直接式污水源热泵系统在奥运村换热站中的应用

暖通空调ＨＶ＆ＡＣ２００９年第３９卷第５期工程实例·１３９·

直接式污水源热泵系统在

奥运村换热站中的应用＊

北京市地质勘察技术院李瑞霞☆李文伟尤晶

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。

关键词污水源热泵换热站自清洗系统

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ＯｌｙｍｐｉｃＶｉｌｌａｇｅＨｅａｔＥｘｃｈａｎｇｅＳｔａｔｉｏｎ

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★ＢｅｑｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏ－ＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ

热泵技术是解决建筑供暖系统节能问题的重

要技术之一，被称为２１世纪的“绿色窄调技术”。

城市污水中蕴含大量的可利用的废热资源，污水源

热泵系统是有效利用污水废热资源的一种合理而

又可行的系统方式。直接式污水源热采系统以城

市污水为载体，通过消耗部分电能做功，冬季将蕴

藏于污水中的大量低位热能回收利用，提升能量品

位后，为建筑供暖；夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到制冷的目的。

１工程概况

１．１工程介绍

奥运村再生水热泵冷热源项目的换热站位于森林公园西北侧、清河南岸附近，是该项目再生水处理、换热并将热能输送至奥运村的核心建筑，图ｌ为其外）ｌ！ｌｌ图。换热站内有过滤器、换热器、水泵等重要设备和供电、自控系统及管理人员用房等。总建筑面积ｌ２５０ｍ２，建筑高度６ｍ，总供暖、供冷面积约为ｌ１４７１＂１＂１２。

１．２冷、热负荷

＊北京市优秀人才培养资助项目

图１奥运村换热站外观图

本项目换热站为独栋建筑，周围没有任何遮挡，同时该建筑不是按照节能建筑规范要求建设的节能建筑，夏季冷负荷指标取１５０Ｗ／ｍ２，冬季热负荷指标取１００Ｗ／ｍ２。总冷负荷为１７２ｋＷ；总热负荷为１１５ｋＷ。

１．３水源条件

☆李瑞霞。女，１９８０年４月生．硕士研究生，工程师

１０２２１８北京ＩＩｆ朝阳区立水桥甲２号

（Ｏ）１３８１０６７４９６ｌ

Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｉｓａ２００３＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ

收稿ｒＩ期：２００８—０６一ｌｌ

一次修回：２００８—０８—２７

二次修回：２００９－０３—０３

　万方数据

·１４０·工程实例暖通牢调ＨＶ＆ＡＣ２００９年第３９卷第５期

奥运村换热站内设有一３０００ｍ３的污水蓄水池作为奥运村再生水热泵冷热源工程的水源，污水来源为清河污水处理厂的二级排水，本项目自污水蓄水池内取水作为直接式污水源热泵系统的冷热源。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混入，水质较差，略差于三级水水质。表ｌ给出－『北京地区二级水和三级水水质的标准。

表１北京市污水水质标准

对本项目水源取样测量，其中ａ的质量浓度为１３７．２５ｍｇ／ｉ。，Ｓ（］ｉ一的质量浓度为１５４．８９ｍｇ／Ｉ。。

通过实地测试，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，水源水量充足，完全可以满足项目水量的要求。

２系统设计

２．１污水源热泵系统原理简介

污水源热泵系统是水源热泵的一种工程应用方式，冬季通过输入少量的电能做功，从污水中提取热量，并将热量转移到供暖循环水中实现供暖；夏季通过热泵系统将房Ｉ＇日ｊ内的热量转移到污水中，实现供冷。具有清洁环保、高效节能等优点。

根据污水是否进入热泵机组换热器，可以将污水源热泵系统分为直接式和间接式两种。

直接式污水源热泵系统没有间接换热带来的热量损失，水源利用温差大，系统效率高。污水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、冷凝器均需进行专门的防腐、防垢、防堵塞设计并需配置专门的自清洗系统。

间接式污水源热泵系统通过换热器间接提取污水中的热量，换热器需要根据污水水质进行相应的防腐、防垢、防堵塞设计，污水进入换热器前需配置相应的自清洗过滤系统，采用板式换热器的间接式污水源热泵系统对自清洗过滤系统的要求更高。间接式污水源热泵系统的热泵机组选型简单，热泵机组的效率、项目投资更容易控制。

２．２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。系统原理图如图２所示。

空调系统循环碧

图２系统原理图

２．３污水需求量

冬季，热泵从污水中提取热量，污水可用温差按５℃（１２．５℃／７．５℃）计算，设计工况下热泵的性能系数Ｃ（沪取４，计算得污水需求量为１４．８ｍ３／ｈ。

夏季，热泵向污水中排放热量，污水可用温差按５℃（２６℃／３１℃）计算，设计工况下热泵的性能系数ＯＯＰ取５，计算得污水需求量为３５．５ｍ３／ｈ。

根据夏季污水需求量研究项目取水量为３５．５ｍ３／ｈ。

２．４系统参数设计

室外温度随时问的波动情况见图３，相对供热负荷与室外温度的变化关系曲线见图４。

图３室外温度变化曲线

本项目系统末端采用风机盘管，为提高热泵机组的效率，夏季冷水设计供／回水温度为７℃／１２℃；冬季热水设计供／回水温度为４５。Ｃ／４０℃。

因常规风机盘管额定供热工况的供／回水温度

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