华北某城市污水源热泵系统的最优工况分析(高温水源热泵机组)
高温型水源热泵机组的优缺点
高温型水源热泵机组的优缺点高温型水源热泵机组是一种适用于高温环境下的热泵机组，它能够利用热源中的热能来提供供暖、供热水等服务。
相比于传统的热泵机组，高温型水源热泵机组有着独特的优点和一些不可忽视的缺点。
本文将介绍高温型水源热泵机组的优缺点，并对其在实际应用中的适用性进行评估。
首先，高温型水源热泵机组的优点之一是其适用于高温环境下的特性。
传统的热泵机组在面对高温环境时，往往会出现效能下降、性能退化等问题，而高温型水源热泵机组则具有更好的适应性。
它能够在高温环境下维持较高的性能和效能，使系统运行更加稳定可靠。
其次，高温型水源热泵机组具有较高的供暖效能。
由于其在高温环境下运行，可以产生更高的供暖能力，能够满足室内的供暖需求，提供舒适的室内环境。
对于一些特殊场合，如医院、实验室等需要较高供暖温度的地方，高温型水源热泵机组能够更好地满足需求。
另外，高温型水源热泵机组还可以提供热水供应。
与传统的热泵机组相比，高温型水源热泵机组能够通过适应高温环境，产生更高温度的热水。
这对于酒店、游泳馆等需要大量热水供应的场所非常有利。
然而，高温型水源热泵机组也存在一些不可忽视的缺点。
首先，由于其需要适应高温环境并产生高温热能，因此对于设备的要求也较高。
这使得高温型水源热泵机组的设备成本和运行成本较高，不适用于所有场合。
其次，由于高温型水源热泵机组需要在高温环境下运行，因此对热源的要求也较高。
如果周围环境的热源不足或质量不高，将会影响到机组的运行效能和性能。
因此，在选用高温型水源热泵机组时，需要充分考虑周围环境的热源情况。
此外，高温型水源热泵机组的维护和保养也相对复杂。
由于其在高温环境下运行，设备的工作要求会更高。
因此，需要定期检查和维护设备，以保证其正常运行。
总结起来，高温型水源热泵机组是一种适用于高温环境下的热泵机组，具有一些独特的优点。
它能够适应高温环境并保持较高的性能与效能，同时能够提供较高温度的供暖和热水供应。
然而，高温型水源热泵机组的设备成本和运行成本较高，对热源的要求也较高，维护和保养也相对复杂。
污水源热泵工作原理及效益分析
污水源热本调研报告所谓污水源热泵，主要是以城市污水做为提取和储存能量的冷热源，借助热泵机组系统内部制冷剂的物态循环变化，消耗少量的电能，从而达到制冷制暖效果的一种创新技术。
城市污水源热泵空调技术能实现冬季供暖、夏季空调、全年生活热水供应（很廉价的热水供应方案）、夏季部分免费生活热水供应。
城市污水热泵空调是一项高新技术，具有节能、环保及经济效益，符合经济与社会的可持续性发展战略。
城市污水源热泵机组以污水为冷热源，冬季采集来自污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能（1份），将所取得的能量（大于4份）供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。
1、污水源热泵的工作原理污水源热泵的主要工作原理是借助污水源热泵压缩机系统，消耗少量电能，在冬季把存于水中的低位热能“提取”出来，为用户供热，夏季则把室内的热量“提取”出来，释放到水中，从而降低室温，达到制冷的效果。
其能量流动是利用热泵机组所消耗能量（电能）吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源，而起所消耗能量作用的是使介质压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。
污水源热泵系统由通过水源水管路和冷热水管路的水源系统、热泵系统、末端系统等部分相连接组成。
