直接式污水源热泵系统
污水源热泵
2、运行成本低
现以某工程实例来分析城市污水热泵的技术经 济效益情况。某工程可能获得的能源形式包括： （1）电热辐射供暖；（2）电热锅炉方式；（3） 污水源热泵系统方式；（4）空气源热泵系统方 式；（5）燃气壁挂采暖炉。
该项目总建筑面积150000平方米，污水源热泵 机组制热时cop值取4 。供暖季为从11月15日到 次年的3月15日(共计120天) 。使用城市污水源 热泵时该项目单位面积供暖运行成本为：(单位 面积热指标×负荷系数×天数×24÷效率)×单 位能源价格 =(65÷1000×0.66×120×24÷4)×0.56=17.0元/ 平方，与其它供暖方式运行费用对比如下：
上，数量巨大，据《2005年国民经济和社会发展统计公 报》显示：我国2005年全年城市污水排放量达359.52亿 立方米，城市污水处理率达48.4％。
(2)城市污水水温相对较高且其随季节变化幅度 较小。通常在10℃以内，具有冬暖夏凉的特点，温度全
年在10—25℃之间，适合暖通空调冬夏两季制热及制冷 双工况运行，供暖时水温较地下水温高3—5℃，制冷时 较空气温度低10—15℃。
结
束
几种供热方式运行费用对比 电力驱动方式 项目 热泵 电热锅炉 空气源热泵 污水源热泵 热指标KW/㎡ 热效率W/W 电或燃气价格 单位面积运行成本（元/平方） 运行费（万元） 65 2.5 0.56 27.2 408 65 4 0.56 17.0 255 65 0.95 0.56 72 1080 65 1.0 0.56 68 1020 65 0.8 1.7元/立方 29.5 442 电热辐射 燃气壁炉 燃气采暖
(5)城市污水处理量大。在市区内既可分散性小规模
应用，也可建设大型热泵站，系统机组装机容量可在 100kW-2000kW之间，甚至更大。开发利用城市污水作 为热泵冷热源为建筑物供暖空调不仅具有节能环保效益， 而且符合生态建筑的发展趋势。
污水源热泵系统污水水质与换热器材质的选择
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｉｔｙ ｓｅｗａｇｅ ｑｕａｌｉｔｙ， ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｒｅｃｌａｉｍｅｄ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｓｅｗａｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｓｅｗａｇｅ ｓｏｕｒｃｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｓｙｓｔｅｍｓ， ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｒｉｅｄ ｓｅｗａｇｅ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ． Ａｍｏｎｇ ｖａｒｉ－ ｏｕｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｎｏｎｍｅｔａｌｌｉｃ ｐｉｐｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ＨＤＰＥ （ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）ａｎｄ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｘｃｏｎ ｊｏｉｎｔ （ＰＥ－ Ｘ）ｐｉｐｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｒｅ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｆｏｒ ｓｅｗａｇｅ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｅｗ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｐｉｐｅ ｍａｔｅｒｉａｌ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｓｅｗａｇｅ ｓｏｕｒｃｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ；ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｔａｎｄａｒｄ；ｓｅｗａｇｅ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ；ＨＤＰＥ ｐｉｐｅ
