污水源热泵节能与环保价值

1、污水源热泵节能与环保价值1、节能与节煤采暖时每使用一吨污水，可获取 5000-10000千卡热能与冬季污水的水温条件有关，相当于1.5-3 kg 燃煤供热的有效热值。如果考虑本工程使用的是火电，即所使用的电力原来也是燃煤发出的，那么有如下粗略计算：燃煤发电的效率为1/3左右，热泵的能源利用效率为 400%左右，两者综 合得到热泵供热的能源利用效率为 3/4 = 1.33。而直接燃煤供热的能源利用效率仅为0.6左右考虑到锅炉效率，输运损失，不平衡时调节不利的损失等。 两者比较可知热泵供热比燃煤供热节煤 55%。如果按使用的是水电考虑，那么与燃煤完全无关。该项科技成果相当于找到了一个巨大的环境能源

2、。全国全年排放污水总计600亿吨左右，此外，该项技术成果可以很容易地 推广应用到使用江、河、湖、海等地面水。利用这些水中的热能资源解决我国南 方广阔地区的采暖问题是完全可行的，大力开发每年可节煤上亿吨。2、环保在冬季采暖时，燃煤1kg将向大气排放3kg左右的。本成果在全球的推 广应用将减少多少温室气体排放！在夏季空调工况中，空调废热被排放到了污水中，而不是像常规空调那样通过冷却塔排放到大气中。这对夏季炎热的南方城市有特殊的意义，可完全防止所 谓 空调越开，城市越热的所谓 热岛现象。具体工程工程的经济效益1、初投资利用本成果建成的工程工程一机三用：夏季空调，冬季供暖，全 年供热水，而且夏季是使用

3、空调废热无能耗地制备热水。与冬季接热网或自备锅炉房，夏季中央空调的常见方案相比，热 泵空调主机投资一样，本方案多投入污水处理设备，但省下了空调冷 却塔和热网入网费或锅炉房费用，以及大量的占地空间。总体估算节 约初投资30%左右。与地源热泵或地下水源热泵系统相比，净节省耗资很大的打井费 用。2、运行费用夏季空调时由于污水对机组的冷却效果要好于冷却塔，故机组的COP值高于传统系统，夏季约可节电10%。冬季采暖的本钱主要是燃料费。燃煤、燃油、燃气、燃电诸方式 无论采用哪一种，即使将初投资分年度折旧计入，燃料本钱均还要占 8090%。各种采暖能源的燃料本钱比较见下表燃料热值转化总效率燃料单价燃料本钱名

4、称一qnc（元 / GJ）煤5000 kcal/kg0.6400 元 /t32油12000 kcal/kg0.854000 元/t95天然气8000 kcal/ m30.882 元/ m367人工煤气3500 kcal/m30.881.00 元 / m377电锅炉或3600 kJ/kwh10.47 元 / kwh130电热膜水源热泵40.47 元 / kwh32由表中数据可见，燃料本钱最低的仍然是燃煤供热，水源热泵在 采用民用电价时是可以与之相媲美的。燃油与燃气的燃料本钱均要高 出1-2倍。直接燃电要高出3倍。冬季采暖的运行费用大都略高于燃料本钱，但燃煤采暖除外。城 市热网包括管理费在内的实际

5、收费约为其燃料本钱的 1.8倍。由此可 见，水源热泵的运行费用是其它热源无法比较的。实施条件及程序系统特点1、高效、节能？节能率30% 75%?该系统的运行方式，使能量 输入与输出之比到达1: 4以上，即输入1千瓦的电能，就能够得到 4千瓦以上的能量，节能3075%。采暖费与燃煤供热相比为70%, 与燃气相比为50%、与燃油相比为30%。采暖时每使用一吨污水， 可获取5000 10000千卡热能，相当于1.5 kg 3您标准煤供热的 有效热值。2、绿色环保 该系统不需要锅炉、冷却塔等设备。没有煤、油 及天然气燃烧排放物污染， 无室外机，不会产生令人不适的热岛效应， 噪音大大地于传统空调。 在冬

