哈爾濱污水源熱泵研究

1、哈爾濱新工大源熱能科技有限公司簡(jiǎn)介本公司是同哈爾濱工業(yè)大學(xué)科技成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)扶持的高新技術(shù)企業(yè)，公司集科研、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和技術(shù)咨詢(xún)于一體。 公司主營(yíng)業(yè)為：污水源（城市污水、江河湖海水等）熱能采集裝置、熱泵機(jī)組等設(shè)備制造；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；工程施工；暖通空調(diào)及可再生能源領(lǐng)域的技術(shù)開(kāi)發(fā)。該公司擁有哈工大世界首創(chuàng)，技術(shù)水平國(guó)際領(lǐng)先的“城市原生污水源熱泵空調(diào)”成套技術(shù)，包括六項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利技術(shù)與產(chǎn)品，開(kāi)創(chuàng)了利用城市原生污水作為熱泵冷、熱源為建筑物供暖、供冷空調(diào)的應(yīng)用先例。該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過(guò)五年以來(lái)理論上不斷深入的研究，經(jīng)過(guò)多項(xiàng)工程的運(yùn)行實(shí)踐，已經(jīng)完善和成熟，已經(jīng)在節(jié)能、水資源循環(huán)利用、環(huán)保三個(gè)方面產(chǎn)生了廣泛、深遠(yuǎn)的

2、影響和顯筑的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐已經(jīng)證明該項(xiàng)技術(shù)和相關(guān)專(zhuān)利設(shè)備的先進(jìn)性和可靠性。利用污水源熱泵技術(shù)供熱制冷，已被列入國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域，并作為在全國(guó)推廣應(yīng)用的項(xiàng)目。得到了國(guó)家發(fā)改委、科技、環(huán)保，建設(shè)和財(cái)政等部門(mén)的大力扶持，同時(shí)獲得了2005年國(guó)家自然科學(xué)資金項(xiàng)目資助和2006年科技攻關(guān)項(xiàng)目的支持。并榮獲2006年中國(guó)創(chuàng)新成果大獎(jiǎng)，科技成果轉(zhuǎn)化大獎(jiǎng)，中國(guó)創(chuàng)新成果100強(qiáng)企業(yè)稱(chēng)號(hào)。榮獲建設(shè)部中國(guó)建設(shè)科技自主創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)企業(yè)；建設(shè)部十一五技術(shù)公告選用手冊(cè)、入編證書(shū)、國(guó)家火炬計(jì)劃證書(shū)； 公司擁有由博士生導(dǎo)師、博士后、碩士研究生組成的研發(fā)和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及專(zhuān)業(yè)管理和工程施工隊(duì)伍。能夠?yàn)椴煌脩籼峁?zhuān)項(xiàng)工程設(shè)計(jì)、施

3、工方案、技術(shù)咨詢(xún)和后期技術(shù)保障。公司以“開(kāi)拓創(chuàng)新、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、精益求精”為經(jīng)營(yíng)理念，通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步，向社會(huì)和用戶提供實(shí)用、廉價(jià)、可靠的先進(jìn)產(chǎn)品、技術(shù)和售后服務(wù)。原生污水源熱泵空調(diào)簡(jiǎn)介污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)，是利用低溫?zé)嵩催M(jìn)行供冷、供暖的新型能源利用方式。該系統(tǒng)技術(shù)主要是以城市原生污水和江、河、湖、海水作為冷、熱源，利用熱泵技術(shù)、WRC型污水熱能采集裝置，將其能源有效回收，變?yōu)榈推肺荒芰?。通過(guò)熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)換為高品位熱能，并在無(wú)污染的情況下，用于建筑物空調(diào)供暖制冷。關(guān)鍵技術(shù)：實(shí)現(xiàn)無(wú)堵塞連續(xù)換熱是城市原生污水和江河湖海水作為熱泵冷、熱源的技術(shù)關(guān)鍵。為解決惡劣水質(zhì)對(duì)換熱設(shè)備及管路的堵塞與污染問(wèn)題

4、，我公司研發(fā)出“城市原生污水熱能資源化工藝與技術(shù)”，解決了堵塞與污染這個(gè)世界性的技術(shù)問(wèn)題。在暖通空調(diào)新能源開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域中，將原生污水開(kāi)發(fā)為熱泵冷、熱源，從而使大規(guī)模應(yīng)用城市原生污水和江、河、湖、海水作為熱泵冷、熱源成為現(xiàn)實(shí)。被國(guó)家鑒定委員會(huì)鑒定為“世界首創(chuàng)，技術(shù)水平屬?lài)?guó)際領(lǐng)先水平”。系統(tǒng)流程：用污水泵在污水干渠處取水，經(jīng)過(guò)專(zhuān)利設(shè)中介水經(jīng)過(guò)污水專(zhuān)用換熱器進(jìn)行熱量交換，經(jīng)過(guò)污水專(zhuān)用換熱器后的污水再次通過(guò)水力連續(xù)除污裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的在線沖洗后返回污水干渠；冬季中介水通過(guò)中介水泵進(jìn)入到熱泵機(jī)組蒸發(fā)器與制冷劑進(jìn)行熱量傳遞，制冷劑在冷凝器處與末端水進(jìn)行能量傳遞，則末端水品位提高，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的供暖和生活熱水

