潍坊市热力有限公司

污水源热泵系统项目

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发表时间:2022-05-24 11:18

一、 污水源热泵系统工作原理

先将污水的热量传递给清洁水,再由清洁水进入普通的水源热泵机组,清洁水在污水换热器和热泵机组之间形成封闭循环,起中介热量传递作用,我们将其称之为“中介循环”,而污水或地表水的自身循环称之为“污水或地表水循环”,末端系统循环水在热泵机组与末端散热设备之间循环则称之为“末端循环”。

为此,污水与地表水热泵供热空调系统宏观上由三个子循环系统构成,即污水循环、中介循环和末端循环,热泵机组的内部还有一个热泵工质(例如氟利昂)循环,即热泵机组的工作过程,宏观上不显现。系统的主要设备包括污水泵、污水换热器、中介泵、热泵机组、末端泵。如图所示,系统的工作过程如下:

1、污水热泵系统供热过程:

图片8.jpg

污水热泵系统供热工艺流程示意图

1首先,12℃左右的污水(或地表水)经过污水泵提升,进入高效换热的污水换热器进行放热,将一定温差范围内(4.9℃左右)的热量传递给清洁水,再以7.1℃左右排放至下游水源处,实现污水(或地表水)循环

2然后,8.6℃左右的清洁水经中介泵输送,通过A阀进入热泵机组地蒸发器进行释热,将从污水那里获取的热量传递给热泵机组,再以3.7℃左右再次进入污水换热器进行吸热,形成封闭循环,即中介循环

3最后,40℃左右的末端系统水经末端泵输送,通过A阀进入热泵机组冷凝器进行提热,将热泵机组从低温那里转化来的高温热量吸收,再以50℃左右进入末端散热设备将热量释放给建筑空间,实现末端循环。

2、污水热泵系统制冷过程:

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污水热泵系统制冷工艺流程示意图


1)首先,25℃左右的污水(或地表水)经过污水泵提升,进入污水换热器进行吸热,从清洁水中吸收6℃左右温差的热量,再31.3℃左右排放至下游水源处,实现污水(或地表水)循环。

2)然后,29.3℃左右的清洁水经中介泵输送,通过B阀进入热泵机组冷凝器进行吸热,将从系统水那里吸收的热量传递给换热器,以35.6℃左右进入污水换热器进行放热,形成封闭循环,即中介循环。

3)最后,13℃左右的末端系统水经末端泵输送,通过B阀进入热泵机组蒸发器进行放热,再以6℃左右进入末端散热设备从建筑空间吸收热量,实现末端循环。

二、 污水引退水介绍

利用排水泵站的污水提升泵站,用以安装污水提升泵;然后按照市政施工要求在距离提升泵站较近的污水主干渠开口取水,敷设一条污水管道,管道应以35的坡度,将市政干渠内的部分污水,以重力流引至污水提升泵站内,用污水提升泵将污水送至机房内的污水专用换热器中,供污水源热泵系统提热或散热。

换热后的污水要排回污水干渠,如果排回取水干渠,则退水点与取水点应距离50米以上,并在取水点的下游;也可以就近排放至其他污水渠。

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外引退水示意图

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引水细部图

污水源热泵系统机房介绍

    污水源热泵机房的主要设备有热泵、污水换热器、连接设备并提供动能的水泵、水箱等附属设备。如下图示意。

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“流道式污水源热泵系统”机房布置示意图

三、污水源热泵系统的环境影响

污水源热泵系统的重要环节是利用污水专用换热器提取污水中的热量,这个过程中只有在污水取水点与退水点处,污水与外界环境接触,而本项目的取、退水点设置在污水提升泵站。

污水提取后进入输送管,敷设在地下,直接连接到热泵机房的换热器内,经过提热后,又直接进入退水管,被送回退水点,这个过程完全是封闭的。所以机房内及输送过程均不会对周围环境造成任何空气、水土等污染,也不会对居住环境造成任何破坏。下图是已应用项目的机房内景。

四、污水源热泵优点

由于污水源热泵技术利用污水作为空调机组的制冷制热的源,所以其具有以下优点:

1、属可再生能源利用技术

污水源一般是工业产生废水,其来源相对稳定,不受时间和季节的影响,水量也基本恒定,只要温度合适,将是空调良好的冷热源。只要工厂保持生产,污水的来源会很稳定。因此,污水源热泵可称为可再生能源的一种技术。

2、运行稳定可靠

污水源水体的温度不受时间和季节的影响,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。

3、环境效益显著

热泵工作使用电能,电能本身为一种清洁的能源,但在发电时,消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。所以节能的设备本身的污染就小。设计良好的水源热泵机组的电力消耗,与空气源热泵相比,相当于减少30%以上,与电供暖相比,相当于减少70%以上。

水源热泵技术采用的制冷剂,可以是R134A、R407C和R410A等替代工质。

水源热泵机组的运行没有任何污染,可以建造在居民区内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。

4、运行可靠,不存在污染和回灌的问题

采用水源热泵的两个重要问题是地下水的回灌和地表水的污染问题,而采用污水源热泵无需回灌,只需要就近排放,而在排放之前必须做污水处理,单纯做污水处理后排放会是厂家的一笔巨额费用,而如果能将处理后的水应用与空调,不仅解决了污染和回灌的问题,还将减轻厂家的经济负担,变向的为厂家带来效益。

5、自动运行

水源热泵机组由于工况稳定,所以可以设计简单的系统,部件较少,机组运行简单可靠,维护费用低;自动控制程度高,使用寿命长可达到15年以上。

6、一机多用

污水源热泵可用于加热和空调。一台机器可以用于多种用途。一个系统可以代替原来的两组锅炉或空调。城市污水热泵空调系统利用城市污水,冬天取暖,夏天排风和降温,全年取暖来供应生活热水,夏季空气中可以实现一些免费的生活热水供应,空调季节。在冬季和夏季可以双重使用的系统,以实现三重供应。


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