污水源熱泵空調(diào)原理

污水源熱泵介紹污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!中央空調(diào)概述：空調(diào)系統(tǒng)由冷熱源、空調(diào)機、末端設(shè)備以及連接各部分之間的介質(zhì)輸送系統(tǒng)組成?？照{(diào)冷熱源包括：空氣、冷卻塔、鍋爐（其中包括電鍋爐、燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐）、水（包括地表水、地下水、生活廢水）、土壤等?？照{(diào)機組種類包括：活塞式、離心式、螺桿式、溴化鋰吸收式等。末端形式主要有風(fēng)機盤管、散熱器、地板輻射等。輸送系統(tǒng)主要指輸送冷熱介載體介質(zhì)的管道，送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)管、風(fēng)道，水系統(tǒng)的水管，制冷劑系統(tǒng)的銅管等。如下圖所示：污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!

污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!2.1污水源熱泵的特點城市污水是理想的空調(diào)冷熱源，開發(fā)利用低位清潔可再生能源是暖通空調(diào)能源消耗的新模式?？稍偕郧鍧嵞茉窗ㄌ柲?、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎凸I(yè)余熱、城市廢熱等等，我們利用其中的部分低位能源作為熱泵冷熱源為建筑物供熱時，按電驅(qū)動熱泵制熱性能系數(shù)4.0計算，其系統(tǒng)的一次能源利用率大于1.3，而利用其他礦物燃料供暖時一次能源利用率則在0.7卸0.9之間，因此低溫?zé)嵩?熱泵供暖空調(diào)是緩解能源緊張、保護環(huán)境的有效途徑之一。污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!(3)作為城市廢熱之一，城市污水占城市區(qū)域廢熱百分比很高，日本東京占近40%，我國各城市所占比例在10一16％之間，是城市廢熱回收潛力最大的部分。(4)城市污水是載熱水體，熱容量大，相對空氣源、土壤源而言，換熱設(shè)備具有很高的傳熱效率，熱泵空調(diào)系統(tǒng)運行效率高，空氣源、土壤源熱泵制熱系數(shù)在3.5以下，而污水源熱泵可高達4.5甚至以上。污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!依上述可知，城市污水是理想的暖通空調(diào)冷熱源，因此對以城市污水為冷熱源的熱泵空調(diào)系統(tǒng)進行深入的研究并加以推廣應(yīng)用具有很重要的意義。污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!我國目前也已實施多個項目的城市污水源熱泵，如北京高碑店污水處理廠、北小河污水處理廠、盧溝橋污水處理廠、秦皇島海港區(qū)污水處理廠利用污水二級出水實施了幾個項目，哈爾濱馬家溝、哈爾濱望江賓館、哈爾濱太古商城、大慶恒茂商城等利用原生污水實施了幾個項目，均取得了較好的效果。污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!制熱原理圖污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!污水源熱泵不同的系統(tǒng)分類方式又可分為：按污水熱能提取方式可分為：直接利用式和間接利用式。從模式轉(zhuǎn)換方式又可以分為：通過四通換向閥的換向來實現(xiàn)制熱工況和制冷工況的轉(zhuǎn)換(工質(zhì)切換式)和通過閥門改變水流方向來實現(xiàn)工況轉(zhuǎn)換(水切換式)。污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!2.4成本分析2.4.1初投資費用低城市污水源熱泵具有初投資低，運行費低的巨大經(jīng)濟優(yōu)勢。運行效果良好，經(jīng)濟效益顯著。污水熱泵系統(tǒng)的機房面積比其他系統(tǒng)的占地面積要小。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，維護量小，平時無設(shè)備的維護問題。污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!