根据原生污水是否直接进热泵机组蒸发器或者冷凝器可以将该系统分为直接利用和间接利用两种方式。
直接利用方式是指将污水中的热量通过热泵回收后输送到采暖空调建筑物；间接利用方式是指污水先通过热交换器进行热交换后，再把污水中的热量通过热泵进行回收输送到采暖空调建筑物。
2、污水源热泵系统的特点：（1）环保效益显著城市污水源热泵是利用了污水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。
供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。
不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。
（2）高效节能冬季，污水温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。
污水源热泵空调的性能分析
污水源热泵空调的性能分析由于城市污水温度比室外空气温度、地下/表水温度、土壤温度、海水温度等更有利于减小热泵制冷热力循环温区，从而使得污水源热泵空调系统的制热和制冷性能都高于其它热泵系统。
据调查，污水源热泵空调的制热性能比空气源热泵和水源热泵相比提高了60%，比空气源热泵节省电能20%;北京地区污水源热泵空调系统的总运行费用是地下水源热泵系统的70%、是燃气加空冷空调系统的45%，而初投资是地下水源热泵系统的80%;北京某大型城市广场采用污水源热泵供热系统，其年运行费用是空气源热泵的62.5%、是电热锅炉的23.6%、是燃气壁挂采暖炉的57.6%、是溴化锂直燃机的57.8%。
可见，污水源热泵空调系统比现有其它冷热源具有较大的节能效果和较低的运行费用。
污水源热泵空调技术的节能效果其次体现在节约空调冷却水方面。
在夏季空调运行时，由于污水源热泵空调系统不需要常规空调冷却塔，而采用城市污水直接或间接带走热泵机组在实现建筑空调降温时所产生的大量冷凝热，从而节省了大量的冷却水资源，具有显著的节约水资源的效果。
另外，污水源热泵空调技术的节能效果还体现在全年向建筑提供生活热水方面。
污水源热泵空调系统在对建筑物实现冬季采暖、夏季空调的同时，还可以替代现有电热水器、燃油燃气锅炉和燃煤锅炉全年向建筑物提供生活热水，同样从一次能源利用效率和运行费用的角度，污水源热泵空调系统具有较大的节能效果。
污水源热泵空调系统的减排效果主要体现在以下两个方面。
我国以火电为主，煤炭在我国总的能源消费结构中约占67%。
因此，污水源热泵空调系统在节能的同时，首先减少了CO 2、SO2、NOx、粉尘等污染物的排放量。
较空气源热泵可以减少68%的CO2排放量和7 5%的NOx排放量;较空气源热泵减少了40%的CO2排放量和37%的NOx排放量;可见，污水源热泵空调技术具有显著的减少大气污染、减少温室气体排放的环境效益。
其次，污水源热泵空调在夏季具有较大的建筑物废热减排效果。
211华北某城市污水源热泵系统的最优工况分析
华北某城市污水源热泵系统的最优工况分析华电华源人工环境工程有限公司 苏巨东 天津大学机械工程学院 赵力 天津市政设计研究院 李建兴摘要： 通过大量的实验和对实验数据的系统分析， 得到华北某城市直接换热污水热泵的变工况运行特性 以及蒸发器换热系数的变化规律。
污水蒸发换热器的换热系数的变化特性是污水源热泵系统热工计算的 基础； 污水热泵的变工况运行特性是评价污水热泵系统的重要标志， 这其中主要包括污水温度和输出负 荷对机组运行参数的影响。
掌握了以上重要设备的实际运行特性， 可以得到污水换热器和热泵机组的最 优运行工况。
关键词 污水源热泵 换热系数 最优工况 实验研究 1 引言 在西方发达国家在 20 世纪 80 年代初建造了一些以工业污水为低温热源的大型热泵站[1]。