０ 前言 近年来随着国民生产的发展，城市污水排放
量逐年增加。以山东省为例，２００４ 年全省总污水 排放量为 ２８ 亿 ｔ，其中生活污水总排放量为 １４．１ 亿 ｔ，工业污水排放量为 １３．９ 亿 ｔ。城市污水的处 理量在某种程度上标志着城市污水热能的贮存 量［１］，因为在城市污水中，生活中所消耗能源中有 接近一半的能量通过各种途径被排放到城市污 水中［２］。从以上数据可以看出城市污水热能有巨 大资源潜力。
直接式污水源热泵系统技术优势与新进展
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图 １ 间接式系统 【 左） 与直接式系统｛ 右）
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（ １ ） 根据供热条件 ， 吸收式需要污水量较 小， 系统保持 良好的 稳定性 ： 然而蒸汽压缩式热 泵系统对污水量有很强 的依赖 。 （ ２ ） 从制冷 的效果来看 ， 溴化锂吸收式 比蒸汽压式热泵系统 的稳定性好 ， 尤其是在炎热的夏季 ， 该 系统 对水源稳定性有较 高 的依赖程度 ， 并且系统所需的污水流量也较大 一些 。 依据污水源水质的不同 ， 可以将热泵系统分为原生污水直接 式 热泵 系统 以及二 级污水 直接式 污水 源热 泵 系统这 两 大类 系
统。
器 ＋ ｃ ｔ ＋ ｔ
Ａ ． 广 一间接式机组换热 器的换热面积 ；
ｋ ； — — 直接 式机 组 换 热 器传 热 系 数 ；
④
式中： Ａ ＿一 直接式机组换热器的换热面积；
Ｋ ． 厂 － 一 问接式机组换热器的传热系数 ；
ｔ 一 进 口温 度 ；
ｔ ＿一 出口温度；
工 艺与 设 备
蕾 两 宙 爱 窿
２ ０ １ ３年 ７月
直接式污水源热泵系统技术优势与新进展
林晓东
（ 柳 州 市胜 烨 制 冷 设 备 有 限 公 司 广 西 柳 州 ５ ４ ５ ０ ０ ０ ）
摘
要： 本文通过介绍 间接式污水源热泵 系统的技术 ， 分析其发展对直接式 系统的贡献 ， 最后介 绍 了我 国 目前直接式
— —
直接 式机组的蒸发温度：
（ １ ） 由于 原生污水化学成分复杂， 微生物多， 因而与二级排放 污水相比 ， 对金属的腐蚀性 要高的多 ， 所 以在选择 原生污水换热 管的时候， 要选择厚度大、 材质好的一款。 （ ２ ） 由于水质恶 劣的原生污水会 导致冷凝器堵塞 ， 所 以在合 理安装的过滤装置的前提下 ， 要尽可能的增大污水流道 的尺寸。 （ ３ ） 原生污水对 换热面的热 阻和软 垢污染都较大 ， 因而需要
污水源热泵系统设计及性能分析
污水源热泵系统设计及性能分析简述了污水源热泵的原理及工艺流程及其设计要点，论述了其系统设计流程，并从多角度对其性能进行了分析。
标签污水源；热泵；空调0 引言热泵技术是将热量从低温端向高温端输送的技术，由于城市污水内含有极大的环境能源，污水源热泵技术的节能作用非常明显，其将为国内能源结构带来巨大变化，可将城市污水做为热泵空调理想的冷热源，因此城市污水源热泵系统随即成为开发城市污水热能的关键因素之一。
1 污水源热泵原理及工艺流程根据系统采用污水源可将其分为原生污水源热泵系统、一级污水源热泵系统和二级污水源热泵系统；根据热泵换热设备是否与污水直接接触可分为直接式污水源热泵系统和间接式污水源热泵系统。
其工作原理是在夏季高温季节，通过热循环而将建筑内热量传递到污水源内，冬季寒冷季节通过热循环将污水源内能量提取到建筑物内，但由于污水特殊的水质故系统内应添加特殊设备以保证系统的正常运行。
2 污水源系统设计要点【1】由于污水具有较强的腐蚀性，因此在系统换热器前应加装自动式过滤器和反洗装置，在运行过程中仍有可能存在较大悬浮物堵塞交换器，因此应定期对其进行清理；同时为保证热泵机组的可靠运行且目前没有适合污水换热的满液式蒸发器而引入中介水循环，以通过减少换热器中的污垢来减少换热器的换热热阻，其中污水和中介水间利用壳管式污水换热器换热，污水走管程，中介水走壳程；整个污水系统的管路设计应遵循管路平直、阀门少的原则，其中污水源热泵的取水与配管方式一般污水泵设计为自灌式，但应保证污水水面高于水泵吸入口0.5-1.0m，并在自流管的进口和端头分别安装闸阀和法兰盲板以便于检修和清洗；潜水泵的选择应设置相应的潜水池，并应从压水干管接出一根支管并伸到集水池底部，运行过程中应定期开启以将浮渣冲起并用水泵冲走；由于污水的黏性及对换热地面的污染，污水在换热器内的流动阻力和换热特性同清水相比较有很大不同，因此为保证一定传热系数而提高管内流速，但应对封头部位的结构进行特殊处理；为避免污水内大体积悬浮物进入壳管式换热器，而应对其进行预处理，将内部大尺度污物去除，以保证换热器的正常工作；同时为了平衡污水换热器的阻力可通过设置二级污水泵来保证良好运行。