6、季取暖时， 利用一万吨污水为建筑物供 热 4 个月，可减 CO2 排放量 5040吨。3、寿命长，维护费低 该系统主机设备使用寿命长达 25 年，污 水防阻机和污水换热器寿命长达 20年以上，系统不设室外机，不设 冷却塔，设备维修简单，费用低，正常使用条件下无须维护。4、一机多用，占地小 系统一机多用，一套系统可以代替原来 的锅炉加空调两套装置。可以实现供暖、供冷、供热水三联供。机房 占地面积只是原来的 1/3。5、运行稳定，平安可靠 污水的温暖度一年四季相对稳定，其 波动的范围远远小于室外气温的波动，使得热泵机组运行可靠稳定。 污水源热泵系统使用电能驱动热泵， 吸收污水热量 或向污水排放热

7、量，无须燃烧设备，从而不存在爆炸，燃烧等隐患。6、应用广泛 WFJ 污水热能采集装置分为： 1 型和 11 型， 1 型适 用于对固体污杂物含量较高的城市原生污水。 11 型适用于对江、河、 湖、海水等含有少量悬浮物的地表水源。实施条件及程序实施目标 污水源热泵空调系统经过五年的成功实践， 积累了丰 富的经历，凭借我们成熟的技术、先进的设备以及配套设施，全面为 用户提供效劳。实施条件 应用建筑须提供符合要求的电力220V380V， 建筑物附近必须有足够的污水源，利用地表水作为冷热源时水温必须 到达4C以上。实施程序 根据用户提供的建筑图纸，污水源及地表水温度冬 季的资料及使用要求，从技术咨询开

8、场，进展深入细致的可行性调 研，为用户出具可行性建议方案书和投资概算，在得到用户认可后， 承受用户委托进展详细的施工图设计并提供施工预算，签订系统安装合同，完成系统安装，经调试验收合格后，交给用户使用。节能环保效益高原生污水源热泵系统为冷热源，冬季供热、夏 季空调和全年供生活热水。供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房 系统，没有燃烧过程，防止了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，防 止了冷却塔的噪音及霉菌污染、大气污染。不产生任何废渣、废水、 废气和烟尘，环境效益显著。2021年，我国年污水排放量将达500亿立方米，假设大力开发 利用，同时加大对江、河、湖、海水的开发，年节省标煤量可达亿吨 以上占

9、全国总能耗的3%,建筑能耗15%，同时每年可减少CO2 排放数亿吨。污水源热泵中央空调与常规中央空调特点比较污水源热溴化锂吸水冷机组+水冷机组+项目收式燃油气家用空调泵空调直燃机组热水锅炉电热锅炉水资源消 利用原生 夏季冷却夏季冷却水夏季冷却水不消耗水耗污水和地水消耗量消耗量为循消耗量为循资源表水的热为循环量环量的1-2%，环量的量，不消的 1-2%,冬季供热排1-2%，冬季供耗水资源冬季供热污补水热排污补水排污补水能源消耗电能，能燃油或燃夏季：利用电夏季：利用电电能，额效比为气,能源利能效比为能，能效比为定工况下4-6以上用系数3.5-4.5;冬季:；冬能耗比80%燃油或燃气，季:能源利用随

10、能源利用系系数气温不同数80%90%-95%有较大变化环境保护无燃烧，有燃烧污有燃烧污染，无燃烧污染，噪音较大无热岛效染，冷却塔冷却塔有一冷却塔有一应，零污有一定的定的噪音和定的噪音和染噪音和水水霉菌污染水霉菌污染霉菌污染设备维护设备维护水泵和冷需要制冷和需要制冷和热泵性能和方便、运却塔能耗加热两套机加热两套机受到气温运行费用行费用节较大，机组组和人员，运组和人员，运影响大，约30-75%冷量衰减 行维护复杂，行维护复杂，运行费用快，维护和锅炉房需要冬季运行费较高运营费用高设置平安措施用高控制灵活运行自动集中控制，集中控制，不集中控制，不集中控性控制不能单独能单独选择能单独选择制，不能选择制冷

11、制冷和制热制冷和制热单独选择和制热制冷和制执八、占地面积机房占用机房占用需要冷冻房需要冷冻房安装在屋面积较小面积较大和锅炉房，占和锅炉房，占内或室用面积较大用面积较大夕卜，安装繁琐维修不便设备寿命20-25 年10-15 年冷水机组20冷水机组20 10年年年燃油锅炉10电锅炉15年年技术领域与特征 1、建筑物的采暖与空调耗能巨大，其中采暖主要在消耗矿物能源。 建筑物的采暖与空调能耗在国民经济总能耗中占有相当大的比 例工业兴旺国家可占到 40%，其中有相当的比例仍在采用传统的 矿物能源。 地球上的矿物能源是有限的， 而且其燃烧过程必然污染大 气环境。社会的可持续开展战略将能源与环保列为两大主题

