污水源熱泵優(yōu)缺點(diǎn).doc

污水源熱泵優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)我國北方地區(qū)，冬季采暖主要是依靠煤、石油、天然氣等石化燃料的燃燒來獲得。采暖與環(huán)保成為一對難以解決的矛盾。城市污水是北方寒冷地區(qū)不可多得的熱泵冷熱源。它的溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，這種溫度特性使得污水源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高，節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用效果顯著?？偨Y(jié)起來，綠特污水源熱泵技術(shù)具有以下特點(diǎn)：1.環(huán)保效益顯著原生污水源熱泵是利用了城市廢熱作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)，污水經(jīng)過換熱設(shè)備后留下冷量或熱量返回污水干渠，污水與其他設(shè)備或系統(tǒng)不接觸，污水密閉循環(huán)，不污染環(huán)境與其他設(shè)備或水系統(tǒng)。供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)?、然油等鍋爐房系統(tǒng)，沒有燃燒過程，避免了排煙污染；供冷時(shí)省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音及霉菌污染。不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵，環(huán)境效益顯著。2.高效節(jié)能 冬季，污水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機(jī)組效率提高。供暖制冷所投入的電能在1KW時(shí)可得到5KW左右的熱能或冷能。能源利用效率遠(yuǎn)高于其他形式的中央空調(diào)系統(tǒng)。3.運(yùn)行穩(wěn)定可靠水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，水體溫度較恒定的特性，使得污水源熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點(diǎn)問題。4.一機(jī)多用，可應(yīng)用范圍廣污水源熱泵可供暖、空調(diào)，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。城市污水熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用城市污水，冬季取熱供暖，夏季排熱制冷，全年取熱供應(yīng)生活熱水，夏季空調(diào)季節(jié)可實(shí)施部分免費(fèi)生活熱水供應(yīng)。一套系統(tǒng)冬夏兩用，實(shí)現(xiàn)三聯(lián)供。5.投資運(yùn)行費(fèi)用低城市污水源熱泵具有初投資低，運(yùn)行費(fèi)低的巨大經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。運(yùn)行效果良好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。污水熱泵系統(tǒng)的機(jī)房面積僅為其他系統(tǒng)的50%。系統(tǒng)根據(jù)室外溫度及室內(nèi)溫度要求自動調(diào)節(jié)，可做到無人看管，同時(shí)也可做到聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。污水源熱泵系統(tǒng)原理簡單，設(shè)備的可靠性強(qiáng)，維護(hù)量小，平時(shí)無設(shè)備的維護(hù)問題。優(yōu)勢1、水源熱泵可以一機(jī)兩用，冬季供熱夏季供冷。2、水源熱泵設(shè)備及末端投資約為鍋爐的1.31.5倍（經(jīng)驗(yàn)值）3、水源熱泵冬季供熱溫度普遍只有5565度，極端天氣下供熱效果不及鍋爐。4、水源熱泵受地下水制約很大，如果地下水量萎縮或水溫變化，整個系統(tǒng)就不靈了。與其他供熱材料相比，污水源熱泵具備的優(yōu)勢表現(xiàn)為： 與燃煤、燃?xì)狻⑷挥偷儒仩t房系統(tǒng)相比，我國年污水排放量達(dá)464億m3，可節(jié)省用煤量0.33億噸，以全國年總能耗30億噸標(biāo)煤計(jì)算，達(dá)到了1.1%，若按暖通空調(diào)的一次能源消耗量10億噸標(biāo)煤計(jì)算，達(dá)3.3%。