污水源熱泵系統項目

一、 污水源熱泵系統工作原理

先將污水的熱量傳遞給清潔水，再由清潔水進入普通的水源熱泵機組，清潔水在污水換熱器和熱泵機組之間形成封閉循環，起中介熱量傳遞作用，我們將其稱之為“中介循環”，而污水或地表水的自身循環稱之為“污水或地表水循環”，末端系統循環水在熱泵機組與末端散熱設備之間循環則稱之為“末端循環”。

為此，污水與地表水熱泵供熱空調系統宏觀上由三個子循環系統構成，即污水循環、中介循環和末端循環，熱泵機組的內部還有一個熱泵工質（例如氟利昂）循環，即熱泵機組的工作過程，宏觀上不顯現。系統的主要設備包括污水泵、污水換熱器、中介泵、熱泵機組、末端泵。如圖所示，系統的工作過程如下：

1、污水熱泵系統供熱過程：

污水熱泵系統供熱工藝流程示意圖

（1）首先，12℃左右的污水（或地表水）經過污水泵提升，進入無堵塞高效換熱的污水換熱器進行放熱，將一定溫差范圍內（4.9℃左右）的熱量傳遞給清潔水，再以7.1℃左右排放至下游水源處，實現污水（或地表水）循環。

（2）然后，8.6℃左右的清潔水經中介泵輸送，通過A閥進入熱泵機組地蒸發器進行釋熱，將從污水那里獲取的熱量傳遞給熱泵機組，再以3.7℃左右再次進入污水換熱器進行吸熱，形成封閉循環，即中介循環。

（3）最后，40℃左右的末端系統水經末端泵輸送，通過A閥進入熱泵機組冷凝器進行提熱，將熱泵機組從低溫那里轉化來的高溫熱量吸收，再以50℃左右進入末端散熱設備將熱量釋放給建筑空間，實現末端循環。

2、污水熱泵系統制冷過程：

污水熱泵系統制冷工藝流程示意圖

（1）首先，25℃左右的污水（或地表水）經過污水泵提升，進入污水換熱器進行吸熱，從清潔水中吸收6℃左右溫差的熱量，再以31.3℃左右排放至下游水源處，實現污水（或地表水）循環。

（2）然后，29.3℃左右的清潔水經中介泵輸送，通過B閥進入熱泵機組冷凝器進行吸熱，將從系統水那里吸收的熱量傳遞給換熱器，以35.6℃左右進入污水換熱器進行放熱，形成封閉循環，即中介循環。

（3）最后，13℃左右的末端系統水經末端泵輸送，通過B閥進入熱泵機組蒸發器進行放熱，再以6℃左右進入末端散熱設備從建筑空間吸收熱量，實現末端循環。

二、 污水引退水介紹

利用排水泵站的污水提升泵站，用以安裝污水提升泵；然后按照市政施工要求在距離提升泵站較近的污水主干渠開口取水，敷設一條污水管道，管道應以3‰或5‰的坡度，將市政干渠內的部分污水，以重力流引至污水提升泵站內，用污水提升泵將污水送至機房內的污水專用換熱器中，供污水源熱泵系統提熱或散熱。

換熱后的污水要排回污水干渠，如果排回取水干渠，則退水點與取水點應距離50米以上，并在取水點的下游；也可以就近排放至其他污水渠。

外引退水示意圖

引水細部圖

污水源熱泵系統機房介紹

    污水源熱泵機房的主要設備有熱泵、污水換熱器、連接設備并提供動能的水泵、水箱等附屬設備。如下圖示意。

“流道式污水源熱泵系統”機房布置示意圖

三、污水源熱泵系統的環境影響

污水源熱泵系統的重要環節是利用污水專用換熱器提取污水中的熱量，這個過程中只有在污水取水點與退水點處，污水與外界環境接觸，而本項目的取、退水點設置在污水提升泵站。

污水提取后進入輸送管，敷設在地下，直接連接到熱泵機房的換熱器內，經過提熱后，又直接進入退水管，被送回退水點，這個過程完全是封閉的。所以機房內及輸送過程均不會對周圍環境造成任何空氣、水土等污染，也不會對居住環境造成任何破壞。下圖是已應用項目的機房內景。

四、污水源熱泵優點

由于污水源熱泵技術利用污水作為空調機組的制冷制熱的源，所以其具有以下優點：

1、屬可再生能源利用技術

污水源一般是工業產生廢水，其來源相對穩定，不受時間和季節的影響，水量也基本恒定，只要溫度合適，將是空調良好的冷熱源。只要工廠保持生產，污水的來源會很穩定。因此，污水源熱泵可稱為可再生能源的一種技術。

2、運行穩定可靠

污水源水體的溫度不受時間和季節的影響，一年四季相對穩定，其波動的范圍遠遠小于空氣的變動。是很好的熱泵熱源和空調冷源，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。

3、環境效益顯著

熱泵工作使用電能，電能本身為一種清潔的能源，但在發電時，消耗一次能源并導致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。所以節能的設備本身的污染就小。設計良好的水源熱泵機組的電力消耗，與空氣源熱泵相比，相當于減少30％以上，與電供暖相比，相當于減少70％以上。

水源熱泵技術采用的制冷劑，可以是R134A、R407C和R410A等替代工質。

水源熱泵機組的運行沒有任何污染，可以建造在居民區內，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量。

4、運行可靠，不存在污染和回灌的問題

采用水源熱泵的兩個重要問題是地下水的回灌和地表水的污染問題，而采用污水源熱泵無需回灌，只需要就近排放，而在排放之前必須做污水處理，單純做污水處理后排放會是廠家的一筆巨額費用，而如果能將處理后的水應用與空調，不僅解決了污染和回灌的問題，還將減輕廠家的經濟負擔，變向的為廠家帶來效益。

5、自動運行

水源熱泵機組由于工況穩定，所以可以設計簡單的系統，部件較少，機組運行簡單可靠，維護費用低；自動控制程度高，使用壽命長可達到15年以上。

6、一機多用

污水源熱泵可用于加熱和空調。一臺機器可以用于多種用途。一個系統可以代替原來的兩組鍋爐或空調。城市污水熱泵空調系統利用城市污水，冬天取暖，夏天排風和降溫，全年取暖來供應生活熱水，夏季空氣中可以實現一些免費的生活熱水供應，空調季節。在冬季和夏季可以雙重使用的系統，以實現三重供應。