12、。 按照这 一战略要求人们在积极地寻求替代能源， 特别是那些来自于大自然环 境的清洁的可再生的能源，例如太阳能、风能、潮汐能等等。2、热泵供暖与空调是一项既节能又环保的技术。热泵能够使用少量电能从环境水或空气中攫取大量冷、热能 量去满足建筑物对冷、 热的需求。 在将电能的利用率提高四倍或以上 的同时，对环境是零污染。上述替代能源大都需要通过热泵加以利用。3、城市污水是热泵空调理想的冷、热源。热泵是需要环境能源的，例如天然水、河水、空气等，又称低温 热源。而这种适宜、可用的低温热源却并非处处都有。例如在我国北 方严寒地区，冬季室外大气温度太低，已无法被用作热泵的热源；根 据传统的技术，可作为热泵

13、冷、热源的只有地下水，而地下水的开采 是受限制的。城市污水温度适宜稳定，冬季在严寒地区也有 100C 以上，是丰 富的热源；夏季 20 几摄氏度是空调废热理想的排放处。城市的生活 污水虽然水质很差，但酸碱度适用PH=7。对管路设备无严重的 腐蚀作用， 一般可采用碳钢材质做污水换热器。 城市原生污水遍布城 区，凡在建筑需要采暖空调之处，均有污水的排放。其数量浩大，建 筑物排放污水中所含的热能足以供给 1/6 左右相应建筑面积采暖空调 的能耗。4、实现无堵塞连续换热是城市原生污水作为冷、热源的技术关键。本成果已经解决城市污水冷热源的技术关键在于在取、 排热过程 中如何防止恶劣水质对换热设备的堵塞与

14、污染。 此前在世界范围内还没有城 市原生污水作为热泵冷热源成规模应用的工程实例和研究成果 供给 几百平方米建筑采暖空调很小规模的浸泡式工艺除外 。已有的研究 成果和工程实例均是利用污水处理站中的二级出水的。 这种水的水质 已相当好，作为热泵冷热源本来就没有原那么上的技术困难。因此， 以往城市污水源热泵只能建在污水处理站附近， 去供给污水处理站附 近的建筑， 其使用范围和开发空间是很有限的。 在暖通空调新能源开 发利用领域中，真正有吸引力的是将城市原生污水开发成为热泵冷热 源。为解决恶劣水质对换热设备及管路的堵塞与污染问题而进展传 统意义上的水处理是不可行的，因为即使采用最简单的水处理工艺， 其

15、处理本钱也要大大地高于热泵从水中取热与取冷的价值， 况且在城 区水处理工艺的占地也成问题。本技术成果初步， 但成功地解决了这个问题。 采用该项技术与设 备，可以保证在采用城市原生污水时换热设备无堵塞地长时间运行， 附加设备体积小， 价格低廉， 从而使大规模地使用城市原生污水作为 热泵冷热源成为可能。污水源热泵的特点与优势城市原生污水是暖通空调非常重要不可多得的新能源。城市污水水量 巨大，温度适宜，与现有水源热泵机组蒸发与冷凝的工作温度有良好 的匹配。根据城市原污水的特点研发的原生污水源热泵关键技术已成 功应用到多个工程中。本文研究分析了哈尔滨望江宾馆、太古商城和 大庆恒茂商城城市原生污水源热泵

16、空调工程三个成规模试点工程的 运行工况，说明了本文所开发的城市原生污水源热泵系统不仅有重要 的社会意义，同时也说明污水源热泵系统初投资与运行费均较低，系统一次能源利用率较高，应用潜力巨大。污水源热泵的特点与优势我国北方地区，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。原生污水热泵空调系统是哈工大自主创新的专利技术， 包括多项 创造专利与多项专

17、有技术及产品，被中国工程院院士及国家设计大师 平为世界首创、国际一流。原生污水源热泵机组以原生污水为热源， 冬季采集来自污水的低 品位热能，借助热泵系统，通过消耗局部电能，将所取得的能量供给 室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以到达夏季空调 的目的。它有以下特点：1.环保效益显著原生污水源热泵是利用了城市废热作为冷热源， 进展能量转换的 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，防止了排烟污染； 供冷时省去了冷却水塔，防止了冷却

