水源热泵综合节能技术的工程应用分析
污水源热泵技术介绍
污水源热泵技术介绍(共10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--城市原生污水源热泵系统技术解析报告北京和利时恒业热能科技有限公司二零一一年五月目录一. 建设污水源热泵的意义 (3)二、污水的热能利用 (4)三．污水源热泵的实现 (7)四．污水源热泵系统的效益分析 (8)一. 建设污水源热泵的意义：（1）缓解能源消耗紧张：在全国建筑能耗占总能耗的很大比例，而在建筑能耗中暖通空调的能耗更是占有举足轻重的位置，预测2020年我国暖通空调能耗量将达到10亿吨标煤，占总能耗的30%以上。
开发利用低位可再生洁净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，相对其他类型的冷热源，城市污水具有独特优势，是一种理想的低位冷热源。
利用污水作为冷热源对建筑进行采暖空调可以直接减少其他短缺能源的消耗，同时还可以达到废物利用的目的，是资源再生利用，发展循环经济，建设节约型社会，友好环境的重要措施。
目前满液式热泵机组在蒸发器进水温度1℃以上时，机组制热性能系数也在4以上，以火力发电效率计算，热泵机组的一次能源利用率大于。
而效率较高的集中供热系统（燃煤或燃气）一次能源利用率也仅在之间。
因此热泵系统节能量达50%。
（2）保护、友好环境：我国能源消耗中，煤占70%以上，以煤为主的能源结构下，暖通空调用能是大气污染的主要因素之一。
在全球空气污染最严重的10个城市中，中国占有5个，包括北京、上海、沈阳、西安和广州，北京冬季供暖期中TSP （总悬浮颗粒物）、2CO 、2SO 、x NO 等严重超标。
资料表明，70%的TSP 、90%的2SO 、60%的x NO 和85%的矿物燃料生成的2CO 来自燃煤，暖通空调引起的污染物排放量占总排放量的15%以上。
燃煤排放2SO 引起的酸雨污染已扩展全国整个面积的30%-40%，造成的经济损失接近国民生产总值的2%。
水源热泵技术在沈阳地区供热空调工程中的应用
广有一定的困 难。 水源热泵是目 前我国应用较多的热泵形式， 它 是以水（ 包括江、 湖泊、 河、 地下水， 甚至是城市污水 等） 作为冷热源体， 在冬季利用热泵吸收其热量向建 筑供暖， 在夏季热泵 将吸收 到的热量向其排放， 实现
衰 １ 沈阳地 区冬 、 两季气 象参数 夏
室 外计算 （ 球） 干 温度 ／ ℃ 全年 平均 温 度 戊二 冬季 夏季 空调
３ ４ １
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日平均 温度 （ ５ 天数 ／ ℃ 天
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簇５ ℃期间的平
３ 建设部沈阳煤气热力 ６ ． 研究设计院， 沈阳 ｎＯ ） 辽宁 ２ ０
摘 要： 介绍了沈阳地区的气候及水资源情况 ， 水派热 泵技术 的工作原理 、 点及在供 热空调工 程应用 中 特 应 具备的条件， 对比分析 了水源热系、 热力 网、 空调 冷暖 家用机、 油锅 炉、 燃 澳化祖 直姑机、 电拐 炉、 气 然 锅 炉及 燃洋锅炉的初投资和运行费用 ． 并探讨 了水 源热 泵技 术应用中存在的一些问题。 关键词 ： 水源热泵； 节能 ； 环保； 热空调； 供 应用 中图分 类号： Ｋ ９Ｔ １２， 文献标识码 ： 文童编 号：０４一 ９８２ ）０ 一０２ 一０ Ｔ ７ ：入９５ １ ２ Ｂ ｌ ，４ 田７９ ０ ５ ４ （
２ ７年第 ９期 ０ （ 总第 ３２ ） ０期
节 能
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水源热泵技术在沈阳地区供热空调工程中的应用
胡俊生 ， 莹 ， １ 石 ２李慧星１ ， 谷海玲， ， 王春海３
（． １ 沈阳建筑 大学 市政 与环境 工程 学院， 辽宁 沈 阳 １０６ ２ 辽河油 田振兴公 司， 宁 盘钟 １ ００ １ ８ ． １ ； 辽 ４ ２１ ；
污水源热泵工程设计与应用研究
图1
1 方案设计依据 污水处理厂日处理污水量为 60000 吨 / 天，考虑尖峰和
低谷的因素，按平均小时排水量 1250m3/h 计算，以此水量进 行换热器选型计算依据。污水源热泵机组夏季冷凝器设计温 度为 45/40℃，冬季蒸发器设计温度为 9/6℃，污水进行换 热器时，冬季参数较为不利，因此，以冬季工况进行选型计算。