直接式污水源热泵系统的火用评价
直接式污水源热泵系统的火用评价钱剑峰【摘要】直接式污水源热泵系统是今后污水源热泵系统发展的重点之一。
基于火用分析原理,对直接式污水源热泵系统进行了能源有效利用分析。
算例计算表明：直接式系统的制热火用效率比间接式系统高4%左右,制冷工况约高6.5%。
%The direct sewage source heat pump system is one of the important contents of the sewage source heat pump system in the future.Based on the exergy method,an analysis is given of energy efficiency in the direct sewage source heat pump.The conclusions are educed by an example that exergy efficiency is higher 4% or 6.5% at the heating or cooling condition in the direct system than the indirect one.【期刊名称】《建筑热能通风空调》【年(卷),期】2011(030)004【总页数】4页(P17-20)【关键词】污水源热泵系统;直接式;软垢;火用方法【作者】钱剑峰【作者单位】哈尔滨商业大学能源与建筑工程学院,150028;大连理工大学土木工程学院【正文语种】中文【中图分类】TU831.30 引言利用城市污水这一可再生能源实现建筑物供热空调，对促进建筑、能源和环境三者间的和谐发展将产生深远的影响。
城市污水的优点是量大面广、温度适宜[1]。
但污水水质问题是其热能资源利用中所面临的最大障碍。
城市污水源热泵系统可分直接式系统与间接式系统，前者污水与制冷剂之间仅通过蒸发器/冷凝器进行污水—制冷剂的换热；后者则通过污水换热器，实现由污水—中介水—制冷剂的热量传递。
污水源热泵系统介绍
污水源热泵系统介绍供热空调的能源消耗占社会总能耗的比例大达30%，而环境污染的20%也是由供热空调燃煤引起的。
因此，采用热泵技术，开发低位的、可再生的清洁能源用于建筑物的供热空调意义重大，是建筑节能减排的有效途径之一。
这些能源包括：大气、土壤、地下水、地表水、工业余热及城市污水等等。
其中污水在数量（水量）、质量（水温）及分布规律上（地理位置）具有明显优势。
预计2010年我国污水排放量达720亿t/a，水温全年在10-25℃之间，按开发50%的水量计算，可供热空调的面积至少在5亿㎡以上。
另外，原生污水均匀地分布在城市地下空间，为因地制宜地有效利用及建设分散式的热泵供热空调系统创造了有利条件。
而地表水源在南方水源丰富的地区以及沿海城市更具有广阔的应用前景。
1 热泵原理各类低位的清洁能源利用是通过热泵技术实现的。
热泵空调技术是根据逆卡诺循环原理，将低温热源或低位能源（如城市污水、地下水等）中的低品位热能进行回收，转换为高品位热能的一种节能与环保性技术，利用这项技术的逆过程同时还可以达到制冷的目的，是以存在合适的低位能源为必要条件的。
3-膨胀阀图1 热泵工作原理示意图图1示意了一种水源热泵向建筑物供热的工作原理。
所谓水源热泵，就是指以环境中的水（污水、地表水、地下水等）作为热源。
热泵工质（例如氟利昂）在压缩机1的驱动下，在压缩机1、冷凝器2、膨胀装置3、蒸发器4几个主要部件中循环运动。
工质的热力性质决定了蒸发器中的工质温度可以保持在例如2℃（称为蒸发温度）左右，而冷凝器中则为60℃（称为冷凝温度）左右。
这里的水源虽然在冬季可能仅为11℃，但却可以作为热泵系统的热源，因为当将它引入温度为2℃的蒸发器时，它必然要把自身中的热能（称为内能）交给机组，变为例如6℃排放出去。
获取了水源热能的工质被压缩机压缩到例如60℃，在冷凝器中加热来自建筑物的系统循环水，由该水将热量带到建筑物的散热设备中。
总的来看，热泵能够从常温或低温（11℃）的环境中提取热量，以较高的温度（50℃）向建筑物供热。
直接式污水源热泵系统在奥运村换热站中的应用
直接式污水源热泵系统在奥运村换热站中的应用
李瑞霞;李文伟;尤晶
【期刊名称】《暖通空调》
【年(卷),期】2009(039)005
【摘要】结合奥运村换热站的应用实例,介绍了直接式污水源热泵系统的系统设计流程,指出直接式污水源热泵系统在应用中需要针对过滤系统、热泵机组和自清洗系统进行专门的设计.分析结果表明直接式污水源热泵系统技术、经济可行,具有明显的节能减排作用.
