污水源热泵技术应用 污水源热泵技术应用

污水源热泵技术应用

  • 期刊名字:山西建筑
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  • 论文作者:张永清,那威
  • 作者单位:北京建筑大学
  • 更新时间:2020-03-24
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第42卷第7期山西建ol. 42 No. 72016年3月SHANXI ARCHITEC. yr文章编号:1009-6825(2016)7-0137-02污水源热泵技术应用张永清那威〔建筑大学,北京100044摘要:对国内外典型的污水源热泵系统工程进行了介绍,分析了污水源热泵系统的优缺点,并阐述了推广污水源热泵技术应遵循的四项原则,有利于该技术在我国的推广应用与不断发展。关键词:污水源热泵,城市污水,冷热源,低位热能中图分类号:TU833文献标识码:A0引言理后抽入蓄水池,再由旋转式过滤装置二次处理,喷淋至板式蒸城市污水、地下水、湖水、江河水、海水等水资源,全年温度变发器上,污水沿着换热表面呈膜状下流,排入污水干渠。板式蒸化稳定,是目前主要被利用的低位冷热源。城市污水管道系统埋发器每月采用高压水冲洗方式进行物理清洗,每半年至一年进行深一般不小于0.3m,冷令、热能损失较小,污水温度常年在10℃-化学清洗“。20℃左右徘徊,且流量较大,是一种可再生能源。污水源热泵技日本年降雨量较多,制造业高度发达,1950年左右就开始开术可提取这种清洁能源,用于单栋建筑物,甚至是较大建筑区域污水处理项目。日本传统自然资源相对匮乏,政府引导多方的供热、供冷。若大力发展污水源热泵技术,使污水中大量的低力量投入污水热能利用领域。东京当局自1987年开始实施城品位能源得到合理利用,节约的电量、化石燃料将是宏观的,可把市中污水热能利用计划3,供热总量、供冷总量分别为8.94MW城市污水发展为新型清洁资源和11.64MW,使日本成为较早使用污水源热泵技术的国家61国外典型污水源热泵系统工程期间,日本开发研制了污水工况下的自动清污过滤器,克服了污北欧国家地域寒冷,冬季采暖、热水供应能耗较高,特别重视水源热泵技术中城市原生污水堵塞的关键问题,提出了针对当利用城市污水低位热能缓解能源消耗压力。1981年,全世界首个地污水水质具体情况的取水及换热技术,在国际领域处于领先污水源热泵供热系统在瑞典首都斯德哥尔摩的西部小镇塞勒投地位入运营,设计供热容量为3.3MW1。从污水提取及换热方式角以瑞典、挪威为代表的北欧国家大规模建设了大型的污水源度来看,经过格栅过滤后的污水以直接喷淋的方式淋洒在污水源热泵站,由于是地处寒冷地带,主要以城市区域供热为主,供热容热泵机组的水平式管束蒸发器上,热泵机组蒸发器内工质直接与量处于绝对领先地位。其取水侧一般不使用中介水系统,而且采城市污水换热2。随后,瑞典将其作为重要的市政基础供热设施用直接提取的方式,避免了中间过程污水低位热能的损失,使污大规模推广,大型污水源热泵站相继建成并投入运行,在城市中水低位热能得到最大化的利用。日本的研究重点主要是就城市主要展开区域供热。截止到1986年,瑞典利用城市污水及工业低位热能原生污水换热过程和容易堵塞的特性,着重研制开发了废水的污水源热泵系统的总容量已经超过500MW,处于世界领自动化旋筛与清污过滤器。并且实现了污水换热器的自动换向先地位凊洗功能,使污水中由于杂质沉积在换热器表面产生污垢热阻带198σ年,挪威奧斯陆开始建设以城市原生污水为低温热源的来换热器总传热系数降低的问题得到缓解,提高了其换热的热泵站,该热泵站于1983年投入运营,设计负荷约为8MW~效率?。9MW3。从污水干渠引入沉淀池的混合污水,经沉淀池一次处2国内典型污水源热泵系统工程在诊断过程中发现一些问题。个别投诉采暖状况不佳的住户存管网设计时11号、12号楼接法容易引起水力失调,建议停暖后对在入户过滤器堵塞现象,建议物业加大清洗力度;小区管网存在该部分管道进行改造,12号楼单独供热。严重的水力失调现象,经过调整末端用户流量增大1倍,采暖效参考文獻果大为改善;由于小区存在较大地形高差,运行人员将系统定压[1]冬季采暖期居民室内空气温度测定方法Z]点设置较低,导致高处建筑供热效果不佳,经过计算将定压点提「2]JGJ142-2004,地面辐射供暖技术规程S高到0.32MPa,效果有所改善,建议停暖后将系统进行隔离;小区[3]CJJ34—-200,瑊堿镇供热管网设计规范S]The fault diagnosis of heating system in Yongtai districtAbstract Combining with the heating conditions in Yongtai District, from the indoor temperature, flow rate, topographic elevation and other as-pects, this paper made diagnostic tests to the heating system of the district, according its test results, proposed the improvement measures of dis-rict heating system, through the adjustment and transformation pointed out that the district heating effect greatly improvedKey words: heating system, indoor temperature, flow rate, heating effect第42卷第7期1382016年3月山西建筑国内受诸多因素限制,污水源热泵技术应用推广较晚,目前主87W/(m·K)-116W/(m·K),铜的导热系数为302W/(m·K)要以实验和工程实例相结合的方式进行探索。2000年,北京工业396W/(m·K),即使是厚度只有1mm的污垢也足以降低换热设大学以北京市高碑店污水处理厂出水为低温冷热源,采取沉浸备整体的传热系数。