18、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。我国年污水排放量达464亿m3，可节省用煤量0.33亿吨，以全 国年总能耗 30 亿吨标煤计算，到达了 1.1%，假设按暖通空调的一次 能源消耗量 10 亿吨标煤计算， 达 3.3%。同时每年可减少排放量达 72 万吨。2.高效节能冬季，污水体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。而夏季水体温度比环境空气温度低，所以制冷 的冷凝温度降低， 使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式， 机组效率提具有可用冷热量的单位污水量， 污水源热泵系统为建筑物供暖需消耗 1.33 的一次能源，相对燃煤系统可节省 0.

19、64 的一次能源设单位污水量以100m3计，所能利用的显热温差为 5C,那么可 利用冷热量为=2.1 >106kJ。供暖时：可节省一次能源燃煤 1.34 X06kJ,相当于71.3 kg22.8元燃煤。可节省一次能源燃气 0.651 106kJ，相当于40.7m348.8元燃气。制冷时，可节省一次能 源燃煤0.357 X06kJ，相当于19 kk：6.1元燃煤。可节省一次能 源燃气0.168 X06kJ,相当于10.5m3 12.6元燃气。3. 运行稳定可靠水体的温度一年四季相对稳定， 其波动的范围远远小于空气的变 动，是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热 泵机组运行

20、更可靠、稳定， 也保证了系统的高效性和经济性。不存在 空气源热泵的冬季除霜等难点问题。4. 一机多用，应用范围广此热泵系统可供暖、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。城市污水热泵空调系统利用城市污 水，冬季取热供暖，夏季排热制冷，全年取热供给生活热水，夏季空 调季节可实施局部免费生活热水供给。 一套系统冬夏两用， 实现三联 供。5. 初投资、运行费低城市污水源热泵系统具有初投资低，运行费低的巨大经济优势。 实际工程北京悦都大酒店、 北京弘丽苑大厦、 山西省产权交易市场、 哈尔滨望江宾馆、哈尔滨太古商城运行效果良好，经济效益显著。污水热泵系统的机房面积仅为其他系统

21、的 50%。系统根据室外温度及 室内温度要求自动调节，可做到无人看管，同时也可做到联网监控。 污水热泵系统原理简单，设备的可靠性强，维护量小，平时无设备的 维护问题。以哈尔滨地区为例，每万川建筑物供暖热指标 650 kW，供冷冷 指标1200 kW,原生污水源热泵系统与其他各系统运行费用估算比较 如图2所示燃煤等系统未计排污费。图2所示的比照结果说明污 水源热泵系统USSHP较燃煤系统节省运行费10%左右，这是在 末端耗热量一样条件下，通过比较所花燃料本钱计算得到的。 而实际 污水源热泵系统在此根底上还可节省 30%左右的运行费，是系统实施 自动控制后，在节能与运行维护方面获得的效益。 这就是

22、通常热泵厂 家在计算热泵系统的运行费时，在考虑平均热负荷系数之后，又提出 其机组的负载率为70%，因此运行费用进一步减少了 30%。我们给 出了污水源热泵系统的运行费由 47元/m2降至33元/m2USSHP, 正是出于这种考虑。原生污水源空调系统能源新战略能源战略新目标据世界能源组织统计，全球煤炭预计可采 200年，石油可采 3040年，天然气可采60年，在全球能耗以每年5%的增长速度下， 化石燃料能源预计还能使用一二百年， 世界能源短缺形势严峻；我国人均能源贫乏，人均拥有量仅为世界平均值的1/2和美国的1/10。能源短缺问题更加严重。节约用能和开发新的能源已经成为全人类共同 面对的迫切问题

23、。我国已将节约资源和保护环境作为根本国策，将其提高到关系人民群众切身利益和中华民族生存开展的高度，放在工业化、现代化开展战略的突出位置，要求落实到每个单位、每个家庭。 巨大的能源全国每年排放城市生活污水500亿吨左右，按温度升高或降低 5°C计算，假设全部开发所奉献出的热和冷 10亿GJ，这局部热量可 供20亿m2建筑和制冷。全国江河湖海水资源更是丰富，以长江为例， 冬季枯水期的水流量也有1.5万m3/秒，按温度升高或降低1 C计算， 那么相当有63000GJ的冷热源。可供采暖或空调建筑面积为 10亿 m2。如果将湖泊包括在内全国其它淡水水体的潜在热能都计算在内， 数字将大得难以统计