中国设备工程 2020.03 （上） 183
Research and Exploration 研究与探索·工程技术与创新
=9℃；
污水侧冷水流量 G1=1250000kg/h；污水冷却流入温度
t2′=11℃；污水冷却流入出温度 t2〞=10℃。
（2）计算温度及物性参数：
污水冷却水的定性温度 t2=(t1′+t1〞)/2=(10+11)/2=10.5℃； 冷却水的密度查物性表得 ρ2=992.9kg/m3； 冷却水的比热查物性表得 Cp2=4.174kJ/kg.℃；
运西污水现场实际情况是污水经过处理后，通过一段污 水排放池后，排入市政污水管道。这段排放池长 40 多米， 宽 2 米，内设紫外线消毒渠、巴氏计量槽，该装置对污水排 放流道有一定要求，如图示。考虑这种特殊要求，将专门的 污水源换热器设置在污水进入排放池的前面，充分利用污水 自身流速进行换热（如图 1）。
关键词：污水源热泵；污水源换热器；传热系数 中图分类号：TU83 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2020）03（上）-0183-03
某污水处理厂污水源热泵工程位于沧州市迎宾大道以 西，经一路与渤海路交口西南角的位置，小流津河东岸。一 期工程的厂区综合楼、污泥脱水间、加药间、配电室值班等 室内需要供暖，供暖面积 3000 余平米。原设计采用市政热源， 通过厂区新建换热站为厂区提供热媒。一次网供回水温度为 105/55℃，二次网供 / 回水温度 70/45℃。
6 第四章-热泵节能技术
空气源热泵在5℃环境效果偏 低,地源水源热 泵不影响
空气源热泵在 -5℃环境效果 偏低,地源水 源热泵不影响
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2.1 空气源热泵
原理
其工作原理是将空气中的能量吸收，变成热量转移到水箱中，把水 加热起来，同时把失去大量能量的低温空气释放到厨房，用于厨房制冷。 空气在失去能量降低温度的同时，大量的水蒸气被冷凝，因而释放的冷 气湿度大大降低，相当于具有除湿的效果。因此该产品集节能中央热水、 厨房（卫生间）制冷、局部除湿功能于一体，大大挺高的产品的性价比 和使用性能。
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1980年上海冷气机厂为上海美术工艺服务部建造一台空气—空气式 电动热泵装置，成功地为面积1200m2的营业厅供暖和制冷。
山西省科学技术情报研究所刘慧敏等人先后编辑出版热泵译文集两集， 为广泛宣传介绍国外热泵节能先进技术起到推动作用。
自1981年开始中国制冷学会召开两年一度的余热（低势能）制冷和 热泵学术会议，促进了我国热泵技术的研究和推广。
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1.2 热泵主要功能与特点
（1）功能 通过作功使热量从低温介质流向高温介质，如同水泵。
（2）特点 一机两用：热泵能满足建筑空调冬季供热和夏季供冷 环保：削减燃煤锅炉，减少CO2排放 节能：效率高，运行费用低 可持续发展-利用的低温热能属于可再生的能源 均衡用电负荷：冬夏两季使用，有利于电网削峰填谷
3、运行成本低：阳光较好时，运行费用高于太阳能；在阴雨天和夜晚，热效 率远远高于太阳能的电辅助加热。全年平均，常规太阳能辅助系统全年耗能比 产品全年总耗能还要高出很多。
4、安装方便：空气源热泵占地空间很小，外行与空调室外机相似。
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与锅炉相比：
1、热效率高：产品热效率全年平均在300%以上，而锅炉的热效 率不会超过100%。 2、运行费用低：与燃油、燃气锅炉相比，全年平均可节约70%的 能源。 3、环保：热泵产品无任何燃烧排放物，制冷剂选用环保制冷剂， 对臭氧层零污染，是较好的环保型产品。 4、运行安全，无需值守：与燃料锅炉相比，运行绝对安全，而且 全自动控制，无需人员值守，可节省人员成本。 5、模块式安装，便于增添设备：产品采用多台机组并联的安装模 式，当用户用水量增大时，可随时增添设备。
热泵与空调节能技术的现状分析
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章编 号 ：０６ ８３ （００ １— １４ ０ １０ — ９７ ２ １） ２ ００ — １
