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洗浴污水回收

 
洗浴污水冷热回收技术
原生污水源空调系统能...
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系统概述
原生污水能量回收综合...
污水源热泵的特点与优...
原生污水源热泵关键技...
 

洗浴污水回收

 
污水源热泵的特点与优势

水源热泵的特点与优势

摘要: 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空调工程三个成规模试点工程的运行工况,表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。
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,包括多项发明专利与多项专有技术及产品,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,通过消耗部分电能,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,以达到夏季空调的目的。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。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,达到了1.1%,若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。污水源热泵系统的具体环保效益见下表。

1 污水源热泵系统制冷污染物削减量

 

各类污染物削减量(污水量100m3计)

 

g

g

(㎏)

粉尘(g

燃煤+冷水机组

2.89

0.153

0.41

0.187

热网+冷水机组

2.89

0.153

0.41

0.187

直燃机组

1.36

0.072

0.193

0.09

2 污水源热泵系统供暖污染物削减量

 

各类污染物削减量(以某城市每日污水量200m3计)

 

(㎏)

(㎏)

t

粉尘(㎏)

燃煤+冷水机组

217.6

11.5

30.9

14.1

热网+冷水机组

217.6

11.5

30.9

14.1

直燃机组

105.6

5.6

15.0

6.8

3 污水源热泵系统制冷污染物削减量

 

各类污染物削减量(以某城市每日污水量200m3计)

 

(㎏)

(㎏)

t

粉尘(㎏)

燃煤+冷水机组

57.8

3.06

8.2

3.74

热网+冷水机组

57.8

3.06

8.2

3.74

直燃机组

27.2

1.44

3.86

1.8

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,机组效率提高。
  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0.64 的一次能源。若以污水源热泵系统作为用能指标,则各系统的用能情况如表4与图1所示。

  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40.7m348.8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10.5m312.6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,全年取热供应生活热水,夏季空调季节可实施部分免费生活热水供应。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㎡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所示的对比结果表明污水源热泵系统(USSHP)较燃煤系统节省运行费10%左右,这是在末端耗热量相同条件下,通过比较所花燃料成本计算得到的。而实际污水源热泵系统在此基础上还可节省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/m2降至33/m2USSHP ),正是出于这种考虑。
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