同時(shí)每年可減少排放量達(dá)72萬噸。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，15萬平方米供冷、供熱、以及供生活熱水，年可節(jié)約標(biāo)煤1萬噸，減排二氧化硫300噸、煙量2200萬立方米、顆粒物6400噸，年少排爐渣2800噸、廢水600噸。 另外，污水源熱泵系統(tǒng)將污水熱能連同熱泵機(jī)組本身產(chǎn)生熱能一并轉(zhuǎn)移到室內(nèi),能效比高達(dá)4.5-6.0,能源利用率是電采暖的3-4倍, 污水源熱泵與空氣源熱泵相比,夏季冷凝溫度低,冬季蒸發(fā)溫度高, 能效比和性能系數(shù)大大提高,而運(yùn)行工況穩(wěn)定,比傳統(tǒng)中央空調(diào)節(jié)省30-40的運(yùn)行費(fèi)用。且污水源熱泵技術(shù)系統(tǒng)無需設(shè)冷卻塔,利用的是城市原生污水，節(jié)約了大量水資源的同時(shí)又開發(fā)創(chuàng)造出新的清潔型新能源。缺點(diǎn)與其他熱源相比，污水源熱泵系統(tǒng)中防堵塞、防腐蝕、防污染等技術(shù)問題才是真正影響系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵，由于原生污水中含有大量的(塑料袋、樹葉等)等雜物的存在，很容易造成設(shè)備與管路的堵塞與污染，利用傳統(tǒng)的過濾手段與機(jī)械格柵盡管能夠處理這些雜物，但涉及到占地，清理、雜物運(yùn)輸及周邊的環(huán)境污染問題，造成實(shí)際無法操作。并且其處理成本也要遠(yuǎn)高于熱泵從水中取熱與取冷的價(jià)值，這無疑給城市原生污水源熱泵系統(tǒng)在規(guī)模的運(yùn)用上加大了困難。在污水源熱泵系統(tǒng)當(dāng)中，污水防阻機(jī)是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備之一，其主要應(yīng)用于過濾熱源。用來實(shí)現(xiàn)原生污水源熱泵系統(tǒng)的長期無堵塞運(yùn)行。該產(chǎn)品的應(yīng)用成功地消除熱源對系統(tǒng)中污水換熱設(shè)備的堵塞，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的長期性、穩(wěn)定性和可靠性。污水源熱泵技術(shù)污水源熱泵是利用污水處理廠出水量大，水質(zhì)穩(wěn)定，常年溫度在l 32 5等特點(diǎn)，以污水作為熱源進(jìn)行制冷、制熱循環(huán)的一種空調(diào)裝置。污水源熱泵具有熱量輸出穩(wěn)定、COP值高、換熱效果好、機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)污水資源化的有效途徑。污水源熱泵比燃煤鍋爐環(huán)保，污染物的排放比空氣源熱泵減少4 0 以上，比電供熱減少70 以上。它節(jié)省能源，比電鍋爐加熱節(jié)省23以上的電能，比燃煤鍋爐節(jié)省l2以上的燃料。由于污水源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，其制冷、制熱系數(shù)比傳統(tǒng)的空氣源熱泵高出4 0 左右，其運(yùn)行費(fèi)用僅為普通中央空調(diào)的5060因此，污水源熱泵有著廣闊的應(yīng)用前景，但其使用還需解決以下問題：清潔技術(shù)的選擇、系統(tǒng)形式的選擇、污水源水溫 流量的問題以及其保證性和經(jīng)濟(jì)性問題。1污水源熱泵工作原理及分類污水源熱泵的技術(shù)狀況和經(jīng)濟(jì)性與熱源 熱匯的特點(diǎn)密切相關(guān)。對熱泵系統(tǒng)來說，理想的熱源 熱匯應(yīng)具有以下特點(diǎn)：在供熱季有較高且穩(wěn)定的溫度，可大量獲得，不具有腐蝕性或污染性，有理想的熱力學(xué)特性，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低。在大多數(shù)情況下，熱源 熱匯的性質(zhì)是決定其使用的關(guān)鍵。污水源熱泵采用污水作為水源熱泵的熱源熱匯，它具有以下特點(diǎn)：產(chǎn)生量大，幾乎全年保持恒定的流量；夏季溫度低于室外溫度，冬季高于室外溫度，而且在整個供暖季和供冷季，水溫波動不大；含有大量的熱能，據(jù)估計(jì)，城市社區(qū)產(chǎn)生的廢熱40含在污水中。