１ 优化空调系统性能
于这一温度 的大量余热 丢弃不用 ， 不仅造成 了能源浪费 ， 也 造 成 了环境 污 染 。低 温热 能 的有效 回收 和 利用 成 为 提
①空调系统元件优化配置。典型空调热泵系统主要 高能源利用率的重大课题之一 ，热泵系统应考虑充分利 有压缩机 、 蒸发器 、 冷凝器和 毛细管等 。 这些元件 的设计 用余热 ， 实现能量 回收。 其次 ， 在建筑空调负荷 中， 新风负 利用热交换器回收排风 中能量 ， 可 与参 数配置是 否合理将对 空调系统性 能产生很 大 的影 荷往往所 占比例较大 ，
的应 用 、 态 实 时 监控 等 提 供 了硬 件 基 础 。 Ｌ 状 Ｐ Ｃ作 为控 制 设备 ， 比传统 的专用控 制器更 为经 济 ， 抗干扰能力强 ， 且
具有 很 好 的发 展 趋势 。 变 频 未应 用 前 ， 泵 空调 系统 多 在 热
向外 界排 放 任何 废 气 、 水 、 渣 ， 一 种理 想 的“ 色 空 废 废 是 绿 凋 ” 目前 中 国的地 源 热 泵市 场 日趋 活跃 。 ， 大 气 源 热泵 也 称 空 气 源热 泵 或 风 冷热 泵 。空 气 源热
(整理)水源热泵技术简介及各供暖方式运行费用分析对比
精品文档中央空调系统形式介绍1.1传统中央空调形式传统的中央空调有空气源热泵（风冷机组）+辅助电加热和水冷冷水机组+锅炉或热力管网两种形式。
空气源热泵（风冷机组）和水冷冷水机组在制冷时都是把房间的热量向室外空气排放，受室外气温因素影响太大，其制冷量随室外空气温度升高而降低，尤其在高温高湿地区，机组制冷性能极不稳定，效率低下,有时甚至不能工作。
在制热时，空气源热泵当室外温度降到零度以下时需加辅助电加热装置，耗电量大，效率很低;而水冷冷水机组+锅炉这种空调形式，在供热时需用电锅炉或燃煤、燃油锅炉，污染严重，运行费用昂贵。
1.2 水源热泵中央空调水源热泵中央空调分为地下水源热泵和地表水热泵两种形式。
1.2.1 水源热泵水源热泵的概念水源热泵技术是一种利用地球表面或浅层水源（如地下水、河流和湖泊），或者是人工再生水源（工业废水、地热尾水等）的低温低位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移，既可供热又可制冷的高效、环保、节能的空调系统。
水源热泵原理地球表面浅层水源（一般在 1000 米以内），像地下水、地表的河流、湖泊和海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。
水源热泵技术的工作原理就是：在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。
通常水源热泵消耗 1kW 的能量，用户可以得到 4kW 以上的热量或冷量。
水源热泵的分类当利用的对象都是水体和地层（含水地层）的蓄能，而且都是以水作为热泵机组的冷热源，都可以将之归类为水源热泵系统。
水源热泵可以分为地下水源热泵以及地表水源热泵。
地下水热泵系统，也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。
通过建造抽水井群将地下水抽出，通过二次换热或直接送至水源热泵机组，经提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回地下。
地下水源热泵系统性能优化及控制策略研究
地下水源热泵系统性能优化及控制策略研究地下水源热泵系统作为一种能源高效利用的技术，已经得到了广泛的应用和研究。
本文将从系统性能优化和控制策略两个方面展开研究，旨在提高系统的能效和节能效果。
一、地下水源热泵系统性能优化1. 热储罐容量优化：热储罐在地下水源热泵系统中起到了储存热能的作用。
为了提高系统的性能，需要合理确定热储罐的容量大小。
通常情况下，热储罐的容量应该能够满足系统设计日负荷的需求，并考虑到系统在连续运行的情况下的热量储存能力。
2. 换热器设计优化：换热器是地下水源热泵系统中热交换的关键设备。
通过优化换热器的结构和工艺参数，可以提高系统的换热效果，减少能量的损失。
在换热器设计过程中，需要考虑流速、流量、换热介质等参数的选择，并合理安排冷热介质的流向，以最大化地利用能量。
3. 系统循环调节优化：地下水源热泵系统中，循环调节是影响系统能效的重要因素之一。
通过调整系统的循环参数，包括循环时间、流量等，可以提高系统的运行效率。