日本对污 水水源热泵技术也进行了大量的研究，并且处于世界的领先地位。
日本东京的落合污水处理厂，把处理 后的污水作为热源，利用热泵进行空调和热水供应，热泵系统减少了自动晒滤器等设备，同时换热器的 材质也选用了暖通空调换热器常用的铜，其设备费用大大降低[2]。
我国水资源严重缺乏，普通供暖方式 对水资源浪费、污染均较严重。
城市污水排热量是一种清洁能源，回收用污水热能不仅可以提高污水资 源化利用率，而且可以将城市废热作新的能源加以循环利用，提高城市能源利用效率，降低对石化燃料 的依赖，对控制大气污染和保护环境具有重大的现实意义。
我国对城市污水热源热泵技术的推广和应用刚刚起步， 处于试验和研究阶段， 虽然完成了几项实际 [3] 工程，但每项工程所选用的机组以及与污水的换热方式均不相同 ，这说明目前尚缺乏用以指导新建污 水热泵项目的实用图表和计算式，本文将华北某城市污水热泵项目为基础，开展针对性的研究，希望能 够有所突破。
2 工程背景 本文测试工程为华北某污水处理厂，工程中所选用的污水热泵系统为清华同方生产的 HGHP 高温 型水源热泵机组，系统主要设备性能参数如表 1 所示。
城市原生污水源热泵系统的能效分析
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热 流体与污垢间 因温 差传热引起的对流换热火用损失为
Ｅ 珊 ｉ ｝ （ １ － ） Ｓ ｕ ＝ ｌ 『 ＿ Ｉ 厂 ｒ 】 一 ｌ ， ｊ
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热 流体 压力火用 损失为
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污水为热流体且流 经管程 ，不考虑洁净流 体侧的结垢 ，若 Ｔ ，Ｔ 分 别 为 冷 热 流 体 的 平 均 温 度 ，Ｑ为 传 热 量 ，根据 牛 顿 冷 却 定理计算 ：
损失 Ｅ ｘ （ Ｔ ）取 得最小，则必 须使 得 取得最小 ，而 Ｋ取得最 大 。由式 （２ ）可知 ，增大 Ｋ只有通过增 大 Ｌ来实现 。目前对 于原生污水换 热器而言，增加流体 的流速 ｕ是增 大的重要可行 途 径 。然 而 增 加流 速 又 势 必 造 成 流动 阻力 引起 的火 用 损 失 Ｅ ｘ （ Ｐ ） 的增 加 。因此 ，流速 ｕ 的最大值应 以 Ｅ Ｘ １ （ Ｔ ） ＋ Ｅ Ｘ （ Ｐ ） 取
Ｊ “
Ｑ ｛ ｌ ｌ — ～ ｌ 厅 ｊ ＋ Ｈ ｛ 一 ｖ Ｌ ｄ ｐ 【 ＿
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（ Ｊ ２
当 Ｑ ，Ｆ ，６ｆ 一定时，Ｅ 可取 得的最小值 ｍ ｉ ｎ （ Ｅ Ｘ ） 为污水
显然 当 Ｑ和 Ｆ一定时 ，ｆ使得 Ｋ 明显 减小， 增大 ，从 而导致 换热过程 的火用损 失 Ｅ Ｘ增大 ；若温 差传 热引起 的火用
一
得 最小为约束条件 。 壳管式换热器管程阻力包括沿程阻力压 降、 回弯阻力压降和管程进 、出 口连 接管阻力压降等 ３部分 ，在 忽 略管流 不均 匀物性场的影响时 ，流动阻力压 降损失为 ［ ４ ］ ：
＿
ｋ Ｐ＝（ ４ １ ： Ｌ ｉ ｄ＋ ４ Ｚ＋ｌ ｌ Ｊ ５ ｛ （ ｐ ｕ ）
污水源热泵供热的工程应用及分析
污水源热泵供热的工程应用及分析作为城市废热之一而排放的城市污水，由于是具有稳定的水量和水温，易于收集，污水中所贮存的热能较高，可作为清洁能源在低温区利用等一系列优点，正在受到越来越多的重视。
特别是热泵技术的不断发展，使城市污水热能利用系统日趋成熟。
