，经过电力做功，输出可用的高品位热能的设备。热泵可以把消耗的高品位电能转换为3倍甚至3倍以上的热能，是一种高效供能技术。本文所要叙述的热泵系统是利用水源热泵机组从中低温水中吸收热量供采暖用热，可以实现能源的二次利用，大大提高能源利用率，节约地热水的用量，是一条变废为宝的节能途径。 由于热泵是取之自然界中的能量，效率高，没有任何污染物排放，是当今最清洁、经济的能源方式。在资源越来越匮乏的今天，作为人类利用低温热能的最先进方式，热泵技术已在全世界范围内受到广泛关注和重视。在我国热泵技术是国家重点推广的能源技术之一，目前在国内已经获得了广泛的应用。 二、技术方案 小区建筑冬季采暖热负荷为3000KW，生活热水负荷为1200KW。采暖末端使用地幅热，因此要求供水温度为55℃，回水温度为45℃。采用水源热泵供暖系统的原理示意图如图1所示。 本系统中，地热井出来的90℃、55T/h的地热水由除砂器处理后，经过供暖一级板式换热器和生活热水换热器换热后的水温降为46℃；再经过采暖二级板式换热器换热后出水温度降为20℃排出。活塞式水源热泵机组水源侧进水温度
污水源热泵系统工作原理及特点优势 污水源热泵系统利用污水（生活废水、工业温水、工业设备冷却水、生产工艺排放的废温水），借助制冷循环系统，通过消耗少量的电能，在冬天将水资源中的低品质能量“汲取”出来，经管网供给室内空调、采暖系统、生活热水系统；夏天，将室内的热量带走，并释放到水中，以达到夏季空调的效果。污水源热泵系统的特点与优势：我国北方地区，冬季采暖主要是依靠煤、石油、天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。城市污水是北方寒冷地区不可多得的热泵冷热源。它的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，这种温度特性使得污水源热泵系统比传统空调系统运行效率要高，节能和节省运行费用效果显著。原生污水源热泵系统以原生污水为热源，冬季采集来自污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能，将所取得的能量供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。它有以下特点： 1。环保效益显著原生污水源热泵系统是利用了原生污水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统，污水经过换热设备后留下冷量或热量返回污水干渠，污水与其他设备或系统不接触，污水密闭循环，不污染环境与其他设备或水系统。供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。我国年污水排放量达464亿m，可节省用煤量0.33亿吨，以全国年总能耗30亿吨标煤计算，达到了1。1%，若按暖通空调的一次能源消耗量10 亿吨标煤计算，达3.3%。同时每年可减少排放量达72万吨。 2。高效节能冬季，污水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体温度比环境空气温度低，所以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。 3。污水源参数 (1)污水水质问题城市污水包括工业废水,工业冷却水,及生活污水,而城市二级污水是经过一级物化处理和二级生化处理,去除了污水中大量的杂质,降低了污水的腐蚀度,更有利于污水中热能提取。 (2)污水水温保障城市污冬暖夏凉,常年温度稳定,污水水温在冬季比环境温度高15--20度,夏季温度比环境温度低10--15度。因此热泵具有良好的热源,污水源热泵系统利用温差在5度,因此污水源热泵空调系统完全可以在高效率运行。 (3)污水量的保证城市污水水量的变化主要是生活污水的变化,而生活污水的出水量基本保持不变。(4)污水换热器: 污水中含有大量油性污物,流经换热管时会产生挂膜现象,关闭黏结粘泥,从而增大换热热阻,影响换热效率,因此在设计污水换热时使污水走管程,同时设置自动反清洗装置,在换热器运行期间定时进行反冲洗,保证换热效率,提高热能利用 率。 4。综合分析 (1)污水源热泵系统运行稳定水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵系统运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问 题。 (2)一机多用此热泵系统可供暖、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。城市污水源热泵系统利用城市污水，冬季取热供暖，夏季排热制冷，全年取热供应生活热水，夏季空调