【总页数】3页(P139-141)
【作者】李瑞霞;李文伟;尤晶
【作者单位】北京市地质勘察技术院;北京市地质勘察技术院;北京市地质勘察技术院
【正文语种】中文
【中图分类】TU8
【相关文献】
1.直接式污水源热泵系统技术优势与新进展 [J],
2.直接式与间接式污水源热泵系统的比较 [J], 吴荣华;岳利茜;李琪
3.直接式污水源热泵系统运行性能研究 [J], 刘芳;邢凯泽;张群力;尹朝辉
4.直接式污水源热泵系统技术优势与新进展 [J], 段万军;马世君;丁力群;张承虎
5.直接式与间接式污水源热泵系统供热性能分析 [J], 钱剑峰;张力隽;张吉礼;孙德兴
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直接式污水源热泵系统技术优势与新进展
Ｃ ｉａ ｈｎ ）
Ａｂｓｒ ｃ Ｉ ｔ ａ ｔ：ｍｍｅ ａ ｅ ｓ ｗａ ｅ ｓ ｕ ｃ ｅ ｔｐ ｍｐ ｔ ｃ ｏｏ ｅ ｄｓｔ ｅ ｄ ｍｉ ａ ｉｅ ｔｏ ｆｔ ｅ ｆ ｔ ｒ ｅ ｄｉｔ ｅ ｇ ｏ ｒ ｅ ｈ ａ ｕ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｌ ａ ｈ ｏ ｎ ｎｔｄ ｒ ｃｉ ｎ ｏ ｈ ｕ ｕ ｅ ｓ ｗ－ ｙ
（ ． ｈｎ ａ ｇＨ ｎ ａ ｅｔ ｉ ｔｄＬａ ｉｔ Ｃ ｍ ａ ｙ Ｓ ｅｙｎ １０ ４ Ｃ ｉａ １ Ｓ ｅｙ ｎ ｕ ｎ ｎＨ ａ Ｌｍｉ ｉｂｌｙ ｏ ｐ ｎ ， ｈ ｎ ａｇ１ ０ ， ｈｎ ； ｅ ｉ ０
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有 不 同的特 点和要 求 ：
（） １ 对供 热 而 言 ， 汽压 缩 式 热 泵 系 统 对 污 水 蒸 量 依 赖严重 ； 而吸收式 所需 污水量 较小 ， 系统稳定 性
良好 。
（ ） 制 冷 而 言 ， 化 锂 吸 收 式 热 泵 系统 夏 季 ２对 溴 所需 污水 流量 较大 ， 系统 稳 定性 对 水 源 稳 定性 的依
（） ２ 原生 污水化 学 、 生 物成 分 复杂 ， 金 属 的 微 对
污 水干渠
污水干渠
１一 级 污 水 泵 ； 一 ２一防 阻 机 ； ３一二 级 污 水 泵 ； ４一污 水
腐 蚀性 比二级 排放 污 水 要 强 许 多 ， 因此 原 生 污 水换
换热器 ； ５一中介 水泵 ； ６一热 泵机组 ； ７一功能 切换 阀 门组 ； ８一末端 循环泵 ； ９一末 端设备 ； Ｅ一蒸 发器 ； Ｃ一
直接式污水源热泵系统的火用评价
建 筑 热 能 通 风 空 调
式 系统应用 研究方 面还是很欠 缺 ， 很多 文献都 忽略 了 污水水质 的恶劣性 ， 回避 了污水 的结垢 、 堵塞 的问题 。 本 文将 通过 热 力学 中的火 分 析方 法来 评判 直接 式污 用
统［］ ６。 － ８
适 宜口 ］ 污水 水质 问题是 其热能 资源利用 中所 面临 。但 的最大 障碍。城市污水 源热泵 系统 可分直 接式 系统与
间接式 系统 ，前者污水 与制冷剂之 间仅通过蒸 发器 ／ 冷凝 器进行 污水一制冷剂 的换热 ； 者则通 过污水换 后
