首經(jīng)貿(mào)大學污水源熱泵熱水方案.docxVIP

首都經(jīng)貿(mào)大學洗浴用污水余熱回收工程方案建議書項目名稱： 首都經(jīng)貿(mào)大學洗浴余熱回收項目 編制單位： 北京太德恒瑞科技發(fā)展有限公司編制日期： 2011年10月09日目 錄首都經(jīng)貿(mào)大學浴池熱回收項目分析3前言 ： 污水源熱泵原理特性 5第一部分 ：項目依據(jù)設(shè)計方案 6第二部分： 工程報價8第三部分 ：建設(shè)污水源熱泵的意義9首都經(jīng)貿(mào)大學浴池熱回收項目分析為實現(xiàn)經(jīng)濟社會發(fā)展目標，踐行低碳環(huán)保、構(gòu)造節(jié)約型社會，國家能源部提出了在“十一五”末期，能源供應(yīng)基本滿足國民經(jīng)濟和社會發(fā)展需求，能源節(jié)約需取得明顯成效，能源效率需得到明顯提高，結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，技術(shù)取得實質(zhì)進步，經(jīng)濟效益和市場競爭力顯著提高，與社會主義市場經(jīng)濟體制相適應(yīng)的能源宏觀調(diào)控、市場監(jiān)管、法律法規(guī)、預(yù)警應(yīng)急體系和機制得到逐步完善，能源與經(jīng)濟、社會、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。在一次能源日趨緊缺的今天，要達到這一目標，需要每個人的支持與努力。在此條件下，對原有能源的再利用將會是社會能源管理的重中之重。生活中有很多的能源都被我們無意中的浪費掉了，例如：市政的污水，洗浴中心或?qū)W校澡堂的洗浴用熱水，電廠的冷卻水等，在這些污水中，雖然不可以直接使用，但通過適當?shù)亩翁幚?，提取水中的余熱，進行再次利用。本方案的設(shè)計，利用熱泵原理進行余熱回收，把學生浴室的污水經(jīng)過過濾、儲存、回收熱量等工序后，進一步利用，污水中的熱量通過熱泵帶走進行洗浴用熱水的補充，污水經(jīng)過過濾等處理可以儲存起來當中水用，進一步實現(xiàn)廢熱與廢水的二次利用，達到一個高效、創(chuàng)新、節(jié)能、環(huán)保的新平臺，為實現(xiàn)綠色校園，節(jié)能校園，低碳校園做出應(yīng)有的貢獻。下面我們將就本方案的設(shè)計及系統(tǒng)做一個全面的介紹及分析。本方案的設(shè)計系統(tǒng)圖1、熱能回收技術(shù)余熱回收是本系統(tǒng)的主要設(shè)備之一，它是通過將洗浴落地水通過管網(wǎng)收集到水池，再利用熱回收機組在滿足熱回收基本要求的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)高、中、低三級回收、高精度溫控的專用機組。利用熱泵做工，從洗浴落地水中吸取大部分的熱量釋放到一次水箱中。設(shè)備效率是1:4，就是輸入1度電產(chǎn)生最少4度電的熱量。2、中水處理技術(shù)本方案中水處理系統(tǒng)，在使用場所就解決了洗浴污水的處理問題，減少了向市政管網(wǎng)排污的壓力，每噸洗浴水可提取中水800升，在實現(xiàn)經(jīng)濟效益體內(nèi)循環(huán)，重復利用的價值外，實現(xiàn)了減污排放的社會效益。 3、全自動智能化控制本方案設(shè)備完全自動化控制，熱泵機組由美的提供，控制系統(tǒng)完全智能化，降低工程后期的人工維護。本系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)洗浴系統(tǒng)的優(yōu)點：1、本洗浴系統(tǒng)使人們自覺地進入到資源節(jié)省的狀態(tài)，可減少用水50%。2. 通過水處理，可制中水80%以上。