作为城市废热之一而排放的城市污水，由于是具有稳定的水量和水温，易于收集，污水中所贮存的热能较高，可作为清洁能源在低温区利用等一系列优点，正在受到越来越多的重视。
特别是热泵技术的不断发展，使城市污水热能利用系统日趋成熟。
日本是较早利用污水中热能的国家之一。
日本不仅利用未处理过的污水作为热源，而且也利用二级出水或中水作为热源。
东京大区污水管理局从1987年起启动从污水中回收热能的计划，现在已有12个热泵系统在运行，其中4个使用未处理污水作为热源，其余为使用二级出水或中水作热源。
回收的能量主要用于污水处理厂办公建筑的空调，也有作为区域供热的热源。
瑞典斯德哥尔摩有40％的建筑物采用热泵技术供热，其中10％利用污水处理厂的出水作热源。
在我国随着人民生活水平的提高，在空调和热水供应方面所消耗的能源显著增加，节约能源已经成为2l世纪的首要任务。
因此，可再生能源的利用已经成为目前研究的热点。
污水源热泵是利用污水处理厂中水或原生污水作为热源进行制冷、制热循环的一种空调装置。
它具有热量输出稳定、COP值高、换热效果好、机组结构紧凑等优点，是实现污水资源化的有效途径。
目前，利用污水源热泵系统为建筑物供冷、供热已有一些应用的实例。
1 污水源热泵系统类型污水源热泵系统按照其使用的污水的处理状态可分为以未处理过的污水作为热源／热汇的污水源热泵系统和以二级出水或中水作为热源／热汇的污水源热泵系统；根据污水与热泵的热交换部分是否直接进行热交换，可分为间接利用系统和直接利用系统。
从工况转换方式上看，大体可分为两种：一种是制冷剂流向的切换，即通过四通换向阀的换向来实现制热工况和制冷工况的转换：另一种是水切换式，即通过阀门改变水流方向来实现工况转换。
水源热泵机组原理及优点
水源热泵机组原理及优点
1.蒸发器：水源热泵机组将水泵抽入蒸发器中，通过蒸发器的换热面与冷媒进行热交换，使冷媒从液态变为气态。
2.压缩机：经过蒸发器，冷媒从气态变为高温高压气体，通过压缩机对冷媒进行压缩，使其温度更高。
3.冷凝器：高温高压气体冷媒进入冷凝器，在与水源或深层地下水进行热交换的过程中，冷媒从气态变为液态，释放出的热量供给建筑物的供热系统。
4.膨胀阀：冷媒进入膨胀阀后，压力骤降，使冷媒温度迅速降低。
通过以上循环过程，水源热泵机组可以从水中吸收低品质热量，并将其转化为高品质的热能进行供热。
1.高效节能：水源热泵机组利用水源作为热源，原理上比地源热泵更高效，能够充分回收并利用水体中的低品质热能，提高能源利用效率，降低能源消耗。
2.环保节能：水源热泵机组在工作过程中没有燃烧物质的排放，不会产生二氧化碳、二氧化硫等污染物，对环境影响小。
同时，由于使用清洁的水源，不会对地下水资源造成污染。
3.供暖和制冷能力强：水源热泵机组既可为建筑物提供供热能力，也可以进行制冷。
其供暖和制冷能力强，适用于不同季节和不同气候条件下的供暖和制冷需求。
4.空气质量好：水源热泵机组在运行过程中不会产生燃烧产物，不会引入外界的空气污染物，保证室内空气的质量。
5.可以储存热能：水源热泵机组可以在夏季将多余的热量热回收储存，在冬季供暖时再次利用，减少能源浪费。
总之，水源热泵机组通过利用水源作为热源或冷源，具有高效节能、
环保节能、供暖和制冷能力强等优点。
随着低碳环保意识的日益增强，水
源热泵机组将有着广阔的应用前景，在建筑物供热制冷领域有着巨大的发
展潜力。
2017年度全国注册公用设备工程师(暖通工程师)执业资格考试专业知识试题(下)
2017年度全国注册公用设备工程师（暖通工程师）执业资格考试专业知识试题专业知识（下）一．单项选择题（共40题，每题1分。