热器 ， 实现 由污水一 中介水一 制冷剂 的热量传 递 。 目
前技术 上 比较 成熟 的是 间接式系统 ， 而直接式 系统发 展却非 常不充 分 。国外 ， 接式系统多 为经过 污水厂 直
收稿 日期 ：０ ０８２ ２ １ ——２
由于直 接式 污水 源热 泵系 统省 去 了中 间换热 过 程， 系统换热性能得到增强 ， 而提 高了系统制冷与供 进 热效率 ，因而它是今后发展 的一个重点 。当前对 直接
ｈ ａ ｕ ｐ．Ｔｈ ｏ ｃｕ ｉ ｎ ｒ ｄ ｅ ｙ ａ ｘ ｍ ｐ ｅ ｔ ａ ｘ ｒ ｆｉｉｎ ｙ ｉ ｉ ｈ ｒ４ ｏ ．％ ａ ｅｈｅ ｔ ｇ ｏ ｅ ｔｐ ｍ ｅ ｃ ｎ ｌｓｏ ｓａ ｅ ｅ ｕｃ ｄ ｂ ｎ ｅ ａ ｌ ｈ ｔｅ ｅ ｇ ｅ ｃｅ ｃ ｓｈ ｇ ｅ ％ ｒ６５ ｙ ｔｔ ａｉ ｒ ｈ ｎ
０ 引 言
利用 城市污 水这 一可 再生 能源 实现 建筑 物供 热
污水源热泵的工作原理
污水源热泵的工作原理概述污水源热泵（Sewage Source Heat Pump，简称SSHP）是一种新型的综合性能很高的热泵系统。
它以污水为热源，利用热泵的工作原理将环境中的低温热能转化为能够提供供暖和热水所需的高温热能。
工作原理污水源热泵系统由三个主要部分组成：室内机、地源换热器和热泵机组。
其中室内机主要用于供暖或制冷；地源换热器是用来提供热源和冷源，通常埋在地下水中；热泵机组则是将地下水中低温热能转化为高温热能，供室内机使用。
热泵机组的工作原理可以分为四个主要的步骤：1.压缩环节：在热泵机组中，流体在一个封闭的系统中循环流动。
当压缩机开始工作时，它会将流体压缩至很高的压力和温度。
这个过程使流体中的低温热能转化为高温热能。
2.冷凝换热环节：经过压缩环节后，高温高压的流体进入冷凝器中，与地下水中的低温热能进行热交换，将高温高压的流体冷却，转化为高温低压的液体。
在这个过程中，地下水中的低温热能被吸收，转化为热泵机组的高温热能。
3.膨胀环节：经过冷凝换热环节后，高温低压的液体进入膨胀阀，通过闪蒸的方式使流体膨胀到低温低压液态，此时其所含的高温热能转化为低温热能。
4.蒸发换热环节：经过膨胀环节后，冷却剂进入蒸发器，与室内空气进行热交换，实现室内空气的制冷或加热。
同时，冷却剂的低温低压液态通过换热器又吸收了地下水中的低温热能，整个循环过程完成。
优缺点优点1.环保节能：污水是一种可以循环利用的再生资源，污水能够提供热源，不仅可以达到减少环境污染，节约能源的目的，而且还能为社会提供一揽子污水处理服务。
2.稳定性强：与地源热泵等传统热泵技术相比，污水源热泵不受地质环境影响，能够保持能量稳定输出，同时也能够更加定量精准地对城市污水进行管理。
3.经济效益高：具有明显的节能效益，大幅减少了对管道燃气、暖气、空调等能源的需求，降低能源消耗和运营成本。
缺点1.污水本身不干净，因此对污水的预处理要求较高。
2.系统复杂度较高，设备选型要求高。
直进式污水源热泵机组关键技术介绍
直进式污水源热泵机组关键技术介绍城市污水中所赋存的热能是一种可回收和利用的清洁能源，弃之为废，用之为宝。
因此，利用其中的热能，是城市污水资源化利用的有效途径。