城市污水源热泵的探析 摘 要：随着全球气候变化、不可再生能源的日益枯竭问题的日益凸显，节能与环保重要性更加突出。城市污水作为一种清洁能源，对其所携带的废热的利用的研究受到国内外专家的关注。污水源热泵技术作为一种新型能源技术，可充分利用污水中得废热，实现污水的资源化。本文简要介绍了我国污水资源的现状，污水源热泵的工作原理、分类，污水源热泵系统在国内外研究现状，分析了污水热泵节能环保方面的优势,以及污水源热泵当前遇到的难题及解决方法。 关键词：节能环保； 污水源热泵； 废热利用； 经济 0、前言 随着经济的迅速发展、人口的增加、常规能源的大量消耗，能源供需形式日趋紧张。能源资源短缺对世界经济发展的约束性日益突出。据世界能源年鉴数据统计，截止到2010年，中国石油可采储量为148亿吨，占世界总量的1.1%，世界排名第14；天然气可采储量为2.8万亿立方米，占世界总量的1.5%，世界排名第14；煤炭储量为1145万吨，占世界总量的66.8%，世界排名第3。可见中国能源储量在总量十分丰富。但是人均水平却只相当于世界人均水平的 6.4%、5.6%、66.8%，人均资源储量非常，远远低于世界水平。 20世纪50年代以来,中国的能源工业开始发展，特别是改革开放以后，能源的开采和供给能力不断的增强，促进经济的快速发展；20世纪90年代末，能源对外开放和投入的增加缓解了能源对经济发展的制约。1993年，中国成为石油净进口国，1996年中国成为原油净进口国；21世纪以来，能源供需形势又日趋紧张，中国经济面临着能源的严重挑战 [1]。中国能源的开采和供需面临着资源约束，特别石油是对外依存度的提高[2]。 能源的短缺严重制约着中国经济的发展，开发洁净能源和可再生能源越来越受到国内外专家学者的关注。高污染、高耗能、低效益的发展模式不仅极大的浪费了一次性资源，对环境的污染也非常严重，因而改善能源结构、提高能源利用率尤为重要。对开发地热能、太阳能等新能源、煤炭净化、余热回收等研究的推广称为如今的热点。 一．余热利用 余热利用是指回收生产工艺过程中排出的具有高于环境温度的气态（如高温废气）、液态（如冷却水、生活废水）、固态（如各种高温钢材）物质所载有的热能，并加以重复利用的过程。余热是能源利用过程中没有被利用的、废弃的能源，它包括高温废气余热、冷却介质余热、废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余热等七种。 我国余热普遍存在，特别冶金、化工、纺织等行业的生产过程中、城市排放生活污水中存着这丰富的余热资源。这些余热余压以及其它没有得到利用的余能不仅造成能源的浪费，而且还污染了环境。 1.1工业余热 统计数据表明，我国工业余热资源的回收率仅为33.5% [3]。回收利用潜力巨大。城市消耗了全球近60% 的水资源，它排放的污水中的余热巨大，回收价值高。 工业余热按照能量形态分为三大类，即载热性余热、可燃性余热和有压性余热。 （1）载热性余热 载热性余热指的是工业生产过程中排出的废气和物料、产物等所带走得高温热以及化学反应热等。例如：燃气轮机、内燃机等动力机械的排气，钢厂产品所携带的热，钢厂厂冷却水、凝结水所携带的显热，炉窑产生的高温烟气、高温炉渣、高温产品等。 （2）可燃性余热
污水源热本调研报告 所谓污水源热泵，主要是以城市污水做为提取和储存能量的冷热源，借助热泵机组系统内部制冷剂的物态循环变化，消耗少量的电能，从而达到制冷制暖效果的一种创新技术。 城市污水源热泵空调技术能实现冬季供暖、夏季空调、全年生活热水供应（很廉价的热水供应方案）、夏季部分免费生活热水供应。城市污水热泵空调是一项高新技术，具有节能、环保及经济效益，符合经济与社会的可持续性发展战略。城市污水源热泵机组以污水为冷热源，冬季采集来自污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能（1份），将所取得的能量（大于4份）供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。 1、污水源热泵的工作原理 污水源热泵的主要工作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，夏季则把室内的热量“提取”出来，释放到水中，从而降低室温，达到制冷的效果。其能量流动是利用热泵机组所消耗能量（电能）吸取的全部热能（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，从而达到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、末端系统等部分相连接组成。根据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利用和间接利用两种