5、供應(yīng)；通過(guò)閥門(mén)切換，夏季中介水通過(guò)中介水泵進(jìn)入到熱泵機(jī)組冷凝器與制冷劑進(jìn)行熱量傳遞，制冷劑則在蒸發(fā)器側(cè)與末端水進(jìn)行能量傳遞，通過(guò)末端水循環(huán)將冷量釋放給用戶，實(shí)現(xiàn)用戶的夏季空調(diào)。一、技術(shù)介紹（一）技術(shù)概述城市原生污水熱能資源化技術(shù)與裝置屬于城市建筑空調(diào)領(lǐng)域熱泵技術(shù)的新能源開(kāi)發(fā)利用，屬自主創(chuàng)新獨(dú)有技術(shù)。主要技術(shù)內(nèi)容為污水采集裝置和特殊設(shè)計(jì)的污水換熱裝置。它成功地解決了城市原生污水連續(xù)循環(huán)無(wú)堵塞換熱這一世界性難題，為熱泵解決了以城市原生污水、江、河、湖水和地下水為冷、熱源的世界性的匱乏問(wèn)題。該技術(shù)為世界首創(chuàng)，國(guó)際領(lǐng)先，該技術(shù)用途廣泛，只要是含有污水源（江、河、湖、海水）的地域和城市，均可利用此技術(shù)為

6、建筑物提供制冷，供暖和熱水服務(wù)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)三用制冷、供暖、生活熱水。該項(xiàng)技術(shù)適用于商場(chǎng)、場(chǎng)館、賓館、酒店、寫(xiě)字樓、工礦企業(yè)車(chē)間等建筑的供冷、供熱。二）技術(shù)核心 1、防阻塞技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)阻賽連續(xù)換熱是原生污水以及江、河、湖水作為冷熱源的技術(shù)關(guān)鍵。在阻塞、污染與腐蝕三個(gè)問(wèn)題中，阻塞問(wèn)題是首當(dāng)其沖的。一旦發(fā)生此問(wèn)題，換熱設(shè)備將完全失去功能。阻塞最嚴(yán)重的當(dāng)屬城市的原生污水，原生污水中的固體污染物含量為0.2-0.4%左右,如需要水量100m3/h為建筑物供暖空調(diào),任何換熱設(shè)備之前的過(guò)濾面都必須承擔(dān)約300kg/小時(shí)的污雜物的負(fù)荷。江、河、湖水中固體污雜物為十萬(wàn)分之一(洪水期除外)，利用江、河、湖水作為熱泵冷

7、熱源6000m3/h，換熱設(shè)備之前的任何過(guò)濾面都必須承擔(dān)60kg/h的污雜物負(fù)荷。每天負(fù)荷1.5噸，這些污雜物會(huì)隨時(shí)引起阻塞問(wèn)題,阻塞一旦發(fā)生換熱設(shè)備將完全失去功能。技術(shù)采用過(guò)濾面旋轉(zhuǎn)，利用換過(guò)熱的污水進(jìn)行反沖洗過(guò)濾面的技術(shù)，攻破了這項(xiàng)國(guó)際技術(shù)難題，使污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)處于無(wú)阻塞狀態(tài)，保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)地從江河湖水中采集熱能。2防污染轉(zhuǎn)換技術(shù)經(jīng)過(guò)除污裝置（防阻機(jī)）的污水，依然含有污雜物的存在，依然可能存在對(duì)換熱設(shè)備堵塞危險(xiǎn)，并涉及設(shè)備防腐問(wèn)題，哈工大設(shè)計(jì)的特殊的換熱器就解決了上述問(wèn)題。該換熱器具有以下優(yōu)點(diǎn)：1) 成功地解決了細(xì)小泥沙及污水軟垢增長(zhǎng)對(duì)換熱設(shè)備的堵塞問(wèn)題； 2) 解決了污水黏度大，