因此，污水與熱泵一起使用為區(qū)域供熱供冷提供一種理想的熱源 熱匯。污水源熱泵系統(tǒng)其供暖系統(tǒng)原理和普通水源熱泵相同，主要由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個最簡單的蒸汽壓縮式熱泵裝置作為供熱系統(tǒng)的熱源。它通過蒸發(fā)器從污水中吸取熱量Q ，在冷凝器中放出熱量Q (Q =Q +w)供給供熱系統(tǒng)。這種供熱系統(tǒng)只要消耗少量的電能W ，便可得到滿足房間供熱所需要的熱量Q 。污水源熱泵系統(tǒng)按照其使用的污水的處理狀態(tài)可分為以未處理過的污水作為熱源 熱匯的污水源熱泵系統(tǒng)和以二級出水或中水作為熱源 熱匯的污水源熱泵系統(tǒng)；根據(jù)污水與熱泵的熱交換部分是否直接進(jìn)行熱交換，可分為間接利用系統(tǒng)和直接利用系統(tǒng)；從工況轉(zhuǎn)換方式上看，大體可分為兩種：一種是通過四通換向閥的換向來實(shí)現(xiàn)制熱工況和制冷工況的轉(zhuǎn)換；另一種是水切換式，即通過閥門改變水流方向來實(shí)現(xiàn)工況轉(zhuǎn)換。2與其他熱泵系統(tǒng)的簡單比較將污水熱能利用系統(tǒng)與地下水水源熱泵系統(tǒng)和燃?xì)忮仩t供熱+ 普通空冷空調(diào)供冷相結(jié)合的供能方式進(jìn)行了比較，其結(jié)論從設(shè)備投資上看：在計(jì)增容費(fèi)的情況下，污水熱能利用系統(tǒng)最少，為地下水熱泵系統(tǒng)的841 0，為燃?xì)?空冷空調(diào)系統(tǒng)的7708；在不計(jì)增容費(fèi)的情況下，污水熱能利用系統(tǒng)的設(shè)備投資為地下水水源熱泵系統(tǒng)的8 13 2 ，為燃?xì)? 空冷空調(diào)系統(tǒng)的22708。從年運(yùn)行費(fèi)用上看：燃?xì)?空冷空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用最高，地下水水源熱泵系統(tǒng)次之，污水水源熱泵系統(tǒng)為最低。3種供能方式的年運(yùn)行成本以污水熱能系統(tǒng)最低，僅為燃?xì)?空冷空調(diào)系統(tǒng)的4619、為地下水熱泵系統(tǒng)的7250。在投資有效期內(nèi)(按20年考慮)，綜合比較3種方案的費(fèi)用，污水水源熱泵系統(tǒng)的總運(yùn)行費(fèi)用大約是地下水水源熱泵系統(tǒng)的7 0 左右，是燃?xì)? 空冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的4 5 左右。由此可見，污水水源熱泵系統(tǒng)比其它兩方案更具經(jīng)濟(jì)性?？偟膩碚f，污水熱能利用系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性是十分顯著的。3實(shí)例介紹以山東建筑大學(xué)某教學(xué)樓為例，分別采用空氣源熱泵、地源熱泵和污水源熱泵3種不同的供暖方式。充分驗(yàn)證污水源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保特性。方案一采用污水水源熱泵系統(tǒng)。本方案可以充分利用學(xué)校的中水系統(tǒng)。利用中水管線將水輸送到用戶處。采用半集中式系統(tǒng)進(jìn)行供熱。該系統(tǒng)工程建設(shè)期短。運(yùn)行穩(wěn)定。工作性能較好。操作簡單。無須設(shè)專人管理。但是該技術(shù)目前在我國還未成熟。方案二采用燃?xì)饪諝庠礋岜孟到y(tǒng)。本方案系統(tǒng)簡單，初投資較低，其主要缺點(diǎn)是在夏季高溫和冬季寒冷天氣時(shí)，熱泵的效率大大降低。系統(tǒng)制熱量隨室外空氣溫度降低而減少，這與建筑熱負(fù)荷需求趨勢正好相反。此外，在供熱工況下空氣源熱泵的蒸發(fā)器上會結(jié)霜，需要定期除霜。方案三采用地源熱泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)大大提高了一次能源的利用率，具有高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn) 。迄今為止，制約該系統(tǒng)在我國應(yīng)用的主要障礙是地下埋管的初投資較高，政府、建筑設(shè)計(jì)人員和公眾對這一技術(shù)還缺乏了解。