污水源热泵技术在污水处理厂中的应用

第29卷第4期建筑热能通凤空调Val.29 No.42010年8月Building Energy & EnvironmentAug 2010.43-45文章编号: 1003-0344( 2010 )04-043-3污水源热泵技术在污水处理厂中的应用李莉蒋露华北电力大学科技学院摘要:以保定 市某污水处理厂供热制冷改造T程为例,对污水源热泵技术的原理和设计进行了介绍,对改造前后的投资和运行费用进行了计算,并与改造前采用的传统燃煤锅炉+分体式空调进行了经济分析,得出污水源热泵技术具有节能、环保运行费用低等优点,尤其适用于污水处理厂,值得推广应用。关键词:污水源热泵燃煤锅炉分体式空调经济分析Application of Sewage Source Heat Pump in the Sewage Disposal FactoryLl Li, JIANGLuScience & Technology Collge, North China Electric Power UniversityAbstract: With the example of the heating and refrigeration system improvement project of the sewage disposal factoryin Baoding, the principle and design of the Sewage Source Heat Pump (SSHP) technology were introduced, and theinvestment cost and the operating cost were calculated before and after the improverment, and the economic analysis wasmade between the sewage source heat pump and the coal-fired boiler and split air conditioning. It pointed out that thesewage source heat pump technology has the advantages of energy saving, environmental protection and low operatingcost, especially suitable for the sewage disposal factory, and is worth to popularizing and applying.Keywords: sewage source heat pump, coal-fired boiler, split air conditioning, economic analysis随着我国经济迅速发展和人民生活水平不断提为例，该污水厂末端面积共5000 m?,已经有一台2 th高,建筑采暖和空调方面的能源消耗显著增加,建筑节的层燃链条燃煤锅炉。为了节约能源、保护环境,决定能已成为我国最关注的问题之- - ,因此,可再生能源利对这套供热系统进行改造,不再使用燃煤,取消原来的用成为目前研究的重点。污水源热泵是利用污水处理散热器供暖系统，改为既能供热又能制冷的污水源热厂中水或原生污水作为汇/源进行制冷、制热循环的泵系统,末端装置采用风机盘管。空调装置。它具有冷热量输出稳定.COP值高换热效果好、机组结构紧凑等优点,是实现污水综合利用的有2 污水源热泵系统的工作原理及设计计算效途径"。本文以保定市某污水处理厂办公建筑供热制冷改造T程为例,对污水源热泵技术系统与传统燃2.1工作原理煤锅炉+分体式空调系统进行了经济分析。根据污水与热泵的热交换部分是否直接进行热交换，可分为直接换热和间接换热吧,考虑到污水水质对1工程概况热泵机组的影响，,本工程采用间接式污水源热泵系统，图1为运行原理图。以保定市某污水处理厂供热制冷系统改造工程收稿日期:2009-11-22作者简介:李莉( 1981~ ),女,助教;河北保定瑞祥大街282号华北电力大学科技学院707信箱(07100);E-mail: lill@l63.com建筑热能通风空调2010年空调本表3循环水泵型号及主要性能参数热息机相液敏口杨段H轴功事 电机功率 效丰(m场)((kW)(kW)。的本热灾换器30.053.73852中介本组环室过地路污本型图!污水源热泵系统运行原理图2.3.2锅炉+分体空调系统1)冬季设备:锅炉系统(锅炉主体、风机、水处理、冬季,污水温度约为I5C ,经过换热器换热后回补水和脱硫等)、散热器及热水循环泵。该污水处理厂水温度约为I0C。热泵冷凝器出水作为供暖系统循环原有一台2 th的层燃链条燃煤锅炉，原锅炉机组.热水，供回水温度为55"C~45C;夏季,污水温度约为水循环泵的型号及主要性能参数见表4~表5。18C,经换热器换热后回水温度约20'C,热泵蒸发器表4锅炉机组型号及主要性能参数出水作为供冷系统冷冻水,供回水温度为7C~ 12C。该系统冬、夏两季T.况的转换通过切换阀门来实现。2.2设计计算表5热水循环泵型号及主要性能参数1 )气象参数制参照保定地区实际日平均温度,供暖室内计算温度取20C ,夏季空调室内计算温度取26C。供暖期为1LR614Q200 25120d,日供暖时间按12h计算。夏季空调期90d,日供冷时间以12 h空调时间计算"。2)夏季设备:分体空调。