城市污水源熱泵1

1、一、課題研究的背景、目的和意義一、課題研究的背景、目的和意義v1.1 我國城市污水排放及處理現(xiàn)狀我國城市污水排放及處理現(xiàn)狀v1.2 城市污水的特點城市污水的特點v1.3 污水源熱泵的特點及研究的意義污水源熱泵的特點及研究的意義v1.4 污水源熱泵的經濟性分析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(xiàn)狀我國城市污水排放及處理現(xiàn)狀v到到2004年底，全國年底，全國661個城市建有污水處理個城市建有污水處理廠廠708座，處理能力為座，處理能力為4912萬立方米萬立方米/日；日；v北京市北京市 ，每天約產生，每天約產生300萬噸的污水，到萬噸的污水，到2008年，城市污水的處理率將達到年，城

2、市污水的處理率將達到90%以上，以上，日處理污水量達日處理污水量達270萬萬m3 ；v可供暖面積將達到可供暖面積將達到2280萬萬m2 ，供冷面積將，供冷面積將達到達到1100萬萬m2，生活熱水供應量將達到，生活熱水供應量將達到7.4萬萬m3/d 。表1 2008年前北京各污水處理廠建設計劃與潛能計算結果1.2城市污水的特點城市污水的特點v冬暖夏涼冬暖夏涼 v全年水溫變化小和受氣候影響小全年水溫變化小和受氣候影響小 v污水排熱量穩(wěn)定污水排熱量穩(wěn)定 v來源充足，接入方便來源充足，接入方便 1.3污水源熱泵的特點及研究的意義污水源熱泵的特點及研究的意義v環(huán)保效益顯著環(huán)保效益顯著 v高效節(jié)能高效節(jié)能

3、 v運行穩(wěn)定可靠運行穩(wěn)定可靠 v一機多用，應用范圍廣一機多用，應用范圍廣 污水源熱泵工作原理污水源熱泵工作原理v冬季：冬季： Q2Q1+Q3 Q24Q3v夏季：夏季： Q1Q2+Q3 Q25Q31.4污水源熱泵的經濟性分析污水源熱泵的經濟性分析1.4污水源熱泵的經濟性分析污水源熱泵的經濟性分析v初投資：初投資： （水源熱泵機房）；（水源熱泵機房）；v運行費用：夏季運行費用：夏季 冬季冬季v節(jié)省地源熱泵中打井等費用，有效利用低位節(jié)省地源熱泵中打井等費用，有效利用低位熱能資源；熱能資源；v污水源熱泵的運行效率較高、費用較低，具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。有環(huán)保節(jié)能的

4、重要意義。二、國內外現(xiàn)狀分析二、國內外現(xiàn)狀分析國外污水熱泵系統(tǒng)的應用國外污水熱泵系統(tǒng)的應用v20 世紀世紀80 年代初在瑞典、挪威等北歐國家建造的年代初在瑞典、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一些以污水為低溫熱源的大型熱泵站相繼投入運行 ；v瑞典斯德哥爾摩有瑞典斯德哥爾摩有40 %的建筑物采用熱泵技術供熱，的建筑物采用熱泵技術供熱，其中其中10 %是利用污水處理廠的出水是利用污水處理廠的出水 ；v挪威奧斯陸挪威奧斯陸 ，第一臺污水熱泵機組已在，第一臺污水熱泵機組已在1983 年投年投入使用入使用 。v對于約對于約10 人的住宅，采用熱泵技術回收家庭生活污人的住宅

5、，采用熱泵技術回收家庭生活污水余熱可節(jié)能達水余熱可節(jié)能達50 %，對于，對于10人以上的住宅可節(jié)能人以上的住宅可節(jié)能達達60 %。國內污水熱泵系統(tǒng)的應用國內污水熱泵系統(tǒng)的應用v哈爾濱馬家溝河畔的一處哈爾濱馬家溝河畔的一處600m2西餐酒吧利用污水西餐酒吧利用污水作為熱量來源來供暖制冷；作為熱量來源來供暖制冷；v1999年北京工業(yè)大學在高碑店污水處理廠建設污水年北京工業(yè)大學在高碑店污水處理廠建設污水源熱泵供源熱泵供3000m2辦公樓采暖空調；辦公樓采暖空調；v 2004年，密云污水處理廠的年，密云污水處理廠的2000m2辦公樓，用上辦公樓，用上了了“污水空調污水空調” ；v2005年哈爾濱工業(yè)大