每题的备选项中有一个符合题意）【2017-2-1】当热水供暖循环水泵的电机出现频繁烧毁情况时，下列哪一项可能是导致该故障的原因？（A）水系统阻力远低于水泵所选扬程数值（B）水泵入口的过滤器阻力过大（C）水泵出口止回阀的阻力过高（D）水泵出口压力数值偏高【2017-2-2】北方寒冷地区某车间生产中室内散发大量有机废气，工程设计中设置了全面排风和冬季补充热风的机械通风系统。
试问在计算机械送风系统的空气加热器耗热量时，应采用下列哪一项为室外新风的计算温度?（A）供暖室外计算温度（B）冬季通风室外计算温度（C）冬季室外平均温度（D）冬季空气调节室外计算温度【2017-2-3】寒冷地区某小学的教室采用散热器集中热水供暖系统，下列设计中，哪一项热媒的参数符合规定？（A）按热水温度95℃/70℃设计（B）按热水温度85℃/60℃设计（C）按热水温度75℃/50℃设计（D）按热水温度60℃/50℃设计【2017-2-4】集中热水供暖系统热水循环水泵的耗电输热比（EHR）与水泵电功率的关系，下列何项是正确的？（A）耗电输热比（EHR）与循环水泵的额定功率成正比（B）耗电输热比（EHR）与循环水泵的输入功率成正比（C）耗电输热比（EHR）与循环水泵的轴功率成反比（D）耗电输热比（EHR）与循环水泵在设计工况点的轴功率成正比【2017-2-5】关于户式空气源热泵供暖系统的化霜水排放方式，正确的应是下列哪一项？（A）分散排放（B）不考虑排放（C）各室内机就地排放（D）集中排放【2017-2-6】工程设计中应用热空气幕的做法，下列何项是错误的？（A）工业建筑高大外门宽度为9m，宜采用送风温度≤70℃的双侧送风（B）商业建筑宜采用由上向下送风，风速4~6m/s（C）外门向内开启、宽度小于3m的车间，宜采用送风温度为50℃的单侧送风（D）外门宽度为21m的工业建筑应采用由上向下送风【2017-2-7】某住宅采用分户热计量集中热水供暖系统，每个散热器均设置有自力式恒温阀。
水源热泵系统的优化设计与应用
水源热泵系统的优化设计与应用随着经济的发展和人们环保意识的逐渐提高，节能减排成为了当代社会最为重要的一个议题。
在众多节能减排技术中，水源热泵系统凭借其高效、低耗、环保等特点越来越受到人们的关注与青睐。
水源热泵系统是利用湖泊、河流、地下水等水资源作为换热介质的一种热泵系统，它不仅具有空调、供暖、供热等多重功能，而且具有长寿命、维护简单、运行平稳等优点。
然而，水源热泵系统的效率受到很多因素影响，为了更好地发挥其优点，需要优化设计。
本文将介绍水源热泵系统的优化设计与应用相关内容，以期对有关人士提供一些参考。
1.水源热泵系统简介水源热泵系统是指将水资源作为热源或冷源，采用热泵技术进行热能交换的系统。
该系统主要由热泵、水源管道、室内机、室外机、水箱等组成。
它的主要优点包括：（1）环保高效：水源热泵系统是利用水资源作为换热介质，不会产生像空气源热泵系统那样的噪音和污染，为环保节能提供了良好的解决方案。
（2）维护保养简单：水源热泵系统主要是由水泵、水管和热泵等部件组成，相对于其他系统来说，它的维护保养非常简单方便，可以为用户节省不少时间与精力。
（3）运行稳定可靠：水源热泵系统的运作稳定可靠，因为水源热泵系统是利用水资源作为换热介质，具有很好的稳定性和可靠性。
2.水源热泵系统的优化设计（1）地下水井的选址：合适的地下水井选址对水源热泵系统的运行至关重要。
应选择地下水含量丰富、地下水水位较高、水质优良、地下水流速合适的地段，以保证水源热泵系统的运行效率和稳定性。
（2）水泵的选型：水泵是水源热泵系统的核心部件之一，其效率和性能的好坏直接影响到水源热泵系统的运作效率和使用寿命。
因此，在设计水源热泵系统时，应根据实际需求选择合适的水泵，并合理配置和组合水泵。
（3）水箱的容量：水箱容量影响了水源热泵系统的热稳定性和热效率。
一般来说，水箱容量应该设置得尽可能大，以确保充分利用水源热泵系统的热能，提高其热效率。
