污水源热泵
污水源热泵简介
上海某城市污水处理厂能源回收项目
总结词
零排放、高效、资源化利用
VS
详细描述
该项目利用城市污水处理厂的出水作为热 泵的冷热源，通过高效热泵技术提取废水 中的热量，再通过板式换热器将热量传递 给周边居民的供暖系统。相较于传统供暖 方式，污水源热泵具有更高的能效比和更 低的排放，实现了废水的资源化利用，为 城市可持续发展提供了新的解决方案。
技术成熟度不足
目前，污水源热泵技术仍处于发展阶段，尚未完全成熟。
设备投资成本高
由于污水源热泵的设备需要具备高效、稳定、耐用的特点，导致 其投资成本较高。
能效比有待提高
目前，污水源热泵的能效比相对较低，需要进一步改进和完善。
污水源热泵的政策支持及市场推广
政策扶持力度加大
政府对环保产业的支持力度不断加大，将为污水源热泵的发展提供更多的政策支 持和资金保障。
水泵
用于将污水引入换热器，并保证污水 在系统中流动畅通。
污水源热泵的运行特点
01
02
03
适应性强
污水源热泵能够适应不同 的污水水质和运行工况， 具有较强的适应性。
运行成本低
由于污水源热泵利用的是 污水中的热能，因此无需 消耗大量的电能或其他能 源，运行成本相对较低。
智能化控制
污水源热泵采用智能化控 制系统，能够实现自动化 运行和远程监控，方便用 户管理和使用。
03
污水源热泵的市场应用
污水源热泵在建筑供暖中的应用
节能环保
污水源热泵能够利用建筑排放的 废热，减少对传统能源的消耗， 降低碳排放，同时减少对环境的
污染。
高效稳定
污水源热泵具有高效、稳定的供热 性能，能够满足建筑供暖的需求， 提高供热质量。
污水源热泵工作原理及效益分析
污水源热泵工作原理及效益分析1.污水源：污水源热泵通过污水中的热能来供热或制冷。
这些污水可以来自家庭、厂区、城市污水处理厂等。
2.污水净化：首先，为了保护热泵设备，需要对污水进行初步的净化处理，例如去除大颗粒物、悬浮物等。
3.污水调温：经过预处理后，污水经过调温操作，使其温度尽可能接近热泵的最佳工作温度，一般为5-25摄氏度。
4.污水热能回收：经过调温后的污水通过换热器与热泵之间进行热能交换。
热泵利用换热器中的热能进行蒸发，从而获得蒸发的制冷剂。
5.制冷剂冷却：蒸发的制冷剂通过压缩机被压缩成高温高压气体，并通过冷凝器与室内或室外空气进行热交换，使其冷却变为液体。
6.供热或制冷：冷凝后的制冷剂经过膨胀阀进行膨胀，再次变成低温低压气体，并通过换热器与室内或室外空气进行热交换，使热能传递给室内或室外，实现供热或制冷效果。
1.节能环保：污水源热泵利用了污水中的热能，有效地节约了传统能源的消耗量，减少了温室气体的排放，具有良好的节能环保效益。
2.回收资源：污水中的热能在传统的处理过程中往往被浪费掉，而污水源热泵能够回收这部分热能，大大提高了能源利用效率，并能够减少对环境的负面影响。
3.降低运行成本：相比传统的供热或制冷方式，污水源热泵的运行成本较低。
由于污水源的温度相对稳定，热泵工作稳定可靠，减少了维护和运行成本。
4.解决能源短缺问题：随着能源消耗的增加和能源供应的减少，污水源热泵作为一种新型的能源利用方式，为减轻能源压力提供了新的途径。
5.适用范围广泛：污水源热泵适用于各种污水排放场所，无论是家庭、工厂还是城市污水处理厂，都可以利用污水中的热能来进行供热或制冷，具有广阔的应用前景。
总之，污水源热泵作为一种能源利用的新途径，具有较高的节能环保效益和经济效益，对解决能源短缺和环境污染问题具有重要意义。
对于地区热源紧缺或有大量污水排放的地区来说，污水源热泵是一种理想的能源供热或制冷解决方案。
污水源热泵及其发展趋势分析
污水源热泵及其发展趋势分析
污水源热泵（Sewage Source Heat Pump，简称SSHP）是一种利用污水中的热能来进行能源回收和利用的装置。
其工作原理与普通热泵相似，通过循环工质在低温区域（污水）吸收热量，然后在高温区域释放热量。
污水源热泵可以实现废热的回收利用，降低能源损耗，减少环境污染，对于节能减排具有重要意义。
污水源热泵具有以下几个优点：
1. 能源回收利用效率高：污水中含有大量热能，通过污水源热泵可以将这部分热能回收利用，提高了能源利用效率。
2. 可持续发展：污水是一种可再生能源，污水源热泵的使用可以将污水处理过程与能源回收利用相结合，实现可持续发展。
3. 环境友好：污水处理过程中产生的废热往往会被排放到大气中，污水源热泵的使用可以将这部分废热回收利用，减少了对环境的污染。
污水源热泵在市场上的应用还相对较少，但是随着节能减排政策的推进和能源使用结构的调整，污水源热泵的发展前景十分广阔。