6、學新源熱能科技有限責任公司年哈爾濱工業(yè)大學新源熱能科技有限責任公司成立成立 ，“城市原生污水源熱泵空調城市原生污水源熱泵空調” ；v國家也出臺了相應的污水利用政策國家也出臺了相應的污水利用政策 v污水源熱泵污水源熱泵 污水源熱泵系統(tǒng)的原理是夏季污水源熱泵系統(tǒng)的原理是夏季將建筑物中的熱量轉移到污水源中，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冬季將污水中的熱量提取供房間采暖。暖。 三、三、 污水源熱泵系統(tǒng)的原理及設計污水源熱泵系統(tǒng)的原理及設計 污水源熱泵系統(tǒng)節(jié)能原理污水源熱泵系統(tǒng)節(jié)能原理 系統(tǒng)制熱時：系統(tǒng)制熱時： 說明性能系數(shù)說明性能系數(shù)COP隨冷源溫度隨冷源溫度T0的升高

7、而增大，隨的升高而增大，隨T0的降低的降低而減小。而減小。 說明性能系數(shù)說明性能系數(shù)COP隨熱源溫度隨熱源溫度T的升高而減小，隨的升高而減小，隨T的降低而的降低而增大。增大。0TTTCOP2000()COPTTTT0200()TCOPTTT 污水源熱泵系統(tǒng)流程圖污水源熱泵系統(tǒng)流程圖 污水源熱泵系統(tǒng)的設計及研究污水源熱泵系統(tǒng)的設計及研究v污水源的條件污水源的條件 水量充足，水溫適度，水質適宜，供水穩(wěn)定水量充足，水溫適度，水質適宜，供水穩(wěn)定v過濾器過濾器河道取水口及排水口布置圖河道取水口及排水口布置圖取水管線圖取水管線圖蓄水池平面及立面圖蓄水池平面及立面圖污水泵房流程圖污水泵房流程圖污水源熱泵系統(tǒng)

8、設計中應注意的問題污水源熱泵系統(tǒng)設計中應注意的問題 v能源的綜合利用率來評價方案的可行性，得出最優(yōu)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。方案，使得工程造價最低，運行費用也最低。 v污水源熱泵工程施工中首先要實地測試污水的水質，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。水溫及水量，由此確定方案中其他設備的配套使用。 v污水利用時，污染、腐蝕、結垢都是不可避免的問污水利用時，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

9、點。案設計的重點。v污水利用不能對環(huán)境造成影響或二次污染，因此在污水利用不能對環(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。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，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

10、污水這一特殊可再生能環(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。源的熱泵利用技術。四、四、 實際工程系統(tǒng)設計簡介實際工程系統(tǒng)設計簡介供熱供冷系統(tǒng)方案供熱供冷系統(tǒng)方案v污水提取工藝流程污水提取工藝流程 1、 河道取水河道取水管道輸送管道輸送沉濾池沉濾池高效過濾處理高效過濾處理循環(huán)水泵循環(huán)水泵高效換熱高效換熱器器管道輸送管道輸送排入河道排入河道 2、 河道取水河道取水管道輸送管道輸送沉濾池沉濾池高效過濾處理高效過濾處理循環(huán)水泵循環(huán)水泵高效換熱高效換熱器器反沖過濾器反沖過濾器排入化糞池排入化糞池v根據(jù)污水量設計采暖面積根據(jù)污水量設計采暖面積 污水利用溫差為污水利用溫差為10 ，污水水量為

11、，污水水量為 200m3/T；這樣的污水量可以供暖面積；這樣的污水量可以供暖面積為為2400左右。只能采用我公司生產的左右。只能采用我公司生產的SSDR-150LD污水源熱泵機組。污水源熱泵機組。v運行模式運行模式 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測溫實驗研究 v污水溫度測試的必要性污水溫度測試的必要性 水源是應用水源熱泵的前提。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：水源熱泵

12、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。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)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工具污水測溫實驗研究污水測溫實驗研究v 結果分析與比較結果分析與比較 高碑店污水處理廠20002001年冬季二級出水的水溫變化圖 污水測溫實驗研究污水測溫實驗研究2005.12.272005.12.312006.01.062006.01.102006.01.14-10-50510溫度/時間 污水溫度 室外溫度 2006.8.

13、12006.8.152006.8.192006.8.252006.8.302426283032343638溫度/時間 污水溫度 室外溫度 污水暴露空氣中流動，溫度的變化率大約為污水暴露空氣中流動，溫度的變化率大約為0.51.0/公里公里河道中的污水仍然是水源熱泵很好的熱源河道中的污水仍然是水源熱泵很好的熱源/熱匯！熱匯！v污水換熱器設計要求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。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。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。垢，清洗方便，處理量大。v管殼式換熱器的選擇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，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。便于清洗和檢修，采用不銹鋼材質，防腐蝕性能好。 五、五、 污水換熱器的選擇污水換熱器的選擇 v換熱器工程計算公式：換熱器工程計算公式：v 管殼式換熱器中的換熱過程：管內污水管殼式換熱器中的換熱過程：管內污水管內壁管內壁黏泥黏泥管內壁管內壁管外壁管外壁二次水二次水 v 傳熱系數(shù)的計算：傳熱系數(shù)