污水源热泵空调在某污水处理厂中的设计应用

产品技术◆Chanpin Jishu污水源热泵空调在某污水处理厂中的设计应用刘欣张飞牛春华(烟台荏原空调设备有限公司，山东烟台265500)摘要:结合工程实例， 介绍了污水源热泵项目从项目立项、方案设计.工程施工到机组运行的整个过程，并详细介绍了该项目污水源热泵空调系统的技术设计特点及运行效果,指出了设计环节应注意的问题，并对污水源热泵空调系统的推广前景做出展望。关键词:污水源热泵系统:设计:节能1引言3空调系统设计随着我国经济的发展，对能源的需求不断增加，本工程空调主要用于综合办公楼、生活楼、设备对可再生能源的利用开发被提到了议事日程上。因工作间等建筑, 其中综合办公楼、生活楼、部分设备工此,开发新的可利用能源是目前各领域研究的重点和作间需要夏季制冷、冬季采暖，其他设备间只考虑冬热点。城市污水是- -种蕴含丰富低位热能的可再生热季采暖。能资源，随着热泵技术的发展，城市污水热能的利用3.1冷、热负荷 的计算系统也日趋增多,污水源热泵是利用污水处理厂的中冷、热负荷须考虑以下影响因素:水或原生污水作为热源进行冬季供热、夏季供冷和全(1)本项目位于海边,周围没有建筑群的遮挡,冬年供应生活热水的重要技术，具有热量输出稳定、机.季季风大,环境温度偏低;组能效高等特点,是一种高效、节能、环保的空调系(2)建筑建成时间较早,建筑保温效果不理想;统,污水热泵系统在北欧、日本和我国均得到了一定(3)厂区面积大,单体建筑多,部分建筑层较高，程度的应用。本文通过某污水处理厂项目,分析探讨相对 建筑散热面积大;该技术的优点及应用前景。(4)外管网辐射面积大,管道铺设距离远,热量输送损失较大:2工程概况(5)部分建筑对通风要求比较高,冷、热损失大导致负荷增加。某污水处理厂负责对市区的生活污水进行处理，按照当地气候参数,夏季年使用90天,每天按照日处理污水能力约30万m'，- -期占地面积21 70110h运行计算;冬季年使用时间120天,每天将按照m2,安装中央空调的建筑面积合计为12 763 m'.厂区18h运行计算。内有24 h不间断的处理后中水,夏季温度在18 ~20中国煤化工夏季最大冷负荷C,冬季温度在12~16 C.950 I.MYHCNMHG"无生活热水负荷。40 中央空调市场.2010年3月.第3辑Chanpin Jishu◆产品技术3.2 热源水情况3.4空调水系统热源水类型:城市污水(中水);本工程共2套水系统:空调水循环系统、热源水热源水温度:夏季温度在18~20 C;循环系统。其中热源水则是利用污水处理厂内的中冬季下雪天现场测得污水在12~16C,基本判水，从中水干渠引一根管道到机房外沉淀池内，中水断热源水可利用;在沉淀池首先沉淀部分杂质,再由设置在沉淀池内的热源水质分析:CI含量、全硬度值偏高,腐蚀性潜污泵加压通过全自动清污过滤器过滤掉剩余杂质偏高,含少量絮状杂质(表I)。后,进入主机蒸发器或冷凝器(通过冷、热转换阀切表1污水处理厂 中水检验报告换),保证了热泵机组运行的稳定性。检验报告空调水循环系统管路在建筑物内采品名:水样用同程式设计,外网管道采用带护套的检验项目温度 PH电导率c全硬度钙硬度 So? NH: Cu保温管直埋方式,并在每个建筑物管道单位名称us/cm %mg/lmg/1ppm ppm污水处理厂25 7.6 4040 0.095 6552<1 1入口处安装平衡阀,有效的保证了水系结论Cr含量.全硬度值偏高,腐蚀性偏高,含少量絮状杂质统的平衡。