污水源熱泵技術節能性研究

董晨

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司 天津 300074）

污水源熱泵技術節能性研究

董晨

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司 天津 300074）

以污水作為熱源，通過熱泵機組的作用來提取污水中難以被直接利用的熱能的空調系統成為污水源熱泵。當前社會對污水的能源回收越來越重視，用污水源熱泵系統實現城市污水中能量的回收利用，既能節約煤炭和電能，又能減少城市廢熱排放，減少環境污染，因此對污水源熱泵技術的研究和開發對于建筑的節能降耗具有身份中要的意義。本文介紹了污水源熱泵系統的工作原理和特點，并分析了污水源熱泵技術的節能和環保特性。

污水源；熱泵技術；節能性

環境因素是可持續發展中的重要話題之一。隨著人們生活質量的不斷提高，建筑能耗所占比例也在不斷增加，同時建筑物每天排放的污水中還含有大量的能量。因此，要有效降低建筑物能耗、保護環境，就要重視對城市污水熱能利用技術的研究，大力開發污水源熱泵技術。

1 污水源熱泵技術

1.1 污水源熱泵技術背景

礦石燃料是我國目前能源結構的主要依托，包括煤炭和石油。在我國的工業化建設中，由于礦物燃料的燃燒而導致的污染問題已經嚴重影響到人們的生活，加上當前各種形式的能源價格飛漲，在供能方面需要開發更多的新能源來平衡當前的矛盾，這是污水源熱泵技術發展的社會背景。

污水處理廠具有出水量大、水質及溫度穩定等特點，污水源熱泵就是利用這個特點，以污水為熱源來完成制冷、制熱循環的空調裝置。由于污水中含有大量的能量，污水源熱泵能保持穩定輸出和較高的COP值，且污水源熱泵機組結構緊湊，具有很好的換熱效果。事實證明，污水源熱泵的污染物排放比一般空氣源熱泵和電供熱要少很多，對能源的節省更是遠遠優于電鍋爐和燃煤鍋爐（比電鍋爐節省60以上能量，可節約一半以上的燃煤），這是污水源熱泵的技術背景。另外，污水源熱泵系統免去了燃燒過程，避免了排煙造成的污染，實現了絕對的環保，既能有效的處理掉城市污水，又能節約能源，環節能源危機，是實現污水資源化的最有效途徑。

1.2 污水源熱泵系統分類

首先，按污水的處理狀態可以將其分為：（1）以未處理污水為熱源的污水源熱泵系統（2）以二級出水或中水作為熱源的污水源熱泵系統。前者熱能課就近使用，但成分復雜，容易發生堵塞或腐蝕，后者對管道損害較小，但污水經多步處理溫度下降，熱能降低。其次，按按污水與熱泵的熱交換器是否發生接觸，可以講其分為間接利用系統和直接利用系統。前者多以未處理水為熱源，不適用于污水的凝固散熱，后者是工程上普遍采用的系統，效率更高、節能效果更好。最后從熱泵機組的分布方式上可以分為分散式、集中式和半集中式三種，都是通過調節污水換熱站和熱泵站的設置方式來滿足不同單位和用戶的供熱。

2 污水源熱泵系統的節能性

2.1 污水源相關參數與節能性關系

污水源相關參數包括污水水質、污水水溫、污水量及污水處理設備等。首先，城市的污水大都是工業廢水和生活污水，這些經過基本物理及生化處理的污水中含雜質量較少，腐蝕度也明顯降低，有利于污水中熱能的提取。其次，城市污水常年溫度穩定，符合污水源熱泵對溫差的要求，加上污水出水量的穩定，可以保障污水源熱泵的高效運行。最后，考慮到污水中可能含有的大量油性物質可能會導致換熱管內掛膜，導致換熱受阻，影響換熱效率，在污水換熱的設計上，要設置自動反清洗裝置，定期對換熱器反復沖洗，保證換熱效率和熱能利用率。

2.2 機組穩定，一機多用

由于污水的水體溫度相對恒定，其波動范圍與空氣變動相比可以基本不計，可以作為高效的熱泵熱源和空調冷源，同時不會出現空氣源熱泵使用中的結霜問題，使得熱泵機組能夠更可靠、穩定的運行，保證系統的高效性和經濟性。污水源熱泵系統可以實現供暖和空調的一機多用，冬季取熱供暖，夏季除熱制冷，還可以保證生活熱水的全年供應。

2.3 節電、節水方面

污水源熱泵不僅可以利用污水熱能，還能利用熱泵機組自身的熱能，根據污水源熱泵一次能源利用率分析，污水源熱泵系統的供暖節能能效比可達4.5～6.0，遠遠高于電熱供暖。與空氣源熱泵相比，污水源熱泵具有夏季冷凝溫度低,冬季蒸發溫度高的特點，保證了污水源熱泵較高的能效比和性能系數。另外，污水源熱泵利用城市原生污水，無需設冷卻塔，夏季運行時有效避免了水蒸發和漂水問題，節約了大量的水資源，其穩定的運行也可以節省大量的運行費用。

2.4 其他方面

污水源熱泵系統的使用免去了打井的費用，省去了抽水與回灌等環節所需能量，減少對水資源的破壞，可以保證污水源熱泵的安全運行。另外，污水源熱泵中不需要鍋爐，更沒有燃燒過程，這就避免了固體廢物和燃燒煙塵對環境的污染，具有較好的環保效果。

3 結語

在建設環境友好型社會的形勢下，污水源熱泵系統可以很好的滿足可持續發展的要求，在新能源市場傻瓜有著十分廣闊的發展和應用前景，但在污水源熱泵系統的選擇上，要因地制宜，根據實際情況選擇空調系統，保證其節能性的完善發揮。

[1]吳榮華,孫德興，張成虎,等.城市污水源熱泵的應用與研究現狀［J］.暖通空調，2005，6(15):94-97.

[2]丁衛東，袁魯濱.水源熱泵技術在供熱空調工程中的應用.節能，2002,（5）.

[3]孟華,龍惟定.地源熱泵技術在暖通空調中的應用[J].節能與環保,2003,(09).

董晨（1985—）男，漢，天津市人，注冊公用設備（動力）工程師，中級工程師，本科學歷，城市供熱與熱力專業。