1.国内外研究开发现状与趋势城市污水除具有“水”的特性和用途外，还储存有大量的低位能量。
对城市污水源热泵空调系统的研究，最早起源于杨图夫斯基（前苏联）等人对河水、污水、海水利用的探讨。
1978年杨图夫斯基等人对热泵站供热与热化电站、区域锅炉房集中供热进行比较，得出热泵站供热可节省燃料20%-30%。
瑞典是利用污水源热泵进行城市区域供热最早的国家。
1981年6月世界第一个污水源热泵系统在斯德哥尔摩Sala镇投入运行，装机容量3.3MW。
1982年建成了最大的污水源热泵站，使用二级出水，供热量为39000kw。
目前，瑞典斯德哥尔摩有40%的建筑物采用热泵技术，其中10%是利用污水处理厂的出水。
从污水热能提取利用方式看，该污水源热泵系统采用污水热能直接提取方式，即城市污水经过净化后喷淋在水平管束式热泵机组蒸发器上，热泵工质与城市污水直接换热，没有中介水系统。
该项目试验后，10余套大型污水泵热泵系统在瑞典投入运行，到1986年瑞典该类热泵系统的总装机容量已达到541.3MW。
针对污水水质问题，以挪威、瑞典为代表的一些国家开发出淋水式污水换热器污水源热泵系统，典型实例是挪威奥斯陆1980年开始建设利用未处理城市污水作为热源的热泵站，1983年投入使用。
淋水式系统的污水由水泵输送，经粗孔喷嘴淋在板式蒸发器上，使水成膜状流动，被冷却后的水返回下水道，该方式不能很好的解决污水的堵塞问题，且换热效率低。
奥斯陆利用未经处理污水作为热源的热泵站位于地下污水干渠旁，污水干渠中的污水经格栅流入污水泵的吸水池，然后通过缝宽2mm的自动筛滤器，粗粒污水通过排污管流入下水管。
水由水泵输送，经粗空喷嘴均匀喷淋在板式蒸发器上，使水成膜流动。
被冷却后的水返回下水道，每台热泵有一台蒸发器，其淋水量360t/h。
污水源热泵在污水厂应用遇到的问题及解决方案 郭斌继
污水源热泵在污水厂应用遇到的问题及解决方案郭斌继摘要：伴随着污水处理行业在我国的飞速发展和广泛重视，各地有序组织建设各类污水处理厂。
而污水处理厂大部分都处于城市边缘或者远郊，一些市政配套设施无法覆盖，污水处理厂内的构建筑物在冬季无法采用市政热网或燃气来为其提供采暖热源。
冬季污水处理厂处理过的污水，具有8-12℃的相对稳定温度，污水源热泵利用这部分低品位热能，可以有效解决厂区冬季采暖问题，也可以满足附属办公用房夏季的制冷负荷需求。
污水源热泵具有多项节能环保的技术及措施得到了认可与推崇，为国家节能减排、降低雾霾做出贡献，已较广泛的应用在各大污水处理厂之中。
本文针对污水源热泵在我国北方某污水处理厂应用过程中，遇到的绿藻类絮状物堵塞过滤器的问题，通过问题分析并查找原因，提出一系列合理化解决方案，对该类工程起到一定的借鉴作用。
关键词：污水源热泵，污水处理厂，热泵应用，解决方案1 概述本项目为我国北方某污水处理厂提标改造工程，需要新建加药间、深度污泥除臭间等建筑，提标改造完成后其污水排放水质达到一级A类水质标准。
污水处理厂原有2座小规模的热泵机房包含4台热泵机组，但没有过多的供热余量，也不具备扩建的条件，本次提标改造需要新建热泵机房以满足新建建筑物冬季的采暖需求。
污水源热泵系统的应用有直接式、间接式等方式，结合本项目的实际，参照现有热泵机房应用情况，业主决定选用直接式污水源热泵系统形式。