（4）室内机的布局：室内机的布局直接影响到水源热泵系统的使用效果，应该根据室内空间和使用需求合理布局，避免空气死角的产生，以保证室内空气的流通和凉爽温暖。
水源热泵机组性能(名义工况与使用工况范围)20131210
水源热泵机组性能依据GB/T10409—2003《水源热泵机组》标准一、水源热泵机组性能的名义工况和使用工况范围由于水源热泵机组可用于不同的系统，包括：水环、地下水和地下水环路等系统。
不同系统的水源一侧的温度参数各不相同。
因此GB/T10409—2003《水源热泵机组》中，对不同系统使用的水源热泵机组分别规定了名义工况，作为制造商提供的统一性能参数的基础。
二、名义工况：冷热风型机组名义工况参数（单位℃）注：①采用名义制冷工况确定的水流量。
冷热水型机组名义工况参数（单位℃）注：①采用名义制冷工况确定的水流量。
三、使用工况范围：为了保证制造厂商提供的机组能满足全国各不同地区、不同系统、不同水源水温的需要，国家标准还对机组的允许使用工况范围作了如下规定水源热泵机组正常工作的冷（热）源温度范围参数（单位℃）四、机组形式名词解释[按功能、冷（热）源分类]：水源热泵机组：一种采用循环流动于共用管路中的水、从水井、湖泊或河流中抽取的水，或在地下盘管中循环流动的水为冷（热）源，制取冷（热）风或冷（热）水的设备；包括一个使用侧换热设备、压缩机、热源测换热设备，具有单制冷或制冷和制热功能。
水源热泵机组按使用侧换热设备的形式，分为冷热风型水源热泵机组和冷热水型水源热泵机组；的机组。
冷热风型水源热泵机组：使用侧换热设备为带送风设备的室内空气调节盘管的机组。
冷热水型水源热泵机组：使用侧换热设备为制冷剂—水换热器的机组。
水环式水源热泵机组：使用在共用管路循环流动的水为冷（热）源的机组。
地下水式水源热泵机组：使用从水井、湖泊或河流中抽取的水为冷（热）源的机组。
地下环路式水源热泵机组：使用在地下盘管中循环流动的水为冷（热）源的机组。
1。
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蒸发器面积是否合适，并提出修正建议。鉴于 2＃机组总运行时间不多，且所记录数据中错误较多，所 以仅对 1＃机组进行计算分析。
此时，公式 Q = F ∗ K ∗ ΔT
式中， Q －蒸发器的热负荷，kW；
该组数据冷凝器进出口温度为 44.5℃－53.6℃符合 45℃－55℃这一温度段，故：由 QS =228 kW，
ΔTs =6.3，得到 K S ＝ (QS − N S ) / ΔTS ＝(228−55.4)/6.25＝27.62 kW/㎡℃（ N S 为机组在实际工况下的
额定功率）。 现假定实际制热量与样本制热量相等，即
考虑到样本实验是以同等温度、流量等条件下的清洁水进行的，且在实际情况下，由于各环节保 温条件不及实验室，热量散失较大、城市污水中污杂物降低换热系数等因素，可以认为机组工作正常， 样本数据可信。
实际参数越接近样本参数、系统效能越高；热源流量越大、系统效能越高，但最佳工况下单位流量 污水放热量大大低于样本值，造成一定的热量浪费，建议此时进行再循环利用。
我国对城市污水热源热泵技术的推广和应用刚刚起步，处于试验和研究阶段，虽然完成了几项实际 工程，但每项工程所选用的机组以及与污水的换热方式均不相同[3]，这说明目前尚缺乏用以指导新建污 水热泵项目的实用图表和计算式，本文将华北某城市污水热泵项目为基础，开展针对性的研究，希望能 够有所突破。
2 工程背景 本文测试工程为华北某污水处理厂，工程中所选用的污水热泵系统为清华同方生产的HGHP高温型
6.2
223.2
1.03
15.0
7.2
40.0 48.6
20.63
25.74
6.3
215.7
0.99
15.3
7.0
41.3 49.7
