图文简析污水源热泵系统及应用

热泵是以消耗一部分能源（电能或高温热能）为驱动，使热能从低温热源向高温热源传递的装置。

根据外部热源不同，可以将热泵分为空气源热泵、地源热泵、太阳能热泵。地源热泵分类如下：

污水源热泵系统原理

冬季通过污水专用换热器中介水从污水中换取大量热量，带有热量的中介水进入蒸发器中热量被制冷剂吸收，中介水通过循环泵动力的在蒸发器和换热器之间循环。在蒸发器中制冷剂吸收了中介水的热量，发生相变——由液体变成气体吸收了大量的热量（80%的能量）；制冷剂气体通过压缩机的压缩，使制冷剂变成高压气体，这时压缩机消耗少量的电能（20%的能量），高压气体在冷凝器中冷凝释放热量（100%的能量），制冷剂变为液体，通过节流机构的节流、降压后回到蒸发器中，再次蒸发循环；热量（100%的能量）全部被系统水吸收，用于采暖和生活热水用户需求。夏季制冷与冬季循环正好相反，将室内的热量通过热泵机组和换热器转移到污水中，消耗少量电能，同时获得免费生活热水。

系统投资运营比较

10万平米初投资列表（本比较为典型方式比较，仅供参考） 　　

序号	空调类型	热（冷）源设备	其他费用	合计（万元）	功能
1	污水源热泵系统	600	400	1000	采暖+制冷+生活用水
2	地下水源热泵系统	480	600	1080	采暖+制冷+生活用水
3	热网+水冷机组	420	800	1220	采暖+制冷
4	土壤源热泵	480	800	1280	采暖+制冷+生活用水
5	直燃机	700	650	1350	采暖+制冷
6	燃煤+水冷机组	900	500	1400	采暖+制冷

10万平米运行费用列表 　　

序号	空调类	采暖费（120天）	空调费（120天）	全年合计（万元）	备注
1	污水源热泵系统	156	110	266	0.8元/度
2	地下水源热泵系统	167	116	283	0.8元/度
3	土壤源热泵	168	140	308	0.8元/度
4	直燃机	238	178	416	2.1元/立方
5	热网+水冷机组	255	189	444	0.8元/度
6	燃煤+水冷机组	344	200	544	0.8元/度

污水源系统前端

污水端：自干渠引水至污水泵坑，而后由污水泵提取至换热器里与中介水通过换热板进行换热。

中介水循环：与污水换热后的中介水进入主机蒸发器/冷凝器，为主机工作提供/吸取热量。

系统水端：经过主机做功后的系统水进入末端进行制热/制冷。

污水源系统设备组成

1.热泵主机

2.换热器

离心换热器：换热介质纯逆流、湍流换热形式，30mm宽旋转流道防堵防腐效果显著，流道无流动死角或折返，压力损失小。

宽流道换热器：换热介质平流状态，逆向和同向混合换热形式，180°折返方式。不足：换热系数偏低、防堵性能差，污杂物容易在换向处堆积，局部阻力偏大，致使水泵耗电大。

两种换热器内部结构

在宽流道污水换热器中，两种换热介质（中介水与污水）借助水泵的驱动，始终以反向相对流动，而且一种换热介质温度是延流动方向升高，另一种换热介质温度延流动的方向降低。

3.防阻机

特点：采用防阻机形式，污水直接进入主机，系统能效比略高；

缺陷：防阻机属于过滤装置，滤网缝隙小，在实际运行中易堵塞，常发生滤网爆裂情况，维修频繁、难度大。

设计前提与要点

1.污水测算

污水水温：水温的测定时间为每年的最热月、最冷月，分别测算污水最高水温、最低水温；每次测算持续时间不小于二周，每周3~4天，每天4次。

污水流量：污水流量测算与水温测算同时进行，并需在污水枯水期间进行流量测算。

污水与项目建筑距离：污水引水管道一般填埋地下，污水与项目距离影响工程实施造价，一般距离小于2000米为宜。

污水水质测定：水质直接影响换热设备运行工况。

城市污水水温相对较高且随季节变化幅度较小，通常在10℃以内，具有冬暖夏凉的冷热特点，温度全年在10-25℃之间，适合暖通空调冬夏两用，供暖时水温较地下水温高3-5℃，制冷时较空气温度低10-15℃。

2.取排水口选择

污水取水位置的选择是否恰当直接影响取水的水量、安全可靠性，取水设施投资、施工等，选择取水位置注意一下事项：

1）弯曲的干管段，取水点宜设在拐弯处的下游处；

2）在顺直的干管段，取水点应设在流速大、水为较深的地点；

3）在干管交汇处，取水点应离交汇点足够的距离；

4）取水口位于排水口的上游，在确定取水口与排水口距离时，应确保排水不会回溯到取水口。日本的文献将热电厂冷却水取水口与排水口最小间距L规定为：L=20Q，Q―取排水量，m³/h；

按找规定最小间距比较短，实际污水取排水口间距在50m左右为佳；

热泵系统设备工作流程：

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