直接式污水源热泵系统是指污水直接进入热泵主机的蒸发器或冷凝器进行换热的系统形式，直接式污水源热泵系统取消了中介水循环，节省了污水换热的损失，可提高系统的能效比[1]，原理如图1。
（图中：1污水源2粗效过滤缓冲池3一级污水泵4防阻机5二级污水泵6热泵机组7末端循环泵8末端管网）原有两座小型热泵机房的系统均没有采用二级污水泵和防阻机，而是采取热泵机组污水入口处加现场焊制的旧式大体积过滤器的形式，机组运行十天左右，定期停机清洗过滤器，满足冬季供热需求，本工程亦被要求采取该形式以降低投资。
直接式污水源热泵系统节能与环保性能研究
关键词 ： 污水源热泵系统 直接式 在线除垢 节能 环保
Ｃｈａｒ ｔ ｉ ｔ ｃ ａｃ ｅｒｓ ｉ ｓ ｏｎ Ｅｎｅｒ ｙ Ｅｆｉ ｅｎｃ ａｎ ｇ ｆ ｃｉ ｙ ｄ Ｅｎｖ ｒ ｉｏｎｍ ｅｎｔ ｏｔ ｃｔ ｏｎ ｏｆ ａｌＰｒ ｅ ｉ
Ｄｉ ｅｃｔ Ｓｅｗ ａｇｅｓ ｒ Ｓｏｕｒ ｃｅ ｅａｔ Ｐｕｍ ｐ Ｈ Ｓｙｓｔ ｅｍ
ｐ ｏｅ ｔ ｎ ｒ ｔ ｃｉ ｏ
０ 引言
利用城市 污水 、 地表水等 的水源热泵 系统实现建
筑 物 供 热 空 调 ， 促 进 建 筑 、 源 和 环 境 三 者 问 的 和 对 能
系统所用污水大部 分为污水处理厂二级 出水 ， 水质 较好 ， 对机组 的要求并 不高 ； 当采用 原生污水 （ 而 未经 过水质处理 ） 为热源时 ， 直接式 热泵 系统一般都采用滤 网、 格栅 、 自动 筛滤器 等过滤 装置对 污水 进行粗 效处 理， 并经沉渣池去 除污水 中的杂物 ， 并需对机组进行定 期物理 、 化学清洗 ； 同样 ， 若取用污水处理厂一级 出水 ，
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直接式污水源热泵系统实践
城市污水中蕴含大量的可再生热能资源，对它的有效利用是一种新的清洁可再生能源利用方式。
直接式污水源热泵系统以城市污水为载体，通过消耗部分电能做功，冬季将大量蕴藏于污水中的低位热能回收利用，提升能量品位后，为建筑取暖；夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季制冷的目的。
实现了城市废热的回收利用，变废为宝，扩大了污水的用途。
以下以直接式污水源热泵系统在某独栋办公楼建筑中的应用，说明直接式污水源热泵系统在应用中需要针对过滤系统、热泵机组和自清洗系统进行专门的设计。
事实表明污水源热泵系统具有明显的节能减排作用。
工程概况
项目建筑为一独栋办公楼，建筑面积1250m2，建筑高度6m，总供暖、供冷面积约为1147m2。
1.冷、热负荷
夏季冷负荷指标为150w/m2，冬季热负荷指标为100w/m2。
总冷负荷：Q冷＝1501147＝172kw 总热负荷：Q热＝1001147＝115kw系统末端采用风机盘管，夏季供冷冷冻水的供/回水温度为7/12℃；冬季供热热水的供/回水温度为45/40℃。
2.水源条件
办公楼紧邻河道，河内为附近污水处理厂排入的二级水用于河道还清。
本项目就近取二级水排水作为热泵系统的冷热源。