20.63
25.27
6.2
210.7
0.96
15.3
7.0
40.9 49.5
20.63
26.07
6.2
215.7
0.99
15.1
9.0
43.3 52.5
19.58
22.99
量，其流量一定远大于样本热源流量。综合分析来看，系统冷却水与冷冻水温差、温度段越接近样本值， 污水流量越大、放热效果越好，系统效能越高。
从前面计算得知，1＃热泵机组的 EER 在全部记录的时间内平均值为 2.81，略低于额定工况下机 组的 EER，差距约为 7%。两台热泵同时运行情况下平均 EER 为 4.42，高于额定工况下的 EER 值 26%， 出现这种情况，说明在两机组同时运行时，2＃机组受 1＃机组制约，仅在 1＃机组无法完成供热任务时 开启，导致采集的数据误差较大，问题较多，不做普遍情况分析。
4 蒸发器的样本与实际性能对比分析 前已述及，实际情况下，城市污水工况下蒸发器的传热系数与样本中采用的并不相同。具体原因各
种各样，且不同地区原因亦不相同。由公式 Q = F ∗ K ∗ ΔT 可知，在 ΔT 和用户所需制热量 Q 确定的
情况下，若蒸发器的传热系数 K 的不同，则所需蒸发器面积必然不同[5-7]。但制造厂商只能根据样本实 验值确定 F 值，这样难免造成 F 过大浪费或过小换热不足的情况。
华北某城市污水源热泵系统方案及工况分析
1 引言 在西方发达国家在 20 世纪 80 年代初建造了一些以工业污水为低温热源的大型热泵站[1]。日本对污
水水源热泵技术也进行了大量的研究，并且处于世界的领先地位。日本东京的落合污水处理厂，把处理 后的污水作为热源，利用热泵进行空调和热水供应，热泵系统减少了自动晒滤器等设备，同时换热器的 材质也选用了暖通空调换热器常用的铜，其设备费用大大降低[2]。我国水资源严重缺乏，普通供暖方式 对水资源浪费、污染均较严重。城市污水排热量是一种清洁能源，回收用污水热能不仅可以提高污水资 源化利用率，而且可以将城市废热作新的能源加以循环利用，提高城市能源利用效率，降低对石化燃料 的依赖，对控制大气污染和保护环境具有重大的现实意义。
平均水温
18.5 16.5 14.5 12.5 10.5 8.5 6.5 4.5 2.5 0.5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
图 2 天津市某污水处理厂的冬季污水平均水温 3 机组最优能效比分析
根据样本数据，HGHP220 型水源热泵机组在冷冻水进出水温度（污水温度）为 14℃－18℃，冷却 水进出水温度（冷凝器温度）为 45℃－55℃时，额定制热量和功率分别为 212kW、55.4kW。
20.26
11.5
288.4
1.48
17.2
14.6
45.3 56.6
19.58
19.32
11.8
283.4
1.45
17.0
13.4
43.5 54.1
19.58
18.70
11.3265.8 Nhomakorabea1.34
16.8
13.3
45.4 56.8
19.58
21.14
10.9
285.9
1.47
16.2
13.3
44.6 55.6
从本节的分析过程中可以发现一个问题：本系统的实际制热量和二级污水传热系数均大于样本设
定值，但系统的平均 EER 小于样本值。一般认为城市污水由于所含污杂物较多，传热效果应该远低于 同工况的清水。可是按本系统实际数据计算看来二级污水传热效果要好于清水，从上一节的分析和表 2、 表 3 可以看出，这是污水流量大于额定值造成的结果。也就是说，水泵功率过大是实际 EER 低于了样 本 EER 根本原因。
热水循环泵
制热量：218kW 制冷剂：R134a 压缩机：3 台 功率：53kW 流量 21.6t/h，扬程 26m，功率 3kW