污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!2.5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)。供熱時省去了燃煤、燃氣、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。以上例對比如下：污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!三、小結(jié)污水源熱泵與傳統(tǒng)空調(diào)相比具有節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)勢，我國作為一個能源消耗大國，能源壓力和由此產(chǎn)生的環(huán)境問題日益突出，而污水源熱泵作為一項節(jié)能技術(shù)，不僅能節(jié)約能耗更能減少污染，減輕和緩解我國目前面臨的能源和環(huán)境壓力，將為全國建設(shè)小康社會提供新的清潔可再生能源，實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)化轉(zhuǎn)變。因此開發(fā)利用城市污水作為熱泵冷熱源為建筑物供暖空調(diào)前景廣闊。污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!二、污水源熱泵根據(jù)以上空調(diào)各個部分的不同組合，可以有多種空調(diào)系統(tǒng)的方案，如以冷卻塔（冷源）+鍋爐（熱源）+空調(diào)主機+風(fēng)機盤管系統(tǒng)，實現(xiàn)夏季制冷、冬季制熱功能；地下水（冷熱源）+熱泵機組+風(fēng)機盤管+地板采暖實現(xiàn)夏季制冷、冬季制熱功能等。污水源熱泵即以污水作為空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源，實現(xiàn)制冷、制熱的目的。污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!城市污水是工業(yè)廢水與生活污水的總和，是城市余熱型可再生性清潔能源，包括城市原生污水與二級出水，是一種理想的低位冷熱源。作為熱泵空調(diào)冷熱源具有如下特點：(1)城市污水水量為城市供水量的85％以上，數(shù)量巨大，據(jù)《2005年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示：我國2005年全年城市污水排放量達359.52億立方米，城市污水處理率達48.4％。(2)城市污水水溫相對較高且其隨季節(jié)變化幅度較小，通常在10℃以內(nèi)，具有冬暖夏涼的特點，溫度全年在10—25℃之間，適合暖通空調(diào)冬夏兩季制熱及制冷雙工況運行，供暖時水溫較地下水溫高3—5℃，制冷時較空氣溫度低10—15℃。污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!(5)城市污水量大面廣，在市區(qū)內(nèi)既可分散性小規(guī)模應(yīng)用，也可建設(shè)大型熱泵站，系統(tǒng)機組裝機容量可在100kW-2000kW之間，甚至更大。開發(fā)利用城市污水作為熱泵冷熱源為建筑物供暖空調(diào)不僅具有節(jié)能環(huán)保效益，而且符合生態(tài)建筑的發(fā)展趨勢。(6)城市污水能源區(qū)域分布優(yōu)越。我國能源資源分布不均．煤炭等礦產(chǎn)資源有60%分布在華北，水力資源有70％分布在西南，而經(jīng)濟發(fā)達、工業(yè)和人口比較集中(約占全國人口總數(shù)的37％)的南方八省市的能源卻比較缺乏，煤炭量僅占全國2％，水力資源僅為10%。而城市污水熱能分布于各大中城市市區(qū)內(nèi)，與人口及城市工業(yè)化程度成正比，將城市污水作為一種新能源，在適當優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的同時，緩解了能源缺乏及分布的不均勻性問題。污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!2.2污水源熱泵技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀20世紀80年代以來，美國、日本等國家相繼建立了一批大型城市污水源熱泵系統(tǒng)。從開始時單機容量僅幾兆瓦已發(fā)展至今單機容量達30MW，單個項目總裝機容量達160MW。以瑞典為例，到1987年已有約100座熱泵站投入運行，總供熱能力達到1200MW，已成為世界上應(yīng)用大型污水源熱泵的代表國家之一。大型城市污水源熱泵系統(tǒng)在國外已有十幾年的運行歷程，已形成一套較完備的技術(shù)和經(jīng)驗。污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!2.3污水源熱泵的原理首先，污水源熱泵技術(shù)主要來源為城市污水，污水具備水處理量大，水源穩(wěn)定，冬暖夏涼等特點。調(diào)查表明，城市污水中具有較大的熱量，冬天污水溫度在10℃至16℃，高出日常氣溫。夏天，污水水溫為22℃至25℃，又比日常氣溫低。熱泵機組依靠內(nèi)部制冷劑的物態(tài)循環(huán)變化，冬季從污水中吸收熱量經(jīng)熱泵機組升溫后對建筑供熱，夏季通過熱泵機組把建筑物中的熱量傳遞給污水從而實現(xiàn)供冷的新技術(shù)。污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!制冷原理圖污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!直接換熱式熱泵空調(diào)系統(tǒng)為熱泵空調(diào)機組換熱器中的制冷劑直接同污水進行熱交換，提取污水中的熱量或冷量；間接換熱式熱泵空調(diào)系統(tǒng)污水先通過熱交換器與某一中間媒介進行熱交換．再通過中間媒介同制冷劑換熱。需要明確指出，直接污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中，污水與制冷劑之間不存在混合，它們之間的傳熱方式依然是間接傳熱。與間接換熱式污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)相比，直接系統(tǒng)具有更為簡單的系統(tǒng)形式和更高的制熱效率。在間接系統(tǒng)中，熱量的傳遞路線是：污水、中介水、制冷劑。從熱力學(xué)的角度分析，中介媒質(zhì)的存在增加了傳熱熱阻，導(dǎo)致能量在轉(zhuǎn)移過程中其品質(zhì)有大幅度的下降，因此整個熱泵系統(tǒng)的制熱效率也隨之下降。同時，中介媒質(zhì)的存在也使污水的可利用溫差區(qū)間減小，單位質(zhì)量污水的供熱量也就減小了。沒有中介水系統(tǒng)的直接污水源熱泵系統(tǒng)由于系統(tǒng)形式得到簡化，初投資也隨之減小，而且調(diào)試、調(diào)節(jié)操作簡單，運行管理方便。直接換熱式污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)一般為工質(zhì)切換式系統(tǒng)，而問接式污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)一般屬于水切換式系統(tǒng)。直接系統(tǒng)具有簡單的結(jié)構(gòu)和更高的效率，是未來的主流系統(tǒng)形式。目前國內(nèi)外以二級污水作為冷熱源的熱泵空調(diào)系統(tǒng)通常都采用直接換熱式系統(tǒng)。而對于水質(zhì)較差的城市原生污水大都采用間接利用式，以減少對熱泵空調(diào)機組的腐蝕。污水源熱泵空調(diào)原理共24頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!2.4.2運行成本低現(xiàn)以某工程實例來分析城市污水熱泵的技術(shù)經(jīng)濟效益情況。某工程可能獲得的能源形式包括：（1）電熱輻射供暖；（2）電熱鍋爐方式；（3）污水源熱泵系統(tǒng)方式；（4）空氣源熱泵系統(tǒng)方式；（5）燃氣壁掛采暖爐。該項目總建筑面積150000平方米，污水源熱泵機組制熱時cop值取4。供暖季為從11月15日到次年的3月15日(共計120天)。使用城市污水源熱泵時該項目單位面積供暖運行成本為：(單位面積熱指標×負荷系數(shù)×天數(shù)×24÷效率)×單位能源價格=(65÷1000×0.