备注为了满足系统水压恒定和补水需求,在机房内设置一套定压补水系统, 由定压泵+定3.3 冷热源设备选型及性能参数压罐+软化水箱+全自动软水器组成。图1为机房考虑到本工程为市政投资的采暖系统改造重点系统流程图。工程，其中重要污水处理设备有防冻要.求,为确保采暖系统稳定可靠,在冬季采星两0里所暖工况时至少要保证一台机组能运行,.里两400o里师热泵机组选用烟台荏原生产的2台螺杆rHS8W-1554U降膜式热泵机组(型号: RHSBW- 185HJ)时h满负荷制冷量:688 kW/台X2台=1376 kW (中水温 度20~27 C ,COP各肿水单建-H58有-185H为6.0)。满负荷制热量:729 kW/台X2台ege=1 458 kW (中水温度12~6 C,COP为40立方上建双定水道4.8)。可以看到夏季制冷时，利用中水作ID图1 污水源热泵空调机房系统流程图为机组的冷却水,COP值高于传统的冷夏天阀门A开,阀门B关;冬天阀门B开,阀门A开却塔+电制冷机组或分体空调。.3.5空调风系统根据水质检测报告分析,污水腐蚀性偏高,使用由于原建筑物内采用散热器采暖,现需改造成风普通传热管会减少机组寿命,增加中间换热器会降低机盘管中国煤化工暗装风机盘管热效率,而且增加投资。针对此情况,机组的蒸发器、侧送侧MYHCNMHG顶内。其他建冷凝器换热管材质选用铝黄铜合金传热管。筑物内采用立式或卧式明装风机盘管形式.机电信息2010 年第7期总第253期41产品技术◆Chanpin Jishu3.6空调 自控系统为了有效地控制室内温度和保证系统安全可靠的运行,方便维护运行管理,节约能耗,设置以下自动控制措施。(1)末端风机盘管控制,采用温度控制器根据设定的室内温度调整风机盘管的送风量,达到控制室内温度、节约能源的目的。(2)机房内潜污泵和冷温水泵采用变频运行方式,根据水温通过变频器调整水泵的电机转速,达到节约能源的目的。(3)机房内设备的运行参数通过上位机监控系统采集到监控室内，如沉淀池的水温、水位，系统的水温、水压，水泵和主机的运行状态,室外空气的温湿度等参数。4初投资及运行费用对比目前该系统已经运行了-一个采暖季节,表2为采用污水源热泵系统采暖与传统城市热网采暖的初投资及运行费用对比。表2采暖方式效果对比情况全国每年排放城市生活污水500亿t左右，按温采暖方式”初投资”年季采暖运行费用说明1度升高或降低5C计算,若全部开发所贡献出的热或污水源热泵33.万元241 786元/采暇季建筑面积:12 763m城巾热网采暖费用冷10亿MJ,这部分热量可供20亿m2建筑供热和制城市热网319.0万元 427 561元/采暧季按建筑面积33.5元冷。对污水热量加以利用,不但可以大大降低投资及/m2+年()一个采暖季节省运行费用:约186万元/年,多增运行 费用，而且减缓气候日益变暖趋势,因此污水源加的初投资一年即可回收。(且城市热网方式末加上夏热泵技术前景非常广阔。君总结季制冷系统的初投资)。(2)城市热网只能解决采暖,污水源热泵即能制冷又能采暖.[参考文献][1] GB50366- -2005 地源热泵系统工程技术规范.北京:5结语中国建筑工业出版社[2] 陆耀庆.实用供热空调设计手册.第2版.北京:中国随着国家对可再生能源的应用及建筑节能的不建筑工业出版社断重视，《可再生能源法》、节约能源法》、《可再生能[3]赵军,戴传 山.地源热泵技术与建筑节能应用北京:源中长期发展规划》、民用建筑节能管理条例》等法中国煤化工律法规的相继颁布及实施，加之地方政府的补贴等扶持政策,水源热泵技术必然迎来其高速发展时期。MYHCNMHG42 中央空调市场.2010年3月.第3辑