因此與普通洗浴相比可節(jié)水90% 3，本洗浴系統(tǒng)由于洗浴能量消耗標準發(fā)生變化（即洗浴落地水能量循環(huán)利用）所以可以實現(xiàn)100%的熱量來源于太陽能和空氣能，但洗浴落地水能量循環(huán)利用過程需要消耗落地水循環(huán)能量的20%電能，因此使節(jié)能80%變成現(xiàn)實水是地球上一切生命賴以生存的基礎(chǔ)，人類生產(chǎn)活動和生活活動中不可缺少的重要物質(zhì)，是不可替代的重要自然資源。自從20世紀60年代以來，世界上許多國家和地區(qū)相繼出現(xiàn)了以水資源緊缺和水污染加劇為主要標志的“水危機”。我國屬于世界上最缺水的13個國家之一，很多水域受到不同程度的污染，水資源時空分布也很不均衡，水資源短缺已成為制約我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。我國目前的600多個城市中，400多個是缺水城市。缺水迫使我們要高效地和重復地利用水資源，實現(xiàn)污水的資源化是有效解決水危機的重要措施.前言：污水源熱泵原理特性所謂污水源熱泵，主要是以城市污水做為提取和儲存能量的冷熱源，借助熱泵機組系統(tǒng)內(nèi)部制冷劑的物態(tài)循環(huán)變化，消耗少量的電能，從而達到制冷制暖效果的一種創(chuàng)新技術(shù)。與其他熱源相比，污水源熱泵的技術(shù)關(guān)鍵和難點在于防堵塞、防污染、與防腐蝕。原理：污水源熱泵的主要工作原理是借助污水源熱泵壓縮機系統(tǒng)，消耗少量電能，在冬季把存于水中的低位熱能“提取”出來，為用戶供熱，夏季則把室內(nèi)的熱量“提取”出來，釋放到水中，從而降低室溫，達到制冷的效果。其能量流動是利用熱泵機組所消耗能量（電能）吸取的全部熱能（即電能+吸收的熱能）一起排輸至高溫熱源，而起所消耗能量作用的是使介質(zhì)壓縮至高溫高壓狀態(tài)，從而達到吸收低溫熱源中熱能的作用。 污水源熱泵系統(tǒng)由通過水源水管路和冷熱水管路的水源系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)、末端系統(tǒng)等部分相連接組成。根據(jù)原生污水是否直接進熱泵機組蒸發(fā)器或者冷凝器可以將該系統(tǒng)分為直接利用和間接利用兩種方式。直接利用方式是指將污水中的熱量通過熱泵回收后輸送到采暖空調(diào)建筑物；間接利用方式是指污水先通過熱交換器進行熱交換后，再把污水中的熱量通過熱泵進行回收輸送到采暖空調(diào)建筑物。與其他供熱材料相比，污水源熱泵具備的優(yōu)勢表現(xiàn)為： 與燃煤、燃氣、然油等鍋爐房系統(tǒng)相比，我國年污水排放量達464億m3，可節(jié)省用煤量0.33億噸，以全國年總能耗30億噸標煤計算，達到了1.1%，若按暖通空調(diào)的一次能源消耗量10億噸標煤計算，達3.3%。同時每年可減少排放量達72萬噸。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，15萬平方米供冷、供熱、以及供生活熱水，年可節(jié)約標煤1萬噸，減排二氧化硫300噸、煙量2200萬立方米、顆粒物6400噸，年少排爐渣2800噸、廢水600噸。 另外，污水源熱泵系統(tǒng)將污水熱能連同熱泵機組本身產(chǎn)生熱能一并轉(zhuǎn)移到室內(nèi),能效比高達4.5-6.0,能源利用率是電采暖的3-4倍, 污水源熱泵與空氣源熱泵相比,夏季冷凝溫度低,冬季蒸發(fā)溫度高, 能效比和性能系數(shù)大大提高,而運行工況穩(wěn)定,比傳統(tǒng)中央空調(diào)節(jié)省30-40的運行費用。且污水源熱泵技術(shù)系統(tǒng)無需設(shè)冷卻塔,利用的是城市原生污水，節(jié)約了大量水資源的同時又開發(fā)創(chuàng)造出新的清潔型新能源。