污水在换热管表面结垢,会使过流面积减少式的取热、排热方式,即将蒸发器(冬季工况)或冷凝器(夏季工沿程阻力增大,降低了水泵流量,反过来又促进污垢生长,从而恶况)直接沉浸在污水池中,对250m2的生产车间进行供热、供冷实性循环验研究,除去排除设备故障、测试系统故障耗费时间,冬季工况实4结语验累计运行约50d,污水水温为13.5℃~16℃,外界环境温度为我国的污水源热泵工程发展迅速,但由于起步较晚,相对于工14℃-5℃;夏季工况实验累计运行49d,污水水温为22℃-程实际,理论研究具有明显的滞后性抑制污垢增长的方式大多以4℃,外界环境温度约为32℃~45℃,冬、夏季工况供热量、制增加循环泵能耗为代价,粗放的増大流速。虽然工程应用面积据冷量分别为32kW-40kW,30kW-38kW,蒸发器、冷凝换热面估算在2012年已有50万m2,但针对污水导致的堵塞、结垢等难积为11m2,传热系数约为1300w/(m2·℃),是我国较早进行的题的重大、实质性进展较少,而且国外核心专利技术难以引进或引城市污水源热泵系统工程试验。进成本太高,国内绝大多数的污水源热泵工程不得不放弃直接换哈尔滨工业大学自行设计了当地某商业综合楼供热供冷系热方式,转而采用间接换热技术,增加了取热时热量的散失,对技统该系统将距离实际工程80m左右的污水干渠分支中的城市污术难题做出让步和妥协水作为冷热源,冬、夏季污水温度分别为14℃-16℃,16℃~推广污水源热泵技术应因地制宜,结合当地具体情况,把握好22℃,属于含中介水系统的原生污水源热泵系统,机组制热制冷以下四个原则:排出可利用低温余热污水的地点不宜离用户需求容量大约为1800w,冬季运行工况费用较传统集中供热费用减侧用能地点太远2;排出可利用低温余热污水的时间应与用户需少约40%。系统内采用其研制的污水处理设备,可将污水中较大求侧用能时间相一致:排出可利用低位热能污水的热量应基本满尺寸的固相物质清除。足用户需求侧用能量;若排出可利用低温余热污水的温度约在3污水源热泵系统优缺点30℃~50℃区间内,可选用较简单经济的换热器直接换热的方式开发利用城市低位污水冷热能是从质的角度出发,借助压缩回收余热;若温度低于30℃,多数情况时,采用热泵或换热器与热机,以消耗相对少量高品位电能为代价,夏季工况将室内热量转移泵相结合的方式回收余热,是比较合理的方案。至城市污水中,降低室温;冬季工况将储存在污水中难以直接利用参考文献的低温热能转移至供热管网,供给用户[] Lindstrom H O. Experiences with a 3. 3 MW heat pump using与采用地下水为冷热源的热泵系统不同,污水源热泵无需打sewage water as heat source J ] Journal of Heat Recovery Sys井作业,不仅节省了打井投资费用,而且节省了由于抽水引起的水tems,1985,5(1):33-38泵运行能耗,避免了地下水回灌堵塞问题;与以空气为冷热源的传「2]马最良,姚杨,赵丽莹.污水源热泵系统的应用前景[J]统热泵相比,城市污水源热泵冬季工况取水侧蒸发器不与环境空中国给水排水,2003,19(7):41-43气接触,不会结霜,且城市污水的水温波动不像室外环境空气温度[3] Syein erik pedersen, Jorn Stene.18 MW heat pump system in变化那么大,热泵性能相对稳定,一般来说,热泵冬季工况COP及Norway utilizes untreated sewage as heat source[ J].IEA Heat夏季工况EER约为3.5~4.5。Pump Centre Newsletter, 2006, 24(4): 37-38城市污水是排入污水管网中工业污水、生活污水以及城市降[4]吴荣华,孙德兴,张成虎,等,城市污水源热泵的应用与研究雨径流的混合水体,各国家、地区水体水量、水质具有复杂性和差现状J].哈尔滨工业大学学报,2006,38(8):1326-1329异性特点,不仅含有较大的污物,也含有溶解性化合物与悬浮固体[5]周文忠,李建兴,涂光备.污水源热泵系统和污水冷热能利等,经常致使实际工程中污水源热泵系统管路,尤其是换热设备容用前景分析J].暖通空调,2004,34(8):25-29易堵塞,且换热器表面容易岀现结垢现象,使热泵系统不易维持正「6] Funamiz n, lida m, Sakakura y. Reuse of heat energy常运行,我国污水源热泵技术推广的主要阻力就是由污水水质引waste water: implementation examples in Japan[ J ] .Water起的上述问题。污垢的导热系数大约是制造换热器金属导热系数ence and Technology, 2001, 43(10):277-286的数百分之一,例如:碳酸盐水垢的导热系数为「η]张吉礼,马良栋.污水源热泵空调系统污水側取水、除污和0.6W/(m·K)~5.8W/(m·K),混合污垢的导热系数为换热技术研究进展[J].暖通空调,2009,39(7):41-470.8W/(m·K)-2.3w/(m·K),含油水垢的导热系数为[8]冯彦刚,城市污水资源化的研究[D.北京:北京工业大学0.12W/(m·K)~1.17W/(m·K),黄铜的导热系数为2002The sewage-source heat pump technology applicationZhang YongqingBeijing Architecture University, Beijing 100044, ChinaAbstract: This paper introduced the typical sewage-source heat pump system engineering at home and abroad, analyzed the advantages and dis-dvantages of sewage-source heat pump system, and elaborated four principles promotion of sewage-source heat pump technology, conducive tothe popularization and application and continuous development of the technology in our country.

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