根据冷凝器回水温度控制热泵机组 的启停
2台
污水潜水泵
流量 100t/h，扬程 22m，功率 11kW
1 号机组 60t/h，2 号机组 40t/h
补水泵
流量 4.4 t/h，扬程 33m，功率 2.2kW
K S FS ΔTS = K 2 FΔT
式中， FS －实际所需蒸发器面积,㎡； F －样本蒸发器面积,㎡。
则， F / FS = K S ΔTS / K 2ΔT =1.1
可见，样本蒸发器面积比实际所需蒸发器面积多出了 10%。按这一计算方法，对原始数据中 17 组 数据进行了计算，所得结果如表 2、表 3 所示。 表 2 流量较接近额定值工况下污水源热泵蒸发器换热面积分析表
则 不 同 温 度 段 下 ， 样 本 蒸 发 器 的 传 热 系 数 为 K1 = (Q1 − Ne ) / ΔT ＝ (218-53)/8 ＝ 20.63 ，
K 2 = (Q2 − N e ) / ΔT ＝(212-55.4)/8＝19.58（ N e 为机组在不同温度段的额定功率）。
下面以实际情况的一组数据为例进行计算。
蒸发器 进口温 度(℃)
蒸发器 出口温 度(℃)
冷凝器 进口温 度(℃)
冷凝器 出口温 度(℃)
样本 K (kW/m2)
Ks (kW/m2)
实际制热 ᇞTs 量（kW） F/Fs
17.3
13.8
44.1 55.6
19.58
21.18
11.0
288.4
1.48
17.1
14.0
43.9 55.4
19.58
水源热泵机组，系统主要设备性能参数如表 1 所示。采用的系统为直接利用方式，即：二级出水直接进 入水源热泵机组的蒸发器而不经过中间换热器[3]，此污水源热泵系统流程原理图见图 1。
图 1 冬季污水源热泵系统流程原理图 表 1 污水热泵系统设备性能参数表
设备名称
性能参数
备注
高温型水源热泵 HGHP220
7.6
230.7
1.12
15.0
9.0
43.1 52.3
19.58
23.10
7.6
230.7
1.12
13.8
9.0
44.2 52.6
19.58
21.68
7.2
210.7
0.99
14.4
8.9
43.5 52.6
19.58
27.65
6.3
228.2
1.10
表 3 大多数工况下污水源热泵蒸发器换热面积分析表
由表 2 可以看出，污水在流量、蒸发器进出口温差较接近额定值工况时实际制热量和样本值非常 接近，蒸发器面积也基本符合实际所需值。这些充分说明本系统采用的城市二级污水的热物性与同工况
根据实验数据计算得到 1＃机组单独运行的情况下，系统在额定工况下的 EER 为 2.84。在两台机 组同时运行的情况下，系统在额定工况下的 EER 为 3.26。
12 月 10 日机组平均 EER 最高，1＃机组的 EER 平均值为 2.96，系统的 EER 平均值为 4.12。这一 天系统实际冷冻水进出水温度平均值分别为 14.1℃、16.7℃，系统实际冷却水进出水温度平均值分别为 44.2℃、55.9℃。可见，系统实际最高 EER 工况下，EER 高于样本理论值，但具体状况不尽相同。实际 冷却水温差（系统制热量）、温度段与样本基本一致，实际冷冻水温差（污水放热量）、温度段均较样 本值为小。
ΔTmax －蒸发器进口温度与蒸发温度之差；
ΔTmin －蒸发器出口温度与蒸发温度之差； 则： ΔT =[(16−4) − (9−4)]/ln[(16−4)/(9−4)]=8
由于机组工况按蒸发器和冷凝器进出口温度大致可分为两类，即冷凝器进出口温度段在 40℃－50
℃，额定制热量为 218 kW，输入功率为 53 kW 一类和冷凝器进出口温度在 45℃－55℃，额定制热量为 212 kW，输入功率为 55.4 一类（蒸发器温度段大致相同）。