方式。直接利用方式是指将污水中的热量通过热泵回收后输送到采暖空调建筑物；间接利用方式是指污水先通过热交换器进行热交换后，再把污水中的热量通过热泵进行回收输送到采暖空调建筑物。 2、污水源热泵系统的特点： （1）环保效益显著 城市污水源热泵是利用了污水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。 （2）高效节能 冬季，污水温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季污水温度比环境空气温度低，所以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。 （3）运行稳定可靠 污水的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。 （4）一机多用，应用范围广 此热泵系统可供暖、空调，生活热水供应（夏季免费）等。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。 （5）投资运行费用低
水源热泵供暖系统供水温度的确定 因为水源热泵供暖系统能够将通常情况下不能被直接利用的低位热能从水源中取出，提升后并加以利用，具有良好的节能环保特性。现针对利用水源热泵系统进行供暖时，其供水温度的选择问题进行分析。 1、供水温度对水源热泵机组运行的影响 在冬季供暖工况下，如果水源热泵低温热源侧的进出口水温不变，则水源热泵的供水温度越高，其制热性能系数（cop值）就越低，提供相同的热量所需的运行费用就越高。COP=38.126△t-0.633，△t=(th.i+th.o)/2-(tc.i+tc.o)/2 2、合理的供水温度选择 通过上面的计算可知，利用水源热泵机组进行冬季供暖时，供水温度越低，机组的cop值就越大，经济性越好，但供水温度也不能太低，否则将导致末端散热设备过大或无法满足散热设备对供水温度的内在要求。显然合理的供水温度应该是既能满足用户的用热需求，同时又有最佳的经济性。 3、如果水源热泵机组供水温度过高，水流量不变的情况下，蒸发压力即吸气压力会增加，同样的对应的制热量也会增加，消耗功率也会增加。，主要原因是因为对机组而言，过高的蒸发器水体温度，会导致蒸发压力过高，而对特定的冷煤系统在应用过程中，冷凝压力是一个定值，这个时候压差比就比较小，压差比小就意味着压缩机而言回油会受到很大的影响，无法保证热泵系统的正常工作，温度过高也会烧坏压缩机。
解决设想方案 日本在1980年代开展了超级热泵计划，开发出4类热泵，其中有利用45度余热水，制热出水温度85的中高温热泵，以及利用80度余热水，产出150度蒸汽的高温热泵。 欧洲有采用改进离心压缩机性能技术路线的高温热泵，采用R134a制冷剂，三级离心压缩模式，制热出水温度可以达到85度。 一般需要解决以下几个关键技术问题。 1.压缩机的选择：热泵设备常用的压缩机类型主要是螺杆压缩机、全封闭涡旋压缩机与半封闭活塞压缩机等，经过对不同类型压缩机工作特性进行比较研究，高温热泵设备一般选用全封闭涡旋压缩机。 2.工质的选择：为保证高温热泵设备在稳定的可允许的工作压力下运用，采用特殊的制冷剂为工质，换热效率高并对环境无污染，对臭氧层无破坏作用。 3.氟路系统控制的优化：保证整体机组的长时间高温稳定运行和使用寿命，并根据环境温度和蒸发温度，自动调节高温空气热泵设备运行工作状态和调件。