第一部分 項目依據(jù)及設(shè)計方案1、工程項目實施依據(jù) 在浴室內(nèi)部的基礎(chǔ)建設(shè)中考慮利于落地水回收的統(tǒng)一循環(huán)渠道，盡量縮短落地水排放距離，減少熱損。人們的洗浴水溫在40，洗浴結(jié)束時水溫在30，從維護人類生態(tài)環(huán)境的角度出發(fā)“10洗浴”將成為一個洗浴能量消耗標準。系統(tǒng)第一制熱能源為太陽能和空氣能熱泵，自來水通過太陽能集熱系統(tǒng)或空氣能將水加熱，再將使用與回收利用串聯(lián)起來。被加熱水的溫升不再是從自來水原始溫度開始加熱。本系統(tǒng)采用水源熱泵，將洗浴后的26-35 C的落地水進行熱能回收，把洗浴落地水降至7 C以下排入中水處理系統(tǒng)，將26-35 C的落地水下降到7 C所獲得的溫差能量為21-28 C，熱回收機組從落地水中提取23度溫差熱能，相當于每噸落地水可提取27kwh的熱能。加到自來水上使其變成溫水，再用太陽能集熱器對溫水進行加熱。上述制熱和余熱回收均采用熱能回收技術(shù)進行換能取熱。熱能回收技術(shù)的關(guān)鍵是吸收不易利用的低品位熱能經(jīng)工質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位熱能。耗用1度電能產(chǎn)生4倍效能。本機組不僅具有運行費用低、節(jié)約能源、環(huán)保無污染的特點，在操作上我們又引進了全套電腦自控設(shè)備，操作高度智能化，可手動遙控控制，可電腦控制。節(jié)省人力物力，無須專人全天后看守,減少大量費用，使用更經(jīng)濟。 1 、高效節(jié)能： 以洗浴后的廢水作為能源，一年四季不受溫度的影響，由于是吸收水體中的熱能，大大減少了電能的消耗， 所以工作穩(wěn)定，熱泵熱水機組的能效比cop值4遠高于傳統(tǒng)制熱，投入1kw的電能，可獲得4kw左右的能量。 2 、環(huán)保安全： 此設(shè)備是以水為介質(zhì)，系統(tǒng)運行無燃燒過程，無污染排放物，水源水循環(huán)封閉利用，不會造成水源污染。電器控制全部智能化，絕對安全。3 、占地面積小： 機組體積小，節(jié)省了建筑場地。本設(shè)計采用目前最為節(jié)約的且無污染的熱泵式熱能回收器，利用洗浴落地水余熱作為補充能源。2、工程概況及涉及范圍:該項目位于北京市豐臺區(qū)，建筑功能為學生浴室，原有太陽能熱水工程70噸以及輔助燃氣鍋爐，現(xiàn)就客戶存在熱水供水不足的問題，提出節(jié)能改造方案，以滿足客戶正常用水需求。初步設(shè)定本設(shè)計方案需解決客戶用水不足的問題，經(jīng)綜合考慮，在現(xiàn)采用空氣源加污水源熱泵，提供熱水為50恒溫熱水130噸，利用中水處理系統(tǒng)進行水資源再利用，以滿足客戶每日最大用水需求。本方案設(shè)計主要為污水源熱泵系統(tǒng)3、氣象參數(shù):城市 夏季平均溫度 年平均溫度 冬季平均溫度 地面水溫度 地下水溫度北京 26.1 11.8 -3.7 4 10 4、設(shè)計依據(jù)：1.給排水設(shè)計手冊中國建筑工業(yè)出版社，1988年第一版。2.建筑給水排水設(shè)計規(guī)范GB 50015-20033.工業(yè)管道工程施工及驗收規(guī)范GBJ50235974.安裝工程質(zhì)量檢驗評定手冊1990年第一版。5.管道工程安裝手冊1987年第一版。5、設(shè)備選型 1）、 本工程考慮選用污水源熱泵10匹機3臺，結(jié)合空氣源熱泵RSJ900/MS-820兩臺，以滿足浴室熱水需求。 2）、工程增加30噸加熱水箱一臺，作為設(shè)備加熱用儲水箱，以滿足機組運行及浴室正常用水。 