城市污水源熱泵 1

一、課題研究的背景、目的和意義1.1我國城市污水排放及處理現狀1.2城市污水的特點1.3污水源熱泵的特點及研究的意義1.4污水源熱泵的經濟性分析1.1我國城市污水排放及處理現狀到2004年底，全國661個城市建有污水處理廠708座，處理能力為4912萬立方米/日；北京市，每天約產生300萬噸的污水，到2008年，城市污水的處理率將達到90%以上，日處理污水量達270萬m3；可供暖面積將達到2280萬m2，供冷面積將達到1100萬m2，生活熱水供應量將達到7.4萬m3/d。表12008年前北京各污水處理廠建設計劃與潛能計算結果1.2城市污水的特點冬暖夏涼全年水溫變化小和受氣候影響小污水排熱量穩(wěn)定來源充足，接入方便1.3污水源熱泵的特點及研究的意義環(huán)保效益顯著高效節(jié)能運行穩(wěn)定可靠一機多用，應用范圍廣

污水源熱泵工作原理冬季：

Q2＝Q1+Q3Q2≥4Q3夏季：

Q1＝Q2+Q3Q2≥5Q31.4污水源熱泵的經濟性分析1.4污水源熱泵的經濟性分析初投資：（水源熱泵機房）；運行費用：夏季

冬季節(jié)省地源熱泵中打井等費用，有效利用低位熱能資源；污水源熱泵的運行效率較高、費用較低，具有環(huán)保節(jié)能的重要意義。二、國內外現狀分析國外污水熱泵系統(tǒng)的應用20世紀80年代初在瑞典、挪威等北歐國家建造的一些以污水為低溫熱源的大型熱泵站相繼投入運行；瑞典斯德哥爾摩有40%的建筑物采用熱泵技術供熱，其中10%是利用污水處理廠的出水；挪威奧斯陸，第一臺污水熱泵機組已在1983年投入使用。對于約10人的住宅，采用熱泵技術回收家庭生活污水余熱可節(jié)能達50%，對于10人以上的住宅可節(jié)能達60%。國內污水熱泵系統(tǒng)的應用哈爾濱馬家溝河畔的一處600m2西餐酒吧利用污水作為熱量來源來供暖制冷；1999年北京工業(yè)大學在高碑店污水處理廠建設污水源熱泵供3000m2辦公樓采暖空調；

2004年，密云污水處理廠的2000m2辦公樓，用上了“污水空調”；2005年哈爾濱工業(yè)大學新源熱能科技有限責任公司成立，“城市原生污水源熱泵空調”；國家也出臺了相應的污水利用政策污水源熱泵污水源熱泵系統(tǒng)的原理是夏季將建筑物中的熱量轉移到污水源中，冬季將污水中的熱量提取供房間采暖。

三、污水源熱泵系統(tǒng)的原理及設計污水源熱泵系統(tǒng)節(jié)能原理系統(tǒng)制熱時：說明性能系數COP隨冷源溫度T0的升高而增大，隨T0的降低而減小。說明性能系數COP隨熱源溫度T的升高而減小，隨T的降低而增大。污水源熱泵系統(tǒng)流程圖

污水源熱泵系統(tǒng)的設計及研究污水源的條件

水量充足，水溫適度，水質適宜，供水穩(wěn)定過濾器河道取水口及排水口布置圖取水管線圖蓄水池平面及立面圖污水泵房流程圖污水源熱泵系統(tǒng)設計中應注意的問題能源的綜合利用率來評價方案的可行性，得出最優(yōu)方案，使得工程造價最低，運行費用也最低。污水源熱泵工程施工中首先要實地測試污水的水質，水溫及水量，由此確定方案中其他設備的配套使用。污水利用時，污染、腐蝕、結垢都是不可避免的問題，但是如何將此負面影響降低到最小限度就是方案設計的重點。污水利用不能對環(huán)境造成影響或二次污染，因此在污水的取排水施工過程中應該注意管道輸送的密閉性，而且管材的選擇也要防腐性強，并定期檢查。本項目為某污水源熱泵采暖空調工程，項目常年流有溫度波動較小的污水，污水資源是熱泵機組非常適合的熱源和冷源，充分利用污水資源，不僅節(jié)約大量的能源，保護環(huán)境，而且可以展示污水這一特殊可再生能源的熱泵利用技術。四、實際工程系統(tǒng)設計簡介供熱供冷系統(tǒng)方案污水提取工藝流程

1、河道取水——管道輸送——沉濾池——高效過濾處理——循環(huán)水泵——高效換熱器——管道輸送——排入河道

2、河道取水——管道輸送——沉濾池——高效過濾處理——循環(huán)水泵——高效換熱器——反沖過濾器——排入化糞池根據污水量設計采暖面積污水利用溫差為10℃，污水水量為200m3/T；這樣的污水量可以供暖面積為2400㎡左右。只能采用我公司生產的SSDR-150LD污水源熱泵機組。運行模式項目機組熱源冷源冬季采暖熱泵機組二次水—夏季空調熱泵機組—二次水冷水機組—二次水冬季生活熱水熱泵機組二次水—過度季生活熱水電鍋爐——夏季生活熱水熱泵機組冷卻水—熱交換器無錫紅旗壓力容器制造有限公司浮頭管殼式換熱器污水測溫實驗研究

污水溫度測試的必要性水源是應用水源熱泵的前提。

水源熱泵系統(tǒng)運行時對水源的要求為：水量充足，水溫適度，水質適宜，供水穩(wěn)定。污水源的水溫、水量和水質對污水源熱泵系統(tǒng)的運行更起著至關重要的作用。污水測溫實驗工具污水測溫實驗研究

結果分析與比較

高碑店污水處理廠2000－2001年冬季二級出水的水溫變化圖污水測溫實驗研究污水暴露空氣中流動，溫度的變化率大約為0.5～1.0℃/公里河道中的污水仍然是水源熱泵很好的熱源/熱匯！污水換熱器設計要求首先，滿足工藝要求，盡量減少熱量損失。其次，要求具有一定的強度，便于安裝和維護。第三，污水換熱器更重要的是要防腐蝕性能好，抗垢，清洗方便，處理量大。管殼式換熱器的選擇浮頭式換熱器的特點：整個管束可從殼體中抽出，便于清洗和檢修，采用不銹鋼材質，防腐蝕性能好。五、污水換熱器的選擇換熱器工程計算公式：管殼式換熱器中的換熱過程：管內污水——管內壁黏泥——管內壁——管外壁——二次水傳熱系數的計算：結果：故本工程選取設計平均傳熱系數650～750W/(m2·℃)，計算換熱面積