污水源热泵技术在城市住宅供热系统中的应用

污水源热泵技术在城市住宅供热系统中的应用

当前，污水源热泵系统是一项新能源系统技术，也受到了国内外学者的关注，污水源热泵系

统技术的应用和推广前提及保证就是裕兴的安全节能和高效性。

2污水源热泵技术工作基本原理

污水源热泵系统主要是指一种利用洗浴废水中的低温、低位的热能性资源，主要采用的是热

泵的基本原理，主要通过少量高位的电能输入，来满足从低位热能转向高位热能的过程，即

可进行供热或是制冷性能的高效和环保，以及节能的热水供应系统技术。其系统原理及描述

如下：大量来自于人们淋浴下来的污水，一般温度在30℃左右，其含有一定的热能，在该类

污水排放之后，不仅能将该类热能带走，同时可以将超过30℃的热水合理的排放到地下，会

对土壤等自然环境造成热污染。污水源热泵的热回收系统，还能有效地提取污水中多余的热量，还可以将这些多余的热量直接的加入到新的洗浴用水中，从而可以使得热量得到循环被

利用。而被回收的热量，主要占被加热洗浴用水需求的70%左右，而污水则降低到5℃左右

后在进行排放，避免污染问题的出现。此外，洗浴产生的污水，则集中到地下污水池，可利

用专用污水换热器，在利用污水换热器中不断流动的冷媒将热量吸收到冷媒中，使温度升高，并通过热水机组的蒸发器，将热量释放给热泵系统的冷媒中，热水机组不断运行，再利用冷

凝器将冷媒中产生的热量，传递到使用的热水，产生高温洗浴类型的用水，从而满足热能循

环利用。在此循环过程中，废水从平均30℃左右，被降温至5℃左右，所提供的热量可以使

约70%废水量的洗浴水从7℃加热到37℃。

由此可见，从污水中提取的热量，理论上就可以满足洗浴用水所需热量的83%。但是一般情况，供水温度偶尔低于10℃，或由于污水池偏小、洗浴高峰污水的流失等因素的影响，实际

运行从污水提取的热量约占总热量的70%左右，其余少量不足部分热量可以采用外购热水及

辅助热源等方式补充。

3污水源热泵技术在城市住宅供热系统中的应用

3.1工程概况

本项目建筑类型为住宅，项目建筑面积为18.5万平方米，末端采用地热及散热器供暖系统。原换热站利用热电厂供给的高温热水，在换热站内采用间接连接的供热方式利用换热器换热，通过站内的循环水泵加压送至热用户。换热站改造后，将不再使用热电厂热量，并利用吸收

式热泵将低温热源（污水）的热量送至高温热源（热用户侧高温水）。整个采暖系统与热用

户之间为直接连接。此时热电厂的热源作为事故备用热源使用。

3.2技术方案

3.2.1方案论述

污水源热泵系统，是以城市污水资源作为热源，通过热泵技术将污水中的低品位热能，转换

成高品位热能对热用户进行供暖。本项目共选配2台单台制热量为4630kW的热泵机组，每

台热泵匹配7台JTHR-WLT-200-0.3/0.2-4/0型污水换热器，系统总制热量为：9260kW。

3.2.2该系统工艺流程

污水热泵系统供热工艺流程，由图1可知，污水热泵的供热空调系统，在宏观上主要是通过

三个子循环的系统而组成。首先，11.0℃左右的污水经过污水泵提升，在进入到无堵塞的高

效换热污水换热器中，方可进行放热，在一定的温差范围之内（4.4℃左右）的热量传递给清

洁水，在通过6.6℃左右的排放到下游的水源之处，从而实现了污水的循环。然后，8.8℃左

右清洁水中可经过中介泵来进行输送，利用A阀进入到热泵机组中的蒸发器来进行整体释热，在将污水中获取的整体热量传递到热泵机组中，在4.4℃左右我们需要再次的进入到污水换

热器中，进行相应的吸热，从而形成封闭循环，即中介循环。最后，40℃左右末端的系统中

的水要经过末端的泵进行输送，在通过A阀进入到热泵机组冷凝器中来进行相应的提热，热

泵机组要从低温处所以转化的热量进行吸收，再以50℃左右来进入到末端散热的设备，将所

获取的热量释放给供热的用户，最终实现末端的循环。

图1污水热泵系统供热工艺流程

3.2.3系统能效分析

此运行费用计算时间，考虑了供暖期的不同室外温度以及污水的温度的变化。冬季供暖期为174天，初、末寒期加次寒期约80天，每天运行时间为16小时，主机平均能效比COP5.1，

估算机组负荷率为80%；极寒期约94天，每天运行时间为16小时，主机平均能效比COP4.6，估算机组负荷率为80%

3.2.4节能计算

第一，燃煤锅炉的年耗煤量。锅炉主体直接消耗燃煤，燃煤供热的年耗煤量计算公式为：

式中：M锅炉—燃煤供热的年耗标煤量（t）；

R—年供热量，MW，

此处：R=9260×16×174×0.8=20624MW

η—燃煤锅炉效率及供热效率综合总和0.7；

κ—管网输送能耗0.95；

C—燃煤热值，7000kcal/㎏。

经计算：M锅炉≈6350（t）。

第二，热泵系统的年耗煤量。污水源热泵系统供热的年耗煤量计算公式为：

式中：R热泵—年耗电量，此处：R热泵=2503×0.8×16×174=5575MW

ζ—火力发电效率及电力输送效率总和，约为0.33；

κ—管网输送能耗，取0.95；

C—燃煤热值，7000kcal/㎏。

经计算：M热泵≈2185（t）。

第三，热泵系统供热最终可节省标准燃煤量及减排量。污水源热泵年节省标煤量为：6350-2185=4165（t/a）；

减少CO2排放量：4165×2.62=10914.12（t/a）；

减少SO2排放量：4165×0.0085=35.14（t/a）；

减少氮氧化物排放量：4165×0.0074=30.83（t/a）；

减排一氧化碳：4165×0.023=95.81（t/a）；

注：每吨标煤排放：二氧化碳2.62t、二氧化硫8.5㎏、氮氧化物7.4㎏、一氧化碳23kg。