8、換熱系數(shù)低的問(wèn)題； 3) 材質(zhì)的合理選用提高了設(shè)備使用年限； 4）定期清洗維護(hù)方便；（三）技術(shù)指標(biāo) 該項(xiàng)技術(shù)的重要技術(shù)指標(biāo)為能量采集裝置長(zhǎng)時(shí)間無(wú)阻塞連續(xù)運(yùn)行，流量穩(wěn)定在85%以上，污水溫升溫降在3-10。新形成的污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)能滿足窒內(nèi)溫度冬季在20以上，夏季在26以下，符合國(guó)家有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。（四）技術(shù)價(jià)值（1）該項(xiàng)技術(shù)成果使大規(guī)模地使用城市原生污水作為熱泵冷熱源成為現(xiàn)實(shí)可行之路。從能源角度看，這等于是大規(guī)模地開(kāi)發(fā)出了新的非礦物性能源。從環(huán)保角度看，實(shí)現(xiàn)了在能源消費(fèi)的同時(shí)對(duì)環(huán)境零污染。用可持續(xù)發(fā)展的眼光看，推廣該項(xiàng)技術(shù)的意義是戰(zhàn)略性的。該技術(shù)應(yīng)用的潛在市場(chǎng)應(yīng)該用無(wú)窮大來(lái)描述。在全世界范圍內(nèi)

9、，凡有建筑群之處，必有城市污水。其所排放的冷、熱能量便可通過(guò)本技術(shù)取而用之。 （2）本技術(shù)使長(zhǎng)期以來(lái)由于熱源問(wèn)題而處于徘徊狀態(tài)的熱泵產(chǎn)業(yè)展現(xiàn)出一個(gè)全新的美好前景。城市原生污水源熱泵系統(tǒng)必將發(fā)展成為暖通空調(diào)領(lǐng)域中一個(gè)重要的新分支，并以其環(huán)保的優(yōu)越性和良好的經(jīng)濟(jì)性在整個(gè)領(lǐng)域中占據(jù)重要位置。 （3）城市原生污水源熱泵系統(tǒng)與達(dá)到同樣效果的傳統(tǒng)的鍋爐供熱加冷水機(jī)組相比，初投資節(jié)省15%-25%，年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省25%-70%以上，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。（4）通過(guò)產(chǎn)業(yè)推廣本技術(shù)有如下有利條件：可獲得政府政策方面的大力支持。財(cái)政部、建設(shè)部已將我公司（利用污水源熱泵技術(shù)）供熱制冷列入再生能源技術(shù)領(lǐng)域，并作為重點(diǎn)項(xiàng)

10、目在全國(guó)推廣。北京市政府對(duì)采用該技術(shù)的建筑改造項(xiàng)目給以每平方米50元的補(bǔ)助。該項(xiàng)技術(shù)的推廣不僅具有社會(huì)意義和戰(zhàn)略?xún)r(jià)值，而且可以使采用單位立刻獲得現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)效益。符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行規(guī)律。二、產(chǎn)品介紹（一）產(chǎn)品概述污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的主要產(chǎn)品為三個(gè)系列：即專(zhuān)利污水防阻機(jī)系列，分為5個(gè)型號(hào)包括八項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)；污水專(zhuān)用換熱器系列，分為污水專(zhuān)用殼管式換熱器和污水專(zhuān)用板式換熱器；污水專(zhuān)用熱泵機(jī)組系列，由上述的主要產(chǎn)品系列構(gòu)成了污水源熱泵空調(diào)綜合系統(tǒng)。該系統(tǒng)以城市原生污水和江、河、湖水及地下水為冷、熱源。利用WRC型熱能采集裝置，冬季采集來(lái)自污水和地下水中的低品位熱能，通過(guò)熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)換為高品位熱能，供給建筑物

11、采暖；夏季把室內(nèi)的熱量取出，釋放到污水和地下水中去，以達(dá)到制冷的目的；全年取熱供應(yīng)生活熱水。一套系統(tǒng)三個(gè)用途。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效、節(jié)能、環(huán)保的目的。（二）產(chǎn)品介紹1、產(chǎn)品名稱(chēng)：專(zhuān)利污水防阻機(jī)2、產(chǎn)品用途：污水（城市污水、江、河、湖、海水）處理或?qū)岜每照{(diào)系統(tǒng)中的換熱設(shè)備無(wú)堵塞的狀態(tài)，使熱泵機(jī)組能通過(guò)換熱設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)地從污水中采集熱能。3、產(chǎn)品型號(hào)：A1、污水源熱泵防阻機(jī)容器型XYWJ-I（II、III）-R（Y1、Y2）（適用于原生污水）A2、污水源熱泵防阻機(jī)容器型XYWJ-II、III）-R（Y1、Y2）（適用于江河湖水）A3、污水源熱泵防阻機(jī)淹沒(méi)型XYWJ-I（II、III）-R（Y1、Y2