3）、控制系統(tǒng)采用美的控制，實現(xiàn)整個系統(tǒng)全自動控制，節(jié)約人力，方便各工種在短時間內(nèi)掌握操作技巧。第二部分 工 程 報 價污水源加空氣源系統(tǒng)報價清單序號設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量單位單價/元合價/元備注1空氣能機組（中溫循環(huán)系列）RSJ900/MS-8202臺1150002300002水箱30噸1項75000750003機組配電國標件1項600060004控制系統(tǒng)美的控制1套450045005機組循環(huán)泵南方特種2臺45009000一備一用6污水源熱泵3臺450001350007控制系統(tǒng)國標件1套450045008機組配電國標件1項480048009機組循環(huán)泵南方特種2臺45009000一備一用10其他配套附屬設(shè)備1項2500250011總系統(tǒng)設(shè)備基礎(chǔ)主機基礎(chǔ)及水箱、水泵基礎(chǔ)1項8000800012總系統(tǒng) 電線電纜國標件1項126001260013管道材料及其他材料國標件1項205002050014安裝人工費1項225002250015運輸及吊裝費用1項4000400016設(shè)備及安裝小計（元）1+2+3+4+15547900第三部分 建設(shè)污水源熱泵的意義一、建設(shè)意義（1）緩解能源消耗緊張：在全國建筑能耗占總能耗的很大比例，而在建筑能耗中暖通空調(diào)的能耗更是占有舉足輕重的位置，預(yù)測2020年我國暖通空調(diào)能耗量將達到10億噸標煤，占總能耗的30%以上。開發(fā)利用低位可再生潔凈能源是暖通空調(diào)能源消耗的新模式?？稍偕郧鍧嵞茉窗ㄌ柲?、風能、水能、生物質(zhì)能、地熱能和工業(yè)余熱、城市廢熱等等，相對其他類型的冷熱源，城市污水具有獨特優(yōu)勢，是一種理想的低位冷熱源。利用污水作為冷熱源對建筑進行采暖空調(diào)可以直接減少其他短缺能源的消耗，同時還可以達到廢物利用的目的，是資源再生利用，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，建設(shè)節(jié)約型社會，友好環(huán)境的重要措施。目前滿液式熱泵機組在蒸發(fā)器進水溫度1以上時，機組制熱性能系數(shù)也在4以上，以火力發(fā)電效率0.33計算，熱泵機組的一次能源利用率大于1.33。而效率較高的集中供熱系統(tǒng)（燃煤或燃氣）一次能源利用率也僅在0.65-0.9之間。因此熱泵系統(tǒng)節(jié)能量達50%。（2）保護、友好環(huán)境：我國能源消耗中，煤占70%以上，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)下，暖通空調(diào)用能是大氣污染的主要因素之一。在全球空氣污染最嚴重的10個城市中，中國占有5個，包括北京、上海、沈陽、西安和廣州，北京冬季供暖期中（總懸浮顆粒物）、等嚴重超標。資料表明，70%的、90%的、60%的和85%的礦物燃料生成的來自燃煤，暖通空調(diào)引起的污染物排放量占總排放量的15%以上。燃煤排放引起的酸雨污染已擴展全國整個面積的30%-40%，造成的經(jīng)濟損失接近國民生產(chǎn)總值的2%。另外，全球等溫室氣體的排放給人類帶來重大損失，全球溫暖化的經(jīng)濟成本是全球經(jīng)濟總產(chǎn)值（GWP）的10%20%。暖通空調(diào)的能源消耗給環(huán)境帶來了巨大壓力。（3）有顯著經(jīng)濟效益：利用污水源熱泵系統(tǒng)供暖空調(diào)除具有重要的節(jié)能、環(huán)保意義以外，同時具有巨大的經(jīng)濟效益。