第42卷第7期山西建ol. 42 No. 72016年3月SHANXI ARCHITEC. yr文章編號(hào):1009-6825(2016)7-0137-02污水源熱泵技術(shù)應(yīng)用張永清那威〔建筑大學(xué),北京100044摘要:對(duì)國(guó)內(nèi)外典型的污水源熱泵系統(tǒng)工程進(jìn)行了介紹,分析了污水源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),并闡述了推廣污水源熱泵技術(shù)應(yīng)遵循的四項(xiàng)原則,有利于該技術(shù)在我國(guó)的推廣應(yīng)用與不斷發(fā)展。關(guān)鍵詞:污水源熱泵,城市污水,冷熱源,低位熱能中圖分類號(hào):TU833文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A0引言理后抽入蓄水池,再由旋轉(zhuǎn)式過濾裝置二次處理,噴淋至板式蒸城市污水、地下水、湖水、江河水、海水等水資源,全年溫度變發(fā)器上,污水沿著換熱表面呈膜狀下流,排入污水干渠。板式蒸化穩(wěn)定,是目前主要被利用的低位冷熱源。城市污水管道系統(tǒng)埋發(fā)器每月采用高壓水沖洗方式進(jìn)行物理清洗,每半年至一年進(jìn)行深一般不小于0.3m,冷令、熱能損失較小,污水溫度常年在10℃-化學(xué)清洗“。20℃左右徘徊,且流量較大,是一種可再生能源。污水源熱泵技日本年降雨量較多,制造業(yè)高度發(fā)達(dá),1950年左右就開始開術(shù)可提取這種清潔能源,用于單棟建筑物,甚至是較大建筑區(qū)域污水處理項(xiàng)目。日本傳統(tǒng)自然資源相對(duì)匱乏,政府引導(dǎo)多方的供熱、供冷。若大力發(fā)展污水源熱泵技術(shù),使污水中大量的低力量投入污水熱能利用領(lǐng)域。東京當(dāng)局自1987年開始實(shí)施城品位能源得到合理利用,節(jié)約的電量、化石燃料將是宏觀的,可把市中污水熱能利用計(jì)劃3,供熱總量、供冷總量分別為8.94MW城市污水發(fā)展為新型清潔資源和11.64MW,使日本成為較早使用污水源熱泵技術(shù)的國(guó)家61國(guó)外典型污水源熱泵系統(tǒng)工程期間,日本開發(fā)研制了污水工況下的自動(dòng)清污過濾器,克服了污北歐國(guó)家地域寒冷,冬季采暖、熱水供應(yīng)能耗較高,特別重視水源熱泵技術(shù)中城市原生污水堵塞的關(guān)鍵問題,提出了針對(duì)當(dāng)利用城市污水低位熱能緩解能源消耗壓力。1981年,全世界首個(gè)地污水水質(zhì)具體情況的取水及換熱技術(shù),在國(guó)際領(lǐng)域處于領(lǐng)先污水源熱泵供熱系統(tǒng)在瑞典首都斯德哥爾摩的西部小鎮(zhèn)塞勒投地位入運(yùn)營(yíng),設(shè)計(jì)供熱容量為3.3MW1。從污水提取及換熱方式角以瑞典、挪威為代表的北歐國(guó)家大規(guī)模建設(shè)了大型的污水源度來看,經(jīng)過格柵過濾后的污水以直接噴淋的方式淋灑在污水源熱泵站,由于是地處寒冷地帶,主要以城市區(qū)域供熱為主,供熱容熱泵機(jī)組的水平式管束蒸發(fā)器上,熱泵機(jī)組蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)直接與量處于絕對(duì)領(lǐng)先地位。其取水側(cè)一般不使用中介水系統(tǒng),而且采城市污水換熱2。隨后,瑞典將其作為重要的市政基礎(chǔ)供熱設(shè)施用直接提取的方式,避免了中間過程污水低位熱能的損失,使污大規(guī)模推廣,大型污水源熱泵站相繼建成并投入運(yùn)行,在城市中水低位熱能得到最大化的利用。日本的研究重點(diǎn)主要是就城市主要展開區(qū)域供熱。截止到1986年,瑞典利用城市污水及工業(yè)低位熱能原生污水換熱過程和容易堵塞的特性,著重研制開發(fā)了廢水的污水源熱泵系統(tǒng)的總?cè)萘恳呀?jīng)超過500MW,處于世界領(lǐng)自動(dòng)化旋篩與清污過濾器。并且實(shí)現(xiàn)了污水換熱器的自動(dòng)換向先地位凊洗功能,使污水中由于雜質(zhì)沉積在換熱器表面產(chǎn)生污垢熱阻帶198σ年,挪威奧斯陸開始建設(shè)以城市原生污水為低溫?zé)嵩吹膩頁Q熱器總傳熱系數(shù)降低的問題得到緩解,提高了其換熱的熱泵站,該熱泵站于1983年投入運(yùn)營(yíng),設(shè)計(jì)負(fù)荷約為8MW~效率?。9MW3。從污水干渠引入沉淀池的混合污水,經(jīng)沉淀池一次處2國(guó)內(nèi)典型污水源熱泵系統(tǒng)工程在診斷過程中發(fā)現(xiàn)一些問題。個(gè)別投訴采暖狀況不佳的住戶存管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)11號(hào)、12號(hào)樓接法容易引起水力失調(diào),建議停暖后對(duì)在入戶過濾器堵塞現(xiàn)象,建議物業(yè)加大清洗力度;小區(qū)管網(wǎng)存在該部分管道進(jìn)行改造,12號(hào)樓單獨(dú)供熱。