24、。主要城市日污水排放量与可满足供暖面积表天南无杭/宁合广厦沈大长哈尔项目北京上海津京锡州波肥州门阳连春滨日污水排350 200 540 1108077208100100 108放量万m3可满足供暖面积万 1400 8002160440 320 560 400 400 680 240 832 400 400 432m2 理想的冷热源城市污水温度适宜，冬季在严寒地区也有 10C 18 C以上， 是丰富的热源。夏季20C28C是空调废热理想的排放处。城市 的生活污水虽然水质很差，但酸碱度适中PH-7，对管路设备无 严重的腐蚀作用。南方江河湖海水的水温冬季温度都在4C以上，夏季温度在28C以下。因此都

25、可作为热泵空调系统的冷、热源。局部地区地面水冬季最低水温表地区上海上海南京杭州西安地面水西沟河3.5m黄浦江秦淮河2m京杭大运河西安护城河体名称深处江边深处4m处1.5m深处水温4C5C45C5C45C控制系统以北京悦都大酒店的控制系统进展说明为了更方便用户对本系统的操作与管理，本公司特别采取数字化控制 技术，加上我公司在该领域的开发与实践经历， 精心设计了具有特色 的控制系统。操作方便采用可编程控制器组成控制核心，配以彩色液晶触摸屏，实现了对系 统准确控制。自行诊断功能标准化的自行诊断故障软件程序，随时检测机组的工作过程，方便操 作员快速定位设备的异常情况。适应负荷性能强系统按要求可提供准确

26、的温度控制，准确的温度控制保证了优越的出 力与负荷随动性能，机组出力大小快速依随负荷的变化而自动调整， 从而使机组耗能完全取决于用户负荷的大小，可直接控制运行本钱。 远程控制专为客户开发的远程控制界面，可在 PC机上以图形、动画、曲线、 表格等方式显示机组的信息。系统流程示意图原生污水源热泵方式图说明：利用原生污水源热泵空调系统根据工程实际情况方案有四种如上组合 链：第一种方案：原生污水经过智能污水防阻机过滤后， 直接进入原生污水专用热泵 机组第二种方案：原生污水进入自清洗防堵塞热能采集器与中介水进展换热后，再由中介水进入满液式热泵机组第三种方案：原生污水经过智能污水防阻机过滤后进入污水专用板

27、式换热器与中 介水换热，再由中介水进入满液式热泵机组第四种方案：原生污水经过智能污水防阻机过滤后进入污水专用壳管式换热器与 中介水换热，再由中介水进入满液式热泵机组污水源热泵的开展与应用污水源热泵的开展与应用1、国外研究应用进展对城市污水源热泵空调系统的研究，日本、挪威、瑞典及一些其 它北欧等供热兴旺国家比较活泼。最早起源于杨图夫斯基前苏联 等人对河水、污水、海水的利用探讨，1978年，杨图夫斯基等人对 热泵站供热与热化电站、区域锅炉房集中供热进展比较，得出热泵站 供热可节省燃料20%-30%，并提出利用莫斯科河水作水源热泵站区 域供热方案。1981年6月，瑞典在塞勒研究开发了第一个净化污水

28、源热泵系统。自此兴旺国家纷纷投入大量的财力和人力进展此项研究， 并取得了一定的开展。针对污水水质问题，以挪威、瑞典为代表的一些国家，开发出淋 水式污水换热器污水源热泵系统，典型实例是挪威奥斯陆1980年开场建立利用未处理城市污水作为热源的热泵站，1983年投入使用。奥斯陆利用未经处理污水做热源的热泵站位于地下污水干渠新建污水干渠旁，污水干渠中的污水经格栅流入污水泵的吸水池，然 后通过缝宽2mm的自动筛滤器，粗粒污水通过排污管排入下水管。 水由水泵输送，经粗孔喷嘴均匀淋在板式蒸发器上，使水成膜状流动。 被冷却后的水返回下水道中，每台热泵有一台蒸发器，其淋水量 360t/h。每台板式换热器设计负荷为1500kW，