以下是污水源热泵的发展趋势分析：
1. 技术进步：随着科技水平的不断提高，污水源热泵的技术也会不断更新和改进。
未来污水源热泵可能会采用更高效的热泵循环工质和更先进的控制系统，提高能源回收利用效率。
2. 政策支持：随着节能减排政策的不断推进，政府对于污水源热泵等清洁能源技术的支持力度会更大。
未来可能会出台更多的政策，促进污水源热泵在工业和民用领域的推广和应用。
4. 成本降低：目前污水源热泵设备的成本相对较高，限制了其大规模应用。
随着技术进步和市场竞争的加剧，污水源热泵设备的成本会逐渐降低，这将促进其在市场上的普及和推广。
污水源热泵工作原理
污水源热泵工作原理
污水源热泵利用污水中的热能，通过循环传热的方式将污水中的热能提取出来，再经过压缩和膨胀等过程进行升温，从而达到供热或供冷的目的。
具体工作原理如下：
1. 污水提取：通过污水管网将污水收集到热泵系统中。
2. 过滤预处理：对污水进行预处理，如过滤、沉淀等，以去除悬浮物和杂质，避免对热泵设备的损坏。
3. 热能提取：将预处理后的污水进入换热器，通过与热交换介质（如工质流体或蒸发冷媒）接触，将污水中的热能传递给热泵系统。
4. 压缩和膨胀：热泵系统中的压缩机将流体压缩，使其温度升高，然后通过膨胀阀放松，使其压力降低，温度下降。
5. 热能释放：高温高压的流体经过冷凝器释放热量，热量通过传热介质（如空气或水）传递给室内供暖或供冷设备。
6. 蒸发循环：冷却的流体经过蒸发器重新吸收热源，通过蒸发过程吸热，然后经过压缩和膨胀等过程，重新进行热能提取和释放的循环。
通过上述循环过程，污水源热泵能够利用污水中的废热能源，
通过传热和压缩循环的方式将其转化为可利用的供热或供冷能源，实现能源的回收利用，提高能源利用效率，同时减少对传统能源的消耗，实现节能减排的效果。
污水源热泵
污水源热泵所谓污水源热泵，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。
与其他热源相比，污水源热泵的技术关键和难点在于防堵塞、防污染、与防腐蚀。
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。
污水源热泵空调系统的特点及优势我国北方地区，冬季采暖主要是依靠煤、石油、天然气等石化燃料的燃烧来获得。
采暖与环保成为一对难以解决的矛盾。
城市污水是北方寒冷地区不可多得的热泵冷热源。
它的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，这种温度特性使得污水源热泵比传统空调系统运行效率要高，节能和节省运行费用效果显著。
总结起来，绿特污水源热泵技术具有以下特点：1.环保效益显著原生污水源热泵空调系统是利用了城市废热作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统，污水经过换热设备后留下冷量或热量返回污水干渠，污水与其他设备或系统不接触，污水密闭循环，不污染环境与其他设备或水系统。
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。
污水源热泵性能影响因素
污水源热泵性能影响因素
污水源热泵是一种高效利用污水中的能量来供暖和制冷的系统。
它的性能受多种因素影响，下面将探讨其中的几个重要因素。
1. 污水温度
污水的温度是影响热泵性能的关键因素之一。
污水温度较高时，热泵的供热效果更好，制冷效果也更明显。
因此，保持污水温度的
稳定和提高污水温度可以提高热泵系统的性能。
2. 污水流量
污水的流量对热泵系统的性能也有一定影响。
较大的污水流量
可以提供更多的热量和制冷能力，从而增加热泵的效率。
因此，保
持污水流量的稳定和增加污水流量有助于提高热泵系统的性能。
3. 污水污染程度
污水的污染程度会影响热泵系统的热交换效果。
较高的污染程度可能导致热泵系统的传热管壁附着污泥或其他物质，降低热交换效率。
因此，减少污水的污染程度可以改善热泵系统的性能。
4. 热泵设备质量
热泵设备的质量也会对系统的性能产生影响。
高质量的热泵设备具有更高的效率和更稳定的运行。
因此，选择和使用优质的热泵设备可以提高系统的性能。
以上是污水源热泵性能的几个重要影响因素。
了解和控制这些因素，可以提高热泵系统的效率和可靠性。
对于污水源热泵系统的设计和运行，需要综合考虑这些因素，并采取相应的措施来优化系统性能。
污水源热泵制冷工作原理