該工程空調(diào)面積約1 000 m2,在各方案的比較過程中取濟(jì)南市的暑期為90 d，供熱期為120 d。方案二采用上海某廠家生產(chǎn)的SA一30CDH型雙機(jī)風(fēng)冷熱泵機(jī)組，其制冷性能系數(shù)為256，供熱性能系數(shù)為296。方案三采用豎井埋管和水水熱泵機(jī)組系統(tǒng)，埋管總長為1 600 131。3.1運(yùn)行費(fèi)用比較根據(jù)日本某公司對不同供冷(供熱)方式的經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果，污水源熱泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)的制冷加鍋爐系統(tǒng)相比，可節(jié)約40的運(yùn)行費(fèi)用，比空氣源熱泵系統(tǒng)節(jié)約30。根據(jù)北京高碑店污水處理廠的污水源熱泵系統(tǒng)試驗(yàn)工程測得的數(shù)據(jù)，與燃?xì)夂涂諝庠礋岜孟到y(tǒng)、地下水水源熱泵系統(tǒng)相比污水源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用最少，在投資有效期(取20 a)內(nèi)，污水源熱泵系統(tǒng)的總運(yùn)行費(fèi)用大約是地下水水源熱泵系統(tǒng)的70左右，是燃?xì)夂涂諝庠礋岜孟到y(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的45左右。據(jù)有關(guān)資料顯示，污水源熱泵系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用都僅為普通中央空調(diào)系統(tǒng)的50 60。3.2排入環(huán)境的CO2，和NOx量據(jù)文獻(xiàn)介紹，與傳統(tǒng)空調(diào)方式相比，污水源熱泵集中空調(diào)系統(tǒng)?？蓽p少CO 的排放量405l，減少NO 排放量3649；分散空調(diào)系統(tǒng)可減少CO 的排放量13，減少NO 排放量13。結(jié)論驅(qū)動能源的消耗方面，燃?xì)夂涂諝庠礋岜孟到y(tǒng)耗能最少，污水源熱泵系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)則較高，但考慮其綜合經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)功率低于250kW 時(shí)，電動熱泵比燃?xì)鉄岜玫男б婧谩?假定電力增容費(fèi)、燃?xì)庠鋈葙M(fèi)不計(jì)算在系統(tǒng)初投資內(nèi)， 污水源熱泵的初投資為l 18381元kW，燃?xì)夂涂諝庠礋岜玫淖钌賰H為5222元kW ，而地源熱泵系統(tǒng)的最多達(dá)到l 64093元kW。由此可見地源熱泵系統(tǒng)的初投資是燃?xì)夂涂諝庠礋岜孟到y(tǒng)的3倍多，而污水源熱泵系統(tǒng)的初投資僅為地源熱泵系統(tǒng)的70左右。 如果將兩項(xiàng)增容費(fèi)計(jì)人初投資，污水源熱泵系統(tǒng)為1 44317元kW，是3種方案中最低的，僅為另外兩種方案的76左右。4 污水源熱泵應(yīng)用前景熱泵技術(shù)的研究及應(yīng)用在國內(nèi)已進(jìn)行多年，在油田領(lǐng)域，特別是稠油油田熱污水資源豐富，推廣應(yīng)用熱泵技術(shù)具有較大的潛力。(1)在稠油油田開采過程中，油井產(chǎn)液中帶有大量的溫度較高的工業(yè)污水，污水不能全部回用油田注汽鍋爐，部分處理合格后排放或回注到地層，造成大量的熱能浪費(fèi)。熱泵技術(shù)實(shí)現(xiàn)低位熱能的資源的再利用，用于供熱站和原油處理站等設(shè)備及人員相對集中的工作場所的保溫，實(shí)現(xiàn)稠油油田余熱利用的目的；(2)在目前91#原油集輸處理站，原油加熱轉(zhuǎn)輸依靠蒸汽換熱降粘來完成，若對處理后的13x104m3d的50左右的污水降低56，從中可提取8x104kW 的熱量用于原油外輸，況且已有使用熱泵進(jìn)行稠油原油輸送的試驗(yàn)與應(yīng)用；(3)也可以為供熱站、原油集輸站、綜合采油隊(duì)等人員密集的工作場所提供生活用熱水，洗滌化學(xué)器皿。 水源熱泵是中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)的一種，提問者可能的對比是水源熱泵和風(fēng)冷熱泵的對比嗎？所謂污水源熱泵，主要是以城市污水做為提