分体空调系统型号及主2)计算对象要性能参数表6。选取办公建筑为计算对象,计算面积5000 m?,供暖单位面积热负倚取80W/m?,最大空调单位面积冷表6分体式空调系统型号及主要性能参数负荷取100 W/m4"。夏季负荷计算:按照100 W/m?计算,总冷负荷为5000x 100-500kW;AXF-102841076155002030100冬季负荷计算:按照80 W/m2计算,总热负荷为5000x80= =400kW。3经济分析2.3设备选型3.1主要经济评价指标2.3.1污水源热泵系统1)系统造价根据以上前提条件，选择了污水源热泵系统,系系统造价为供暖空调系统各部分造价之和,包括统设备包括:污水源热泵机组(污水源热泵、污水处理设备购置费、安装费及其他费用等。器、污水泵等)、循环水泉和风机盘管等。污水源热泵2)年运行成本系统、风机盘管及循环水泵的型号及主要性能参数见年运行成本为系统中各部分每年需要的费用,包表1~表3。.括水费、电费、燃料费、排污费、管理人员工资、管理费、表1 MW0.75污水源热泵系统型号及主要性能参数设备折旧费和设备维修费等。3)动态费用年值系统造价和年运行成本是两个不同性质的经济指标，单凭其中任意- -项是不能判断方案的优劣的。注:循坏热水温度最高不离于60C.獯环冷水温度最低不低于s批。费用年值是将参与比较方案的系统造价按资金的时表2风机盘管型号及主要性能参数间价值折算为每年的费用,并与年运行费用相加得出w..输人 小国费用年值，费用年值越小方案越好。费用年值的计算公式为:第29卷第4期.李莉等:污水源热泵技术在污水处理厂中的应用●45.j= l+1”.C.,+c(1)投资回收期为3年，即3年后污水源热泵系统就可把“(+i)"-1多余的初投资回收回来。式中:f为费用年值，元/a;i为利率或采用部门的标准内部收益率; m为经济寿命,a; Co为系统造价，4 结论元;c为年运行成本,元/a。,1)污水源热泵系统既能供热也能制冷，替代了传3.2经济分析统的燃煤锅炉+分体式空调两套装置系统,虽然在系1)污水源热泵系统。将改造后投入运行的污水源统造价上有所提高,但节省了系统的占地面积和运行热泵系统初投资及运行费用列人表7。计算中将污水费用。.源热泵系统的造价的50%计入供暖系统造价，另50%2)从费用年值来看,污水源热泵系统的投资回收计入空调系统造价。期为3年，即3年后污水源热泵系统就可把多余的初表7污水源热泵系统型号、初投资及运行费用投资回收回来。投资青用各手运fr费用 g李hh费用3)污水源热泵系统供热时省去了锅炉房系统,减(打元) 1月几号1___ (力 几印)少了CO2,SO,粉尘颗粒等大气污染物的排放;供冷时精火机， wW.7576省去了冷却塔及其消耗的水量，缓解了环境污染问题。风机百竹PP.125醫斗裂6TSH6A由此可见,污水源热泵系统虽然初投资高,但具有儿地.8926节能,环保运行费用低、费用年值低等特点,是利用城②电费0.6元/Wh),水费3.5元A.人员1.资50元/日。市污水进行供暖、制冷的空调新形式,尤其适用于污水处理厂内部建筑的供暖制冷,是- -项值得深度推广的2)锅炉+分体空调系统。该污水处理厂原有一-台新技术。2t/h 的层燃链条燃煤锅炉。锅炉+分体空调系统的初投资及运行费用见表8。参考文献表8锅炉+分体空调系统型号、初投资及运行费用[] 曲云霞.杨勇，李爱景.等王伟华污水源热泵供热的工程应用及分析[].可再生能源,2007, 25(2): 103-105[2] 刘世梅， 何凤練,孙云海.污水源热泵技术的应用实例及可行诚护系概D1L1.407897性分析[].山西建筑, 2008, 34(18): 195-196M865420 0的8力[3] 陆耀庆. 实用供热设计手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业分体调机如" AXF-IO1力年出版社, 20081与中2414万36.35市15小汽[4] 薛殿华. 空气调节[M].北京:清华大学出版社, 2004注:燃料费750元/。.[5李晓明，崔禍义,周红污水源热泵的经济评价[1.煤气与热力，2005, 25(4); 52-553)两种方案经济分析。由表7和表8可知:①从初投资看,污水源热泵系统总投资92.26万;(上接63页)锅炉+分体空调系统总投资74.148万。污水源热泵系统比锅炉+分体空调系统总投资高20%。由于污水处于要增加板式换热器,但需要3.6年就可以收回投资理厂本身具有一台2 th的燃煤锅炉且能满足负荷要.求，则锅炉+分体空调系统总投资可降为46.648万。成本。那么污水源热泵系统比锅炉+分体空调系统总投资高49%。②从运行成本上看,污水源热泵系统年运行费用1] 中华人民共和国建设部.采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)[S]. 2003为34.1万;锅炉+分体空调系统年运行费用为51.75[2] 陆耀庆.实用 供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业万。锅炉+分体空调系统比污水源热泵系统的年运行出版社，2007费用高34%。[3]中华人民共和国建设部. 公共建筑节能设计标准③综合考虑初投资和运行成本(使用污水厂原有(GB5018-2005)S],2005锅炉时),应用动态费用年值法分析,污水源热泵系统[4] 谷祺， 刘淑逢.财务管理[M.大连:东北财经大学出版社，2007