污水源热泵制冷工作原理
污水源热泵制冷工作原理是通过利用污水中的热能来进行制冷的一种技术。
其工作原理如下：
1. 污水采集：首先，将污水收集到一个集水池中。
这个集水池通常位于需要制冷的建筑物附近，以便方便获取污水。
2. 污水处理：收集到的污水会首先进行初步的处理，例如去除固体杂质和悬浮物等，以保护热交换器和其他设备的正常运行。
3. 分离污水中的热能：接下来，污水中的热能会通过热交换器进行分离。
热交换器内部有一根水管，污水在外部流过，冷凝器循环水流在内部流动。
热交换器通过传递污水中的热能给循环水，使循环水温度升高。
4. 循环水压缩：升温后的循环水通过压缩机进行压缩，使其温度进一步升高。
压缩机提供了流动能量，使循环水的压力和温度都增加。
5. 循环水冷凝：压缩后的循环水通过冷凝器进行冷凝，使其失去热量并转化为高温的冷凝器冷却水。
6. 冷却水回收：冷凝器冷却水会通过循环管道回流到热交换器中，与污水交换热能，再次提供冷却效果。
同时，冷凝器冷却水温度降低，会重新进入循环水压缩过程，保持循环。
7. 制冷作用：冷却效果通过循环水在室内热交换器中与空气交
换来实现。
循环水通过热交换器，将室内的热量吸收，使室内空气温度降低，从而实现制冷效果。
通过循环往复，污水源热泵制冷系统能够不断吸取污水中的热能来提供制冷效果，这种技术既能够有效利用资源，又能够实现环境友好型的制冷方式。
《污水源热泵》课件
Part Three
污水源热泵系统组 成
污水换热器
功能：将污水中的 热量传递给清洁水
结构：由换热管、 壳体、密封件等组 成
工作原理：利用污 水与清洁水之间的 温差进行热交换
应用：广泛应用于 污水处理厂、工业 废水处理等领域
热泵机组
压缩机：将低压气体压缩 成高压气体，提高温度
冷凝器：将高压气体冷却 成液体，释放热量
运行
常见故障及处理方法
压缩机故障：检查压缩机 是否正常工作，如有问题 需及时更换
冷凝器故障：检查冷凝器 是否正常工作，如有问题 需及时清洗或更换
蒸发器故障：检查蒸发器 是否正常工作，如有问题 需及时清洗或更换
控制系统故障：检查控制 系统是否正常工作，如有 问题需及时维修或更换
管道堵塞：检查管道是否 堵塞，如有问题需及时疏 通
工业废水处理： 利用工业废水中 的热量进行热交 换，降低能源消 耗
农业灌溉：利用 农业灌溉水中的 热量进行热交换， 提高灌溉效率
建筑供暖：利用 污水源热泵为建 筑提供供暖，降 低能源消耗和碳 排放
污水源热泵的优势与局限性
优势：节能环保，可利用污水中的热量进行供暖或制冷 优势：运行稳定，不受外界环境影响 局限性：需要定期维护和清洗，以保证设备的正常运行 局限性：对水质要求较高，不适用于含有大量杂质或腐蚀性物质的污水
膨胀阀：控制制冷剂流量， 调节蒸发压力
蒸发器：吸收污水中的热 量，使污水降温
辅助系统
水泵：用于输送污水和热泵系统之 间的循环水
控制系统：用于控制热泵系统的运 行和调节
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换热器：用于将污水中的热量传递 给热泵系统
过滤器：用于过滤污水中的杂质， 保护热泵系统
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❖ 2005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” ；
齐鲁石化污水处理厂——污水源热泵空调工程
总建筑面积：9000平方米。 空调末端设备：风机盘管和暖气片 用户：办公楼及净化车间 用户性质：夏季供冷（地下水）、冬季供热（工业污水）。 污水源：工业污水（30度）、间接式污水换热器 设计方案：净化车间冬季采用蒸汽通过换热器换热为低温热水供 暖，末端设备为暖气片；夏季采用150台分体空调维持室内温度； 办公楼和设备间冬季均采用散热器热水供暖，夏季无空调设施。 因此原有夏季空调面积大约为3000m2，冬季供暖面积约为 5500m2。
❖ 全年的水温度变换幅度较小，可作为稳定的冷热源。
❖ 污水的腐蚀性不大，PH在（6-7.5）之间。
COP值：在冬季供热时，制热量与输 入功率的比率 在夏季制冷时，制冷量与输 入功率的比率
冬季时：污水源热泵的COP值大于4 夏季时：污水源热泵的COP值大于5
污水源热泵工作原理
❖ 冬季： Q2＝Q1+Q3 Q2≥4Q3
天/万元） 天/万元）
元）
污水源热泵系
16
12
28
0.8元/度
统
地下水源热泵
17
13
30
0.8元/度
系统