平时水质较好，接近二级水水质；雨季或雪季，会有部分雨雪水及未处理的污水源水混入，水质略差于三级水水质。
对本项目水源取样测量，其中：Cl-的浓度为137.25mg/L，SO42-的浓度为154.89mg/L。
实地测试表明，该水源冬季最低温度不低于12.5℃，夏季最高温度不高于26℃，是良好的热泵冷热源。
本项目规模较小，水源水量充分，完全可以满足项目水量的要求。
系统设计
1.直接式污水源热泵系统简介
污水源热泵是水源热泵的一种。
根据污水是否进入热泵机组换热器可以分为直接式污水源热泵系统和间接式污水源热泵系统。
直接式污水源热泵系统没有间接换热带来的温度损失，水源利用温差大，系统效率高。
水源进入热泵机组前需配置自清洗过滤系统。
由于污水的腐蚀、结垢特性，热泵机组蒸发器、冷凝器均需要进行专门的防腐、防垢、防堵塞设计，热泵机组蒸发器、冷凝器须配置专门的自
清洗系统。
2.系统方案设计
本项目采用直接式污水源热泵系统。
污水进入热泵机组前设置自清洗过滤器对污水进行过滤处理；配置在线自清洗装置，对热泵机组换热器定时进行在线自清洗，从而保证机组的换热效率。
3.污水需求量
冬季，热泵从换热循环水中提取热量，由12.5℃利用到7.5℃，可用温差按5℃计，设计工况下热泵的能效比COP取4，计算污水需求量为：G＝1153÷4÷1.163÷5=14.8m3/h；
夏季，热泵向换热循环水中排放热量，由26℃升温到31℃，可用温差按5℃计，设计工况下热泵的能效比COP取5，计算污水需求量为：G＝1726÷5÷1.163÷5=35.5m3/h；
根据夏季污水需水量设计项目取水量为35.5m3/h。
4.主要设备配置
选择1台满液式热泵机组，根据对水源的取样测量，其中：Cl-的浓度为137.25mg/L，SO42-的浓度为154.89mg/L，换热管材质选择镍铜合金，进行防腐设计。
其他主要设备为：空调侧循环泵（50m3/h，20mH2O，变频），额定功率5.5kw，一用一备；再生水提升泵（45m3/h，32mH2O，变频）额定功率11kw；另外，额定功率为0.18kw的自清洗过滤器1台；额定功率为2kw的在线自清洗系统1套。
成效分析
本项目建筑为独栋办公楼，且为其他功能建筑改建，未按照节能建筑规范要求建设，能耗指标较节能住宅要高。
经测算，能源费用大致如下：单位面积供暖费用为12.4元/m2年，单位面积供冷费用为14.1元/m2年，单位面积供暖、供冷费用为26.5元/m2年。
其中，供冷季按120天（5月15日-9月15日）运行期计算，供暖季按120天（11月15日-3月15日）计算；电费取0.5元/kwh。
采用污水源热泵供暖、制冷，无须冷却塔，避免了噪声、飘水、观瞻污染以及热岛效应等问题，夏季制冷每季节水约350吨，实现了空调制冷零排放、无污染。
系统运行每年冬季替代燃煤采暖折合燃煤用量约18吨标煤，减排CO24.25吨，CO0.03吨，SO2、NOx0.83吨，粉尘0.20吨。
结论
城市污水夏季温度比环境温度低，冬季温度比环境温度高，是良好的热泵冷热源。
采用直接式污水源热泵系统为建筑供暖或供冷需针对污水水质，进行过滤系统、热泵机组和自清洗系
统的设计。
项目应用实例说明，直接式污水源热泵空调系统技术、经济可行，具有明显的节能减排作用。