由于熱泵系統(tǒng)的主要能源消耗為電，因此電價費用的高低直接決定了該系統(tǒng)的運行成本，目前很多區(qū)域均享受民用電價，例如哈爾濱地區(qū)、沈陽地區(qū)等，我們以民用電價0.55元/度來比較熱泵系統(tǒng)與集中供熱的運行費用。以該地區(qū)建筑面積1萬m2為例，供暖設(shè)計負荷按40w/ m2（實際發(fā)生量）計算，供熱負荷為400kW，污水源熱泵的運行費用為：供熱設(shè)計負荷熱泵制熱系數(shù)輔助能耗系數(shù)供暖平均負荷系數(shù)運行天數(shù)天運行小時數(shù)電價=40041.100.7141240.55=14.3（萬元）地區(qū)集中供熱系統(tǒng)按面積分攤費用為建筑面積19.8元/ m2。每萬m2建筑面積分攤費用為19.8萬元。因此熱泵系統(tǒng)較集中供熱系統(tǒng)每萬m2節(jié)省運行費用5.5萬元，節(jié)省率為27.7%。當然在收取19.8元/ m2的分攤費用中，集中供熱系統(tǒng)的熱力公司也含有部分經(jīng)濟利潤，單純利用熱泵的運行成本與集中供熱的分攤費用來比較有欠妥之處。但熱泵系統(tǒng)具有較大的一次能源節(jié)能潛力，從國民經(jīng)濟的角度上看，經(jīng)濟效益是非常顯著的，因為實際的火力發(fā)電成本也就0.20.3元/度，而且我國冬季供暖期間電力是過剩的。二、污水的熱能利用城市污水是一種寶貴的可再生資源，包括污水回用、污泥利用和熱能回收，其中污水熱能回收是城市污水資源化的重要組成部分之一。城市污水攜帶的熱量是城市廢熱之一，占城市廢熱排放的很大比例，據(jù)調(diào)查日本城市污水廢熱比例占40%，我國平均比例在16%左右，經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)占30%以上，隨著居民生活水平的不斷提高，該比例還會逐年大幅度增加。因此，要節(jié)能環(huán)保，要進行廢熱回收利用，城市污水是必不可少的重要的一項。另外，城市污水是通過市政污水管網(wǎng)排放至污水處理廠，即可通過污水干線分散利用，也可在污水處理廠集中利用建設(shè)熱泵站。2.1 污水特性分析城市污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是利用污水流量大，水質(zhì)穩(wěn)定，常年溫度在13至25等特點，以污水作為冷、熱源進行制冷、制熱循環(huán)的一種空調(diào)系統(tǒng)。以北京地區(qū)為例，監(jiān)測資料顯示，冬季城市污水的溫度在1220，水中蘊藏著大量的低溫熱能，是污水源熱泵空調(diào)較好的低溫熱源；夏季城市污水的溫度在2025之間，且日變幅較小，可以作為污水源熱泵空調(diào)冷凝熱量的散熱體。但是城市原生污水的水質(zhì)不能適應(yīng)現(xiàn)有的水源熱泵機組。由于污水成分很復雜，會造成換熱器表面結(jié)垢、阻塞甚至是腐蝕的現(xiàn)象。由于這些現(xiàn)象的存在。使得換熱器的傳熱效率降低。流體的流動阻力加大。降低換熱器的使用壽命。有時甚至使換熱器無法工作。在污水利用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的水質(zhì)問題是結(jié)垢、腐蝕、生物生長、淤塞和起泡，這些問題都是由污水中的污染物引起。因此針對不同材質(zhì)的換熱器為了保證污水的水質(zhì)不影響污水源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用，處理主要從以下幾個方面考慮。2.1.1控制結(jié)垢通過長時間對污水源熱泵系統(tǒng)的監(jiān)測，系統(tǒng)經(jīng)過一段時間的運行，換熱器表面會形成一層軟垢，通常的穩(wěn)定期在15 天左右，而控制軟垢的增長