嚴(yán)重的水力失調(diào)現(xiàn)象,經(jīng)過調(diào)整末端用戶流量增大1倍,采暖效參考文獻(xiàn)果大為改善;由于小區(qū)存在較大地形高差,運(yùn)行人員將系統(tǒng)定壓[1]冬季采暖期居民室內(nèi)空氣溫度測(cè)定方法Z]點(diǎn)設(shè)置較低,導(dǎo)致高處建筑供熱效果不佳,經(jīng)過計(jì)算將定壓點(diǎn)提「2]JGJ142-2004,地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程S高到0.32MPa,效果有所改善,建議停暖后將系統(tǒng)進(jìn)行隔離;小區(qū)[3]CJJ34—-200,瑊堿鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范S]The fault diagnosis of heating system in Yongtai districtAbstract Combining with the heating conditions in Yongtai District, from the indoor temperature, flow rate, topographic elevation and other as-pects, this paper made diagnostic tests to the heating system of the district, according its test results, proposed the improvement measures of dis-rict heating system, through the adjustment and transformation pointed out that the district heating effect greatly improvedKey words: heating system, indoor temperature, flow rate, heating effect第42卷第7期1382016年3月山西建筑國(guó)內(nèi)受諸多因素限制,污水源熱泵技術(shù)應(yīng)用推廣較晚,目前主87W/(m·K)-116W/(m·K),銅的導(dǎo)熱系數(shù)為302W/(m·K)要以實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)例相結(jié)合的方式進(jìn)行探索。2000年,北京工業(yè)396W/(m·K),即使是厚度只有1mm的污垢也足以降低換熱設(shè)大學(xué)以北京市高碑店污水處理廠出水為低溫冷熱源,采取沉浸備整體的傳熱系數(shù)。污水在換熱管表面結(jié)垢,會(huì)使過流面積減少式的取熱、排熱方式,即將蒸發(fā)器(冬季工況)或冷凝器(夏季工沿程阻力增大,降低了水泵流量,反過來又促進(jìn)污垢生長(zhǎng),從而惡況)直接沉浸在污水池中,對(duì)250m2的生產(chǎn)車間進(jìn)行供熱、供冷實(shí)性循環(huán)驗(yàn)研究,除去排除設(shè)備故障、測(cè)試系統(tǒng)故障耗費(fèi)時(shí)間,冬季工況實(shí)4結(jié)語驗(yàn)累計(jì)運(yùn)行約50d,污水水溫為13.5℃~16℃,外界環(huán)境溫度為我國(guó)的污水源熱泵工程發(fā)展迅速,但由于起步較晚,相對(duì)于工14℃-5℃;夏季工況實(shí)驗(yàn)累計(jì)運(yùn)行49d,污水水溫為22℃-程實(shí)際,理論研究具有明顯的滯后性抑制污垢增長(zhǎng)的方式大多以4℃,外界環(huán)境溫度約為32℃~45℃,冬、夏季工況供熱量、制增加循環(huán)泵能耗為代價(jià),粗放的増大流速。雖然工程應(yīng)用面積據(jù)冷量分別為32kW-40kW,30kW-38kW,蒸發(fā)器、冷凝換熱面估算在2012年已有50萬m2,但針對(duì)污水導(dǎo)致的堵塞、結(jié)垢等難積為11m2,傳熱系數(shù)約為1300w/(m2·℃),是我國(guó)較早進(jìn)行的題的重大、實(shí)質(zhì)性進(jìn)展較少,而且國(guó)外核心專利技術(shù)難以引進(jìn)或引城市污水源熱泵系統(tǒng)工程試驗(yàn)。進(jìn)成本太高,國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)的污水源熱泵工程不得不放棄直接換哈爾濱工業(yè)大學(xué)自行設(shè)計(jì)了當(dāng)?shù)啬成虡I(yè)綜合樓供熱供冷系熱方式,轉(zhuǎn)而采用間接換熱技術(shù),增加了取熱時(shí)熱量的散失,對(duì)技統(tǒng)該系統(tǒng)將距離實(shí)際工程80m左右的污水干渠分支中的城市污術(shù)難題做出讓步和妥協(xié)水作為冷熱源,冬、夏季污水溫度分別為14℃-16℃,16℃~推廣污水源熱泵技術(shù)應(yīng)因地制宜,結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況,把握好22℃,屬于含中介水系統(tǒng)的原生污水源熱泵系統(tǒng),機(jī)組制熱制冷以下四個(gè)原則:排出可利用低溫余熱污水的地點(diǎn)不宜離用戶需求容量大約為1800w,冬季運(yùn)行工況費(fèi)用較傳統(tǒng)集中供熱費(fèi)用減側(cè)用能地點(diǎn)太遠(yuǎn)2;排出可利用低溫余熱污水的時(shí)間應(yīng)與用戶需少約40%。系統(tǒng)內(nèi)采用其研制的污水處理設(shè)備,可將污水中較大求側(cè)用能時(shí)間相一致:排出可利用低位熱能污水的熱量應(yīng)基本滿尺寸的固相物質(zhì)清除。