污水源热泵系统与集中供热系统对比 原生污水源热泵原理： 在高位能的拖动下，将热量从低位热源流向高位热源的技术。它可以把不直接利用的低品位热能（如空气、土壤、水、太阳能、工业废热等）转化为可利用的高位能，从而达到节约部分高位能（煤、石油、天然气、电能等）的目的。 在制冷状态下，污水源热泵原理是通过压缩机对冷媒做工，使其进行汽——液转化的循环。通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至城市原生污水里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过风机盘管，以13℃一下的冷风的形式为房间供冷。 在制热状态下，污水源热泵原理是通过压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内的冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝，由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在城市原生污水中的热量不断转移至室内的过程中，以35℃以上热风的形式向内供暖。 污水源热泵原理优势特点： 1）利用可再生能源，环保效益好 污水源热泵原理利用了城市原生污水中丰富的热量资源作为冷热源，进行能量转换的供暖制冷空调系统。城市原生污水是一个巨大的能量采集器，巨大的城市废热从市政污水管路中排出，这种储存于城市原生污水中的能源数以清洁的，可再生能源。 2）高效节能，运行费用低 污水源热泵原理是采用温度恒定的城市原生污水作为能源，能效比COP在4.5~5.0之间，比空气源热泵高出40%左右，污水源热泵机组运行费用比常规中央空调低30%~40%左右。 3）运行安全稳定，可靠性高 无燃烧设备，无爆炸隐患，使用安全。如使用燃油、燃气锅炉供暖，其燃烧产物对居住环境污染极重，影响人们的生命健康。污水源热泵机组利用常年温度稳定的城市原生污水，夏季不会向大气中排除废热，加剧城市的“热岛效应”；冬季不受外界气候影响，运行稳定可靠，不存在空气源热泵除霜和供热不足的问题。4）空调主机以及多用，便于布置，使用范围广泛 空调主机体积小，污水源热泵机组安装在储藏室等辅助空间，既可制冷，又可制热，也不需要高的入户电容量。地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可替换原来的锅炉加空调的2套装置或系统；可应用于宾馆、
1.影响热泵系统运行的因素 水量、水温、水质和供水稳定性是影响污水源热泵系统运行性能的重要因素。 1. 1污水流量对热泵系统的影响 在热泵机组运行时，若污水流量过低，不利于机组的安全运行;污水流量过高时循 环水泵的功率就会增大，耗电量增加。 假设其它条件不变分析水流量对热泵机组性能的影响。在制冷工况下，当增大水的流量时，换热器的出口水温就会降低，换热系数增大，从而制冷量增加。然而，当水的流量增加到一定值时，换热系数不再增加，制冷量达到一定值不再变化，如图1.1。同样的，在冬季工况下增大水的流量时，水侧换热系数增大，蒸发温度升高，从而制热量也会增加，如图1.2 水量也会对热泵COP产生一定的影响。如图1.3所示，在夏季制冷运行时，增加冷凝器的水流量会导致冷凝压力的降低，使得压缩机的输入功率降低，从而COP值增大。然而，当水的流量增加到一定值时，COP值的增加速率趋于稳定。同样地，图1.4中的冬季制热运行时，增加蒸发器中水量使得热泵COP值增大。因为在蒸发压力增加的同时，压缩机内蒸汽的比体积增加虽然会导致工质的质量流量增加，但压缩比减小又使得单位质量压缩功下降，两者作用相互抵消，使得压缩机输入功率增加的幅度较制热量增加的幅度小，所以COP值增加。 图1.1 夏季工况下水流量和进水温度对制冷量的影响
图1.2 冬季工况下水流量和进水温度对制热量影响 1. 2污水温度对热泵系统的影响 在夏季制冷工况下，污水源热泵机组使用污水作为冷源，水的温度越低越好;在冬 季工况下污水作为热源时，温度则是越高越好。而且蒸发温度要适度，不能过高，否则 会导致压缩机的排气温度过高，可能导致润滑油发生炭化。因此，污水温度在200 C左 右时机组的制热和制冷将处于最佳工况点。 水温对热泵COP值是有一定影响的。夏季制冷时，如果升高冷凝器入口处的水温，则会导致冷凝压力的增加，此时制冷量会降低，同时压缩机的功率会增大，COP值反而 下降，如图1.3所示。冬季以制热工况运行时，如果升高蒸发器入口处的水温，则会导 致蒸发压力的增加，制热量增大，此时压缩机功率的增加速度较为缓慢，热泵COP值 增大。然而，当水温增加到一定值时，热泵的COP值不再发生改变，如图1.4
