污水源热泵原理课件.

• (5)城市污水量大面广，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。
• (6)城市污水能源区域分布优越。我国能源资源分布不均．煤炭
城市污水是工业废水与生活污水的总和，是城市余热型可再 生性清洁能源，包括城市原生污水与二级出水，是一种理想 的低位冷热源。作为热泵空调冷热源具有如下特点：
• (1)城市污水水量为城市供水量的85％以上，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℃。
• 我国目前也已实施多个项目的城市污水源
热泵，如北京高碑店污水处理厂、北小河 污水处理厂、卢沟桥污水处理厂、秦皇岛 海港区污水处理厂利用污水二级出水实施 了几个项目，哈尔滨马家沟、哈尔滨望江 宾馆、哈尔滨太古商城、大庆恒茂商城等 利用原生污水实施了几个项目，均取得了 较好的效果。
2.3污水源热泵的原理
• 首先，污水源热泵技术主要来源为城市污水，污
水具备水处理量大，水源稳定，冬暖夏凉等特点。 调查表明，城市污水中具有较大的热量，冬天污 水温度在10℃至16℃，高出日常气温。夏天，污 水水温为22℃至25℃，又比日常气温低。热泵机 组依靠内部制冷剂的物态循环变化，冬季从污水 中吸收热量经热泵机组升温后对建筑供热，夏季 通过热泵机组把建筑物中的热量传递给污水从而 实现供冷的新技术。
污水源热泵介绍
中央空调概述：
• 空调系统由冷热源、空调机、末端设备以及连接各部分之间的介质输
送系统组成。 空调冷热源包括：空气、冷却塔、锅炉（其中包括电 锅炉、燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉）、水（包括地表水、地下水、 生活废水）、土壤等。空调机组种类包括：活塞式、离心式、螺杆式、 溴化锂吸收式等。末端形式主要有风机盘管、散热器、地板辐射等。 输送系统主要指输送冷热介载体介质的管道，送风系统的风管、风道， 水系统的水管，制冷剂系统的铜管等。如下图所示：
水 风机盘管 空气 土壤 锅炉 冷却塔
冷 热 源
空 调 机 组
末 端 系 统
散热器
地板采暖
二、污水源热泵
• 根据以上空调各个部分的不同组合，可以有多种空调系统的方案，如
以冷却塔（冷源）+锅炉（热源）+空调主机+风机盘管系统，实现夏
季制冷、冬季制热功能；地下水（冷热源）+热泵机组+风机盘管+地 板采暖实现夏季制冷、冬季制热功能等。污水源热泵即以污水作为空
• 依上述可知，城市污水是理想的暖通空调
冷热源，因此对以城市污水为冷热源的热 泵空调系统进行深入的研究并加以推广应 用具有很重要的意义。
2.2污水源热泵技术的国内外发展现状
• 20 世纪80年代以来， 美国、 日本等国家相继建
立了一批大型城市污水源热泵系统。从开始时单 机容量 仅几兆 瓦已发展 至今 单机容量达30MW， 单个项目总装机容量达160MW。以瑞典为例，到 1987年已有约100座热泵站投入运行，总供热能 力达到1200 MW，已成为世界上应用大型污水源 热泵的代表国家之一。大型城市污水源热泵系统 在国外已有十几年的运行历程，已形成一套较完 备的技术和经验。
• 直接换热式热泵空调系统为热泵空调机组换热器中提取污水中的热量或冷量；间接换 热式热泵空调系统污水先通过热交换器与某一中间媒介进行 热交换．再通过中间媒介同制冷剂换热。需要明确指出，直 接污水源热泵空调系统中，污水与制冷剂之间不存在混合， 它们之间的传热方式依然是间接传热。 与间接换热式污水源热泵空调系统相比，直接系统具有更为 简单的系统形式和更高的制热效率。在间接系统中，热量的 传递路线是：污水、中介水、制冷剂。从热力学的角度分析， 中介媒质的存在增加了传热热阻，导致能量在转移过程中其 品质有大幅度的下降，因此整个热泵系统的制热效率也随之 下降。同时，中介媒质的存在也使污水的可利用温差区间减 小，单位质量污水的供热量也就减小了。没有中介水系统的 直接污水源热泵系统由于系统形式得到简化，初投资也随之 减小，而且调试、调节操作简单，运行管理方便。直接换热 式污水源热泵空调系统一般为工质切换式系统，而问接式污 水源热泵空调系统一般属于水切换式系统。直接系统具有简 单的结构和更高的效率，是未来的主流系统形式。目前国内 外以二级污水作为冷热源的热泵空调系统通常都采用直接换 热式系统。而对于水质较差的城市原生污水大都采用间接利 用式，以减少对热泵空调机组的腐蚀。
• (3)作为城市废热之一，城市污水占城市区
域废热百分比很高，日本东京占近40%， 我国各城市所占比例在10一16％之间，是 城市废热回收潜力最大的部分。
• (4)城市污水是载热水体，热容量大，相对
空气源、土壤源而言，换热设备具有很高 的传热效率，热泵空调系统运行效率高， 空气源、土壤源热泵制热系数在3.5以下， 而污水源热泵可高达4.5甚至以上。
等矿产资源有60%分布在华北，水力资源有70％分布在西南， 而经济发达、工业和人口比较集中(约占全国人口总数的37％) 的南方八省市的能源却比较缺乏，煤炭量仅占全国2％，水力资 源仅为10%。而城市污水热能分布于各大中城市市区内，与人 口及城市工业化程度成正比，将城市污水作为一种新能源，在 适当优化能源结构的同时，缓解了能源缺乏及分布的不均匀性 问题。
调系统的冷热源，实现制冷、制热的目的。
2.1污水源热泵的特点
• 城市污水是理想的空调冷热源，开发利用低位清
洁可再生能源是暖通空调能源消耗的新模式。可 再生性清洁能源包括太阳能、风能、水能、生物 质能、地热能和工业余热、城市废热等等，我们 利用其中的部分低位能源作为热泵冷热源为建筑 物供热时，按电驱动热泵制热性能系数4.0计算， 其系统的一次能源利用率大于1.3，而利用其他矿 物燃料供暖时一次能源利用率则在0.7卸0.9之间， 因此低温热源+热泵供暖空调是缓解能源紧张、 保护环境的有效途径之一。
• 制热原理图
空调机组
污水12℃ 60℃
污水6℃
50℃ 制热过程
末 端 系 统
散热器
地板采暖
• 制冷原理图
空调机组
污水25℃ 7℃
污水30℃
12℃
末 端 系 统
风机盘管、新风机组等
制冷过程
污水源热泵不同的系统分类方式又 可分为：
• 按污水热能提取方式可分为：直接利用式
和间接利用式。 • 从模式转换方式又可以分为：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(工质切换式)和通过阀门改变水流方 向来实现工况转换(水切换式)。