12、）（污雜物較多的污水）4、產(chǎn)品功能：采集污水將污水中指定粒徑以上的固體、懸浮物截留，使含有該粒徑以下固體、懸浮物的污水去污水換熱器無(wú)堵塞換熱，換熱后的污水回到污水防阻機(jī)另一通道，協(xié)同原被截留污雜物一起返回污水渠。5、產(chǎn)品技術(shù)原理：該技術(shù)的原理為濾面自身旋轉(zhuǎn)，在任意時(shí)刻都有部分濾面位于過(guò)濾的工作區(qū)。另一部分濾面位于水力反沖區(qū)。在旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間內(nèi)每一個(gè)濾孔都有部分時(shí)間在過(guò)濾的工作區(qū)行使過(guò)濾功能，另一部分在反沖區(qū)被反回，以恢復(fù)過(guò)濾功能。污水經(jīng)由過(guò)濾后去換熱設(shè)備無(wú)堵塞換熱。換熱后的污水回到污水熱能處理機(jī)的反沖區(qū)對(duì)過(guò)濾面實(shí)施反沖并將反沖掉的污雜物全部帶走重排放處理。（三）產(chǎn)品特點(diǎn)1、技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先在本發(fā)明

13、成果于2003年出現(xiàn)之前，世界上還沒(méi)有利用城市原生污水作為熱泵冷、熱源的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，可行的方法。國(guó)外（北歐與日本）雖然已有一些未處理污水（untreated wastewater）作熱泵冷熱源的工程報(bào)道，但堵塞清理、機(jī)械工藝、成本高昂、環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題無(wú)法解決， 因此無(wú)法在市區(qū)成規(guī)模的推廣應(yīng)用。其特點(diǎn)為：公司的WRC污水熱能采集裝置與技術(shù)于2005年6月被國(guó)家級(jí)專(zhuān)家鑒定為：世界首創(chuàng)，國(guó)際領(lǐng)先，填補(bǔ)了世界范圍內(nèi)城市原生污水冷熱源應(yīng)用的空白。它以城市污水和江河水為熱泵空調(diào)的供熱源，有效的解決了污水的腐蝕和堵塞等技術(shù)問(wèn)題。保障熱泵持久穩(wěn)定的利用污水的冷熱源進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換圍建筑物供熱、供冷、供熱水。2、高

14、效節(jié)能由本公司產(chǎn)品所組成的系統(tǒng)運(yùn)行方式，使能量輸入與輸出之比達(dá)到1：4以上；即輸入1KW的電能就會(huì)產(chǎn)生4KW以上能量，節(jié)能率可達(dá)50-60%，每使用一噸污水，可獲取5000-10000千卡熱能，相當(dāng)于1.5-3 kg燃煤供熱的有效熱值。設(shè)單位污水量以100m3計(jì)，所能利用的顯熱溫差為5，則可利用冷熱量為 =2.1106kJ。供暖時(shí)：可節(jié)省一次能源（燃煤）1.34106kJ，相當(dāng)于71.3（22.8元）燃煤?？晒?jié)省一次能源（燃?xì)猓?.651106kJ，相當(dāng)于40.7m3（48.8元）燃?xì)?。制冷時(shí)，可節(jié)省一次能源（燃煤）0.357106kJ，相當(dāng)于19（6.1元）燃煤?？晒?jié)省一次能源（燃?xì)猓?.1

15、68106kJ，相當(dāng)于10.5m3（12.6元）燃?xì)狻?、綠色環(huán)保 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(guò)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(méi)有燃燒過(guò)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。我國(guó)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(guó)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

16、可減少排放量達(dá)72萬(wàn)噸。污水源熱泵系統(tǒng)的具體環(huán)保效益見(jiàn)下表。表1 污水源熱泵系統(tǒng)制冷污染物削減量 各類(lèi)污染物削減量（污水量100m3計(jì)） （g） （g） （） 粉塵（g）燃煤+冷水機(jī)組 2.89 0.153 0.41 0.187熱網(wǎng)+冷水機(jī)組 2.89 0.153 0.41 0.187直燃機(jī)組 1.36 0.072 0.193 0.09表2 污水源熱泵系統(tǒng)供暖污染物削減量 各類(lèi)污染物削減量（以某城市每日污水量200萬(wàn)m3計(jì)） （） （） （t） 粉塵（）燃煤+冷水機(jī)組 217.6 11.5 30.9 14.1熱網(wǎng)+冷水機(jī)組 217.6 11.5 30.9 14.1直燃機(jī)組 105.6 5.6 15.0 6.8表3 污水源熱泵系統(tǒng)制冷污染物削減量 各類(lèi)污染物削減量（以某城市每日污水量200萬(wàn)m3計(jì)） （） （） （t） 粉塵（）燃煤+冷水機(jī)組 57.8 3.06 8.2 3.74熱網(wǎng)+冷水機(jī)組 57.8 3.06 8.2 3.74直燃機(jī)組 27.2 1.44 3.86 1.84、應(yīng)用廣泛WRC污水熱能采集裝置分為：I型與II型，I型適用于對(duì)固體污雜物含量極高的城市原生污水，II型適用于對(duì)江、河、湖、海等含有