土壤源热泵
18
14
32
0.8元/度
4
直燃机
25
18
43
2.1元/立
方
5
热网+水冷机
27
20
47
0.8元/度
组
6
燃煤+水冷机
36
20
56
0.8元/度组Fra bibliotek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 ；
❖ 高效节能
污水源热泵系统特点与优势
系统制热时：COP T
COP
T
T T0
≥0
T0 (T T0 )2
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。
系统制冷时：
COP T
(T
T0 T0 )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。
❖ 运行稳定
污水源热泵系统
杜晓青 吴竹 王子豪 袁昊
热泵
把能量由低温物体 向高温 物体的传递
水泵：
1 污水源热泵系统原理及可行性分析 2 污水源热泵系统特点与优势 3 工程实例 4 污水源热泵系统的缺点
污水源热泵的原理
城市原生污水源热泵技术是利用城市原生污水冬季水温高于大气温 度、夏季水温低于大气温度的特点，冬季从污水取热供暖，夏季向污水 排热制冷，一套系统冬夏两用，并且全年能取热供应生活热水。
原生污水特点
❖
我国城市污水量巨大，如果用污水源热泵回收这些污水中的废热，可以解决
至少15亿平方米建筑物冬季采暖问题。
❖
污水冬暖夏凉。长期测量的数据表明，城市污水中具有较大的能量：
冬季：污水温度在9℃至16℃之间；夏天，污水水温在22℃至28℃之间，一般南 方城市污水温度冬季比北方低，夏季比北方温度高。
❖ 夏季： Q1＝Q2+Q3 Q2≥5Q3
污水源热泵系统特点与优势
❖ 环保效益显著
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。
设单位污水量以100m3计，所能利用的显热温差为5℃，则可利用冷热量 为 =2.1×106kJ。 供暖时：可节省一次能源（燃煤）1.34×106kJ，相当 于71.3㎏（22.8元）燃煤。可节省一次能源（燃气）0.651×106kJ，相当 于40.7m3（48.8元）燃气。制冷时，可节省一次能源（燃煤） 0.357×106kJ，相当于19㎏（6.1元）燃煤。可节省一次能源（燃气） 0.168×106kJ，相当于10.5m3（12.6元）燃气。
泵系统
热网+水冷
70
机组
土壤源热泵
80
直燃机
120
燃煤+水冷
160
机组
其他费用 （万元）
80
110
150
160
130 100
合计（万元） 功能
180
采暖+制冷+
生活用水
190
采暖+制冷+
生活用水
220
采暖+制冷
240
采暖+制冷+
生活用水
250
采暖+制冷
260
采暖+制冷
序号 1 2 3
空调类型 采暖费（120 空调费（120 全年合计（万 备注
❖ 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 。
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；
❖ 1999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；
金属类材料：金属传热系数高， 所需传热面积小，但耐腐蚀性能 差。 非金属类：可以忽略腐蚀的影响， 但传热系数低。
污水源热泵系统的缺点
受污水水量的限制
03至12年全国城镇生活污水排放总量
数据摘自2003年-2012年《全国环境统计公报》
污水源热泵系统的缺点
需要破路引水，工程较复杂。
污水源热泵系统特点与优势
污水源热泵系统特点与优势
❖ 一机多用
污水源热泵可供暖、空调，一机多用，一套 系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置 或系统。
污水源热泵系统特点与优势
❖ 经济效益良好
1万平米
序号 1 2 3 4 5 6
空调类型 热（冷）源
设备（万元）
污水源热泵
100
系统
地下水源热
80
江苏南通市污水源热泵工程
建筑面积：30万平方米 用户：办公及住宅，供冷。
污水源：污水厂二次水，间接式系 统，采用壳管换热器。
污水源热泵系统的缺点
城市原生污水水质恶劣，悬浮物多，换热器 易堵塞。
处理方案
研制自动粗过滤器，适用于当地情况，能 够过滤杂质、自动清洗。
污水源热泵系统的缺点
污水腐蚀换热器材质较难选择