污水源热泵技术：经济效益显著应用前景广阔 污水源热泵技术是一种成熟的技术，以城市污水作为热源为建筑物供热制冷。在我国大多数城市都具有应用的自然条件，安装污水源热泵，安装成本，运行费用都是比较低的。污水源热泵具有热量输出稳定、COP值高、换热效果好、机组结构紧凑等优点，是实现污水资源化的有效途径。 污水源热泵比燃煤锅炉环保，比电供热减少80%以上。污水源热泵节省能源，比燃煤锅炉节省1/2以上的燃料。由于污水源热泵的热源温度全年较为稳定，制热系数比传统的空气源热泵高出50%左右，其运行费用仅为普通中央空调的50%~60%。因此，污水源热泵有着广阔的应用前景。 污水源热泵目前这项技术已是成熟的技术。我们先后学习考察了沈阳、太原等到城市污水源热泵系统在供热上的应用。重点了解污水源热泵系统的技术性能与初投资、运行和维护费用等方面的情况，以及建筑应用中存在的问题。在借鉴成功经验基础上，经过调查研究，发现城市使用污水源热泵得天独厚的自然条件。 总体运行费用污水源热泵系统大约是地下水水源热泵系统的70%左右，是燃气+空冷空调系统运行费用的50%左右。通过比较，污水源热泵系统比其它方案更具经济性。污水源热泵利用系统的经济效益是十分显著的。 实践证明，污水源热泵技术是太阳能、地表水能、地下水能、土壤热能及海水能源等所有环保能源中最经济实用的，且易于操作的环保能源技术。 某大型间接式污水源热泵工程案例 摘要：本文从工程及水源条件、关键参数与设备设计、系统方案等三个方面介绍了我国某个大型间接式污水源热泵工程案例的主要特点，该工程采用远距离输送中介水，并在用户侧建设分散的热泵站。 关键词：污水源热泵、间接式、半集中、案例 本文介绍的某大型污水热泵工程地处我国北方，其工程特点为：（1）冬季有采暖要求、夏季有空调要求，两种负荷相差不大；（2）工程规模较大，而且污水源距离用户较远，用户分布较为分散；（3）建筑类型为高层住宅；（4）污水源充分，水温合适。采用重力引水、退水，并加设粗效过滤格栅；（5）采用燃气锅炉调峰并分担风险。 、设计条件与要求1 1.1负荷要求 22.5MW，平均单位面积热负荷指标45W/m，总热负荷m 整体工程：50万26（65% 22，制冷负 的标准。建筑层高76M荷为19.2MW，均为新建建筑，满足国家、自治区建筑节能层以上为高区。13层以下为低区，14层），水源条件 1.2 尺寸条件 1.2.1 依据当地水务集团排水公司相关资料和测量数据，所选水源污水管线为城市主干地 。1.8m×1.8m4m，监测点检查井井深5.2m，全长9.8km，其截面为下排水箱涵管道，埋深），平均水0.25m（2010-1-28 22:00监测最小水深0.13m（2009-12-19 4:00），最大水深的圆形150m 处，另有一条DN1200深0.2m，平均流速3.5m/s。在设计换热站的选址下游约主干污水管道。
风冷热泵方案与水源热泵制冷供暖方案 一、项目概况 北京某办公楼位于城南，该办公楼为改造项目，地上五层，地下一层，总建筑面积约8000平米。需解决夏季空调制冷，冬季供暖问题，全年保持室温在18℃-25℃。 二、制冷供暖解决方案 1、风冷热泵加辅助电加热方案 利用风冷热泵实现夏季制冷，冬季供暖考虑到风冷热泵机组在室外温度-8℃时启动困难，需增加辅助电加热。 2、水源热泵方案 该方案要求在建筑物附近打三口井，井深80-100米，一口抽水，出水量为100M3/h，两口井回灌，保持地下水资源稳定，利用井水作为冷热源，水源热泵机组夏季制冷，冬季供暖满足办公楼要求。 三、负荷计算及机组 1. 设计依据、范围及原则 本方案包含某办公楼的空调制冷供暖系统，包括冷热源、设备选型及末端系统方案。能够独立实现夏季制冷，冬季供暖。保证大楼的正常使用。 2. 空调冷热负荷计算 考虑到该建筑主要为办公室，根据国家标准单位建筑面积制冷负荷选取100W/M2, 建筑总冷负荷约为800KW。单位建筑面积供暖热负荷选取60W/M2, 建筑总热负荷约为480KW。3. 机组设备选型及技术参数 选择方案时应该考虑节省投资和保障该建筑正常制冷供暖要求。风冷热泵机组设计装机容量为835.2KW，配置风冷热泵机组MTD-80SH叁台。水源热泵机组设计装机容量为930KW，配置水源热泵机组MSRB80壹台。 表一机组选型 项目风冷热泵水源热泵 设备名称风冷冷（热）水机组水源热泵机组 设备型号 MTD-80SH MSRB80 数量 3台 1台
