lxx城市污水源热泵设计与应用共41页文档

供热供冷系统方案
❖ 污水提取工艺流程 1、 河道取水——管道输送——沉滤池—— 高效过滤处理——循环水泵——高效换热 器——管道输送——排入河道
2、 河道取水——管道输送——沉滤池—— 高效过滤处理——循环水泵——高效换热 器——反冲过滤器——排入化粪池
❖ 污水用量设计计算 夏季污水利用温差为10℃ ，污水水量为 631m3/h ；冬季污水利用温差为5℃， 污水水量为 670m3/h ；因此污水设计量 为680m3/h
一、课题研究的背景、目的和意义
❖ 1.1 我国城市污水排放及处理现状 ❖ 1.2 城市污水的特点 ❖ 1.3 污水源热泵的特点及研究的意义 ❖ 1.4 污水源热泵的经济性分析
1.1我国城市污水排放及处理现状
❖ 到2019年底，全国661个城市建有污水处理 厂708座，处理能力为4912万立方米/日；
污水源热泵系统设计中应注意的问题
❖ 能源的综合利用率来评价方案的可行性，得出最优 方案，使得工程造价最低，运行费用也最低。
❖ 污水源热泵工程施工中首先要实地测试污水的水质， 水温及水量，由此确定方案中其他设备的配套使用。
❖ 污水利用时，污染、腐蚀、结垢都是不可避免的问 题，但是如何将此负面影响降低到最小限度就是方 案设计的重点。
污水测温实验工具
污水测温实验研究
❖ 结果分析与比较
高碑店污水处理厂2000－2019年冬季二级出水的水温变化图
国外污水热泵系统的应用
❖ 20 世纪80 年代初在瑞典、挪威等北欧国家建造的一 些以污水为低温热源的大型热泵站相继投入运行Baidu Nhomakorabea；
❖ 瑞典斯德哥尔摩有40 %的建筑物采用热泵技术供热， 其中10 %是利用污水处理厂的出水 ；
❖ 挪威奥斯陆 ，第一台污水热泵机组已在1983 年投入 使用 。
❖ 对于约10 人的住宅，采用热泵技术回收家庭生活污 水余热可节能达50 %，对于10人以上的住宅可节能 达60 %。
1.4污水源热泵的经济性分析
1.4污水源热泵的经济性分析
❖ 初投资：158.5元/m2（水源热泵机房）； ❖ 运行费用：夏季，18.4元/m2
冬季，18.9元/m2； ❖ 节省地源热泵中打井等费用，有效利用低位
热能资源；
❖ 污水源热泵的运行效率较高、费用较低，具 有环保节能的重要意义。
二、国内外现状分析
❖ 冬暖夏凉 ❖ 全年水温变化小和受气候影响小 ❖ 污水排热量稳定 ❖ 来源充足，接入方便
1.3污水源热泵的特点及研究的意义
❖ 环保效益显著 ❖ 高效节能 ❖ 运行稳定可靠 ❖ 一机多用，应用范围广
污水源热泵工作原理
❖ 冬季： Q2＝Q1+Q3 Q2≥4Q3
❖ 夏季： Q1＝Q2+Q3 Q2≥5Q3
热交换器
无锡红旗压力容器制造有限公司 浮头管壳式换热器
6万m2写字楼初投资及运行费用分析
❖ 初投资的估算：272元/m2 ； 不包括暖通系统末端设备的投资及安装费用。
❖ 年运行费用估算：50.10元/m2 。
污水测温实验研究
❖ 污水温度测试的必要性 水源是应用水源热泵的前提。
水源热泵系统运行时对水源的要求为： 水量充足，水温适度，水质适宜，供水稳定。 污水源的水温、水量和水质对污水源热泵系统 的运行更起着至关重要的作用 。
CTOP(TT0T0)2≤ 0
说明性能系数COP随热源温度 T的升高而减小，随T的降低而 增大。
污水源热泵系统流程图
污水源热泵系统的设计及研究
❖ 污水源的条件
水量充足，水温适度，水质适宜，供水稳定
❖ 过滤器
河道取水口及排水口布置图
取水管线图
蓄水池平面及立面图
污水泵房流程图
热泵机房设备平面布置图
❖ 污水利用不能对环境造成影响或二次污染，因此在 污水的取排水施工过程中应该注意管道输送的密闭 性，而且管材的选择也要防腐性强，并定期检查。
四、 实际工程系统设计简介
本项目为北京市某污水源热泵采暖空调 工程，位于北京市亦庄高新开发区。项目濒 临市区凉水河，河内常年流有温度波动较小 的污水，污水资源是热泵机组非常适合的热 源和冷源，充分利用污水资源，不仅节约大 量的能源，保护环境，而且可以展示污水这 一特殊可再生能源的热泵利用技术。
设备选型
项目 供暖 生活热水
空调
热（冷）负荷 （kW） 4585 530 530 530
6145
设备容量（kW）
5028 冬季 过度季节 夏季 1261×3＋2450×1＝
6233
机组开启台数
3台热泵机组 热泵机组 电锅炉
热泵机组冷却水 3台热泵机组 1台冷水机组
热泵机组：法国CIAT的LWP4200产品3台， 冷水机组：美国麦克维尔公司的WSC126LBH产品1台。
国内污水热泵系统的应用
❖ 哈尔滨马家沟河畔的一处600m2西餐酒吧利用污水 作为热量来源来供暖制冷；
❖ 2019年北京工业大学在高碑店污水处理厂建设污水 源热泵供3000m2办公楼采暖空调；
❖ 2019年，密云污水处理厂的2000m2办公楼，用上 了“污水空调” ；
❖ 2019年哈尔滨工业大学新源热能科技有限责任公司 成立 ，“城市原生污水源热泵空调” ；
❖ 国家也出台了相应的污水利用政策
三、 污水源热泵系统的原理及设计
❖污水源热泵 污水源热泵系统的原理是夏季
将建筑物中的热量转移到污水源中， 冬季将污水中的热量提取供房间采 暖。
污水源热泵系统节能原理
系统制热时：COP T
T T0
CTO0P(TTT0)2≥0
说明性能系数COP随冷源温度 T0的升高而增大，随T0的降低 而减小。
❖ 污水输送管道直径 污水取水采用虹吸管，管径为： 425mm 排水泵站出水管管径为：320mm
❖ 运行模式
项目 冬季采暖
夏季空调
冬季生活热水 过度季生活热水 夏季生活热水
机组 热泵机组 热泵机组 冷水机组 热泵机组
电锅炉 热泵机组
热源 二次水
— — 二次水 — 冷却水
冷源 —
二次水 二次水
— — —
❖ 北京市 ，每天约产生300万吨的污水，到 2019年，城市污水的处理率将达到90%以上， 日处理污水量达270万m3 ；
❖ 可供暖面积将达到2280万m2 ，供冷面积将 达到1100万m2，生活热水供应量将达到7.4 万m3/d 。
表1 2019年前北京各污水处理厂建设计划与 潜能计算结果
1.2城市污水的特点