足用戶需求側(cè)用能量;若排出可利用低溫余熱污水的溫度約在3污水源熱泵系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)30℃~50℃區(qū)間內(nèi),可選用較簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的換熱器直接換熱的方式開發(fā)利用城市低位污水冷熱能是從質(zhì)的角度出發(fā),借助壓縮回收余熱;若溫度低于30℃,多數(shù)情況時(shí),采用熱泵或換熱器與熱機(jī),以消耗相對(duì)少量高品位電能為代價(jià),夏季工況將室內(nèi)熱量轉(zhuǎn)移泵相結(jié)合的方式回收余熱,是比較合理的方案。至城市污水中,降低室溫;冬季工況將儲(chǔ)存在污水中難以直接利用參考文獻(xiàn)的低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)移至供熱管網(wǎng),供給用戶[] Lindstrom H O. Experiences with a 3. 3 MW heat pump using與采用地下水為冷熱源的熱泵系統(tǒng)不同,污水源熱泵無需打sewage water as heat source J ] Journal of Heat Recovery Sys井作業(yè),不僅節(jié)省了打井投資費(fèi)用,而且節(jié)省了由于抽水引起的水tems,1985,5(1):33-38泵運(yùn)行能耗,避免了地下水回灌堵塞問題;與以空氣為冷熱源的傳「2]馬最良,姚楊,趙麗瑩.污水源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用前景[J]統(tǒng)熱泵相比,城市污水源熱泵冬季工況取水側(cè)蒸發(fā)器不與環(huán)境空中國(guó)給水排水,2003,19(7):41-43氣接觸,不會(huì)結(jié)霜,且城市污水的水溫波動(dòng)不像室外環(huán)境空氣溫度[3] Syein erik pedersen, Jorn Stene.18 MW heat pump system in變化那么大,熱泵性能相對(duì)穩(wěn)定,一般來說,熱泵冬季工況COP及Norway utilizes untreated sewage as heat source[ J].IEA Heat夏季工況EER約為3.5~4.5。Pump Centre Newsletter, 2006, 24(4): 37-38城市污水是排入污水管網(wǎng)中工業(yè)污水、生活污水以及城市降[4]吳榮華,孫德興,張成虎,等,城市污水源熱泵的應(yīng)用與研究雨徑流的混合水體,各國(guó)家、地區(qū)水體水量、水質(zhì)具有復(fù)雜性和差現(xiàn)狀J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,38(8):1326-1329異性特點(diǎn),不僅含有較大的污物,也含有溶解性化合物與懸浮固體[5]周文忠,李建興,涂光備.污水源熱泵系統(tǒng)和污水冷熱能利等,經(jīng)常致使實(shí)際工程中污水源熱泵系統(tǒng)管路,尤其是換熱設(shè)備容用前景分析J].暖通空調(diào),2004,34(8):25-29易堵塞,且換熱器表面容易岀現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象,使熱泵系統(tǒng)不易維持正「6] Funamiz n, lida m, Sakakura y. Reuse of heat energy常運(yùn)行,我國(guó)污水源熱泵技術(shù)推廣的主要阻力就是由污水水質(zhì)引waste water: implementation examples in Japan[ J ] .Water起的上述問題。污垢的導(dǎo)熱系數(shù)大約是制造換熱器金屬導(dǎo)熱系數(shù)ence and Technology, 2001, 43(10):277-286的數(shù)百分之一,例如:碳酸鹽水垢的導(dǎo)熱系數(shù)為「η]張吉禮,馬良棟.污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)污水側(cè)取水、除污和0.6W/(m·K)~5.8W/(m·K),混合污垢的導(dǎo)熱系數(shù)為換熱技術(shù)研究進(jìn)展[J].暖通空調(diào),2009,39(7):41-470.8W/(m·K)-2.3w/(m·K),含油水垢的導(dǎo)熱系數(shù)為[8]馮彥剛,城市污水資源化的研究[D.北京:北京工業(yè)大學(xué)0.12W/(m·K)~1.17W/(m·K),黃銅的導(dǎo)熱系數(shù)為2002The sewage-source heat pump technology applicationZhang YongqingBeijing Architecture University, Beijing 100044, ChinaAbstract: This paper introduced the typical sewage-source heat pump system engineering at home and abroad, analyzed the advantages and dis-dvantages of sewage-source heat pump system, and elaborated four principles promotion of sewage-source heat pump technology, conducive tothe popularization and application and continuous development of the technology in our country.