此外，合理安排循环调节的时间段也是优化系统性能的关键，根据不同季节和用能需求的变化，灵活调整循环调节的策略可以有效地提高系统的性能。
二、地下水源热泵系统控制策略研究1. 温控策略优化：地下水源热泵系统的控制策略直接关系到系统的能效和节能效果。
针对不同的使用场景，确定合适的温度控制策略是提高系统性能的关键。
例如，在夏季空调模式下，通过控制冷水供水温度和回水温度的范围，可以提高系统的能效，并满足室内舒适度的要求。
2. 耦合控制策略研究：地下水源热泵系统通常包括地源热泵和传统供暖或制冷设备的耦合使用。
针对这种复杂的控制情况，研究合适的耦合控制策略非常重要。
通过建立系统的数学模型，分析耦合设备之间的能量交互和传递规律，可以制定出合适的控制策略，实现系统的优化运行。
3. 多目标优化策略：为了进一步提高地下水源热泵系统的性能，可以考虑多目标优化策略。
除了能效和节能外，还可以考虑系统的运行稳定性、降低维护成本等多个指标。
热泵节能技术
热泵机组由于其具有节能、环保及冷暖联供等优点，目前在国内广泛应用，其主要分为：一、空气源热泵空气源（风冷）热泵目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。
热泵空调器已占到家用空调器销量的40~50%，年产量为400余万台。
热泵冷热水机组自90年代初开始，在夏热冬冷地区得到了广泛应用，据不完全统计，该地区部分城市中央空调冷热源采用热泵冷热水机组的已占到20~30%，而且应用范围继续扩大并有向此移动的趋势。
本次收集的空气源热泵方面论文有55篇，主要有：1、关于空气源热泵能耗评价问题为了评价和比较热泵机组与其它冷暖设备的能耗，大约有30篇论文涉及此问题。
介绍了适用于热泵机组能耗分析的理论与软件，根据空调冷负荷、室外干球温度、热泵出水温度等参数，采用温频数法，求解热泵供冷全年能耗。
在求解热泵冬季能耗时，除考虑空调热负荷、热泵出水温度、室外干球温度外，还把室外相对湿度（即温湿频数）考虑到热泵供热性能中，软件经工程实例计算，与实际耗能量有较好的吻合，为能耗评价提供了一种方法。
2、风冷热泵机组的选用目前设计选用风冷热泵冷热水机组，常根据计算得到的冷热负荷，考虑同时使用系数及冷（热）量损耗系数后，按机组铭牌标定值选择机组台数。
由于空气源热泵机组的产冷（热）量随室外参数的改变而变化，这种选择方法可能造成机组选得过大，造成浪费；或者选得过小，使供冷（热）量不足，达不到使用要求。
为此建议采用空调的逐时冷热负荷和热泵机组的供热供冷能力的逐时变化曲线对照选择，会得到比较满意的结果。
3、热泵机组冬季除霜空气源热泵冬季供热运行时，最大的一个问题就是当室外气温较低时，室外侧换热器翅片表面会结霜，（需要采取除霜措施）。
根据有关文献摘录，经二年的现场跟踪测试，其结果是除霜损失约占热泵总能耗损失的10.2%，而由于除霜控制方法问题，大约27%的除霜功能是在翅片表面结霜不严重，不需要除霜的情况下进入除霜循环的。
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水 源热泵综合 节 能技术 的工程应用 分析
白雪莲 刘宁毅 林真 国
重庆 ４０４ ） ０ ０ ５ （ 重庆 大学城 市建设 与环境 工程 学院
【 摘
要 】 水源热 泵技术是可再 生能源利用技术 ，具有提高机组效率和 降低系统运行 费用 的优点 。以实际工 程 为例 ，研 究 了地 表 水 水 源 热 泵 空 调 系 统 设 计 中 的 具 体 问题 。 结 合 工 程 具 体 情 况 ， 探 讨 了在 应 用
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【 键 词 】 可再生 能源 ；热泵系统 ；空调 ；节 能技术 ；运行能耗 关
中图分类号 Ｔ ３ Ｕ８ １
文 献标 识 码
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水源热泵技 术的 同时 ，将集 中供冷供热技术 、二次泵技术 、变流 量技术等其他 多项 节能技术 综合 应用 ，不但 能更有效地发挥 水源 热泵技术 的优点，并能大大提 高空调系统 的能 效。对常规 空调系 统形式 与水 源热泵空调系 统形式进行 了技术 经济 比较 ，结果表 明该工程水源热泵 技术与其他 节能 技术综合应 用可减 少全年运行能耗约 ４ ％。 ６
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