单台制冷量 278.4KW 930KW 单台制热量 304KW 1116KW 总制冷量 835.2KW 930KW 总制热量 912KW 1116KW 总耗电量 262.2KW 178.8KW 单台外形尺寸长 4320mm 3640mm 宽 2110mm 1300mm 高 2130mm 2200mm 表中机组的设计装机容量基本满足大楼的需求。 4．风冷热泵机组由于存在在室外温度-8℃时启动困难，需增加功率为480KW的辅助电加热设备，解决在严寒情况下供暖问题。 5．水源热泵机组对水资源要求严格，需要井水温度、流量稳定。必要时，应设置独立换热站，把井水与机组隔离。 四、风冷热泵机组与水源热泵机组的特点 1、风冷热泵机组的特点 （1）风冷冷（热）水机组采用模块化设计，完全不必设置备用机组，运行过程中电脑自动控制，调节机组的运行状态，使输出功率与工作环境的实际利用率相协调。 （2）模块化机组的可靠性高，该机组由数个模块组成，任何模块的临时检修停运都不会影响整机的正常运行，大大提高了整个空调系统的合理性和可靠性。 （3）机组可任意放置屋顶或地面，没有机房设施和冷却水塔系统，不占用有效使用面积。同时安装施工工作大为简便。 （4）由于机组在运行过程中是全电脑自动控制，所以日常不需要专业技术人员管理维护。（5）风冷热泵有不足之处，由于在室外温度-8℃时启动困难，需增加辅助电加热。 2、水源热泵的特点 水源热泵机组以水为载体，冬季采集来自湖水、河水、地下水及地热尾水，甚至工业废水、污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能，将所取得的能量供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。该机组具有设计标准、选择优良、操作简便、安全可靠等优点。由于水源热泵技术利用地表水作为空调机组的制冷制热的源，所以其具有以下优点： （1）环保效益显著
实用文档 污水源热泵系统工程技术规 (草拟稿) Technical code for sewage source air-conditioning system 起草单位：广西瑞宝利热能科技 起草人：昊
目录 1 总则 (2) 2 术语 (3) 3 工程勘察 (4) 4 污水换热系统设计 (6) 5 室系统 (12) 6、整体运转、调试与验收 (13) 7、附录A 换热盘管外径及壁厚 (15)
1 总则 1.0.1 为使污水源热泵系统工程设计、施工及验收，做到技术先进、经济合理、安全适用，保证工程质量，制定本规。 1.0.2 本规适用于以污水源为低温热源，以污水为传热介质，采用蒸汽压缩热泵技术进行供热、空调或加热生活热水的系统工程的设计、施工及验收。 1.0.3 污水源热泵系统工程设计、施工及验收除应符合本规外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语 2.0.1 污水源热泵系统sewage source heat pump system 以污水源为低温热源，由污水换热系统、污水源热泵机组、建筑物系统组成的供热空调系统。 2.0.2 污水源sewage source 含有固体悬浮物的城市污水、江河湖水、海水等，统称污水源。 2.0.3 污水源热泵机组sewage source heat pump unit 以污水或与污水进行热能交换的中介水为低温热源的热泵。 2.0.4 污水换热系统sewage heat transfer system 与污水进行热交换的污水热能交换系统。分为开式污水换热系统和闭式污水换热系统。 2.0.5 开式污水换热系统open-loop sewage heat transfer system 污水在循环泵的驱动下，经处理后直接流经污水源热泵机组或通过中间换热器进行热交换的系统。 2.0.6 闭式污水换热系统closed-loop sewage heat transfer system 将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放入具有一定深度的污水体中，传热介质通过换热管管壁与污水进行热交换的系统。 2.0.7 传热介质heat-transfer fluid 污水源热泵系统中，通过换热管与污水进行热交换的一种液体。一般为水或添加防冻剂的水溶液。 2.0.8 城市原生污水city original sewage 污水渠中未经任何处理的城市污水称为城市原生污水。 2.0.9 污水换热器sewage heat exchanger 在含污水源热泵系统中，从污水中吸取热量或释放热量的换热设备。 2.0.10 中介水intermediate water 污水换热器中与污水换热的清洁水，视需求其中可加防冻液。 2.0.11 污水防阻机defend against hinder machine 含污水源热泵系统中分离污水中的悬浮物，防止悬浮物阻塞管路与设备的一种专利产品。