污水源热泵
污水源热泵,主要是以城市污水作为提取和储存能量的冷热源,借助热泵机组系统内部制冷剂的物态循环变化,消耗少量的电能,从而达到制冷制暖效果的一种创新技术。与其他热源相比,污水源热泵的技术关键和难点在于防堵塞、防污染与防腐蚀。
基本信息
- 中文名
污水源热泵
- 外文名
Sewage Water Heat Pump
- 换热设备
污水源智能自清防堵塞热能采集器
- 用途
建筑采暖制冷、工业废水余热回收
- 产地
北京
- 技术前沿
污水可直接进机组
发展
据统计,全球煤炭预计可采200年,石油可采30-40年,天然气可采60年,在全球能耗以每年5%的增长速度下,化石燃料能源预计还能使用一二百年,世界能源短缺形势严峻;我国人均能源贫乏,人均拥有量仅为世界平均值的1/2和美国的1/10。能源短缺问题更加严重。节约用能和开发新的能源已经成为全人类共同面对的迫切问题。我国已将节约资源和保护环境作为基本国策,将其提高到关系人民群众切身利益和中华民族生存发展的高度,放在工业化、现代化发展战略的突出位置,要求落实到每个单位、每个家庭。
能源与环境是可持续发展的两大主题,目前以燃烧石化原料为主的建筑物供暖空调不仅能耗量大,而且对环境造成极大污染。城市污水是由 工业废水和 生活污水组成,水量巨大,是一种蕴含丰富低位热能的可再生热能资源,污水源热泵空调系统则是以城市污水作为建筑的冷热源,解决建筑物冬季采暖、夏季空调和全年热水供应的重要技术,也是城市污水资源化开发利用的思路和有效途径。同时减少了城市废热和CO₂、SO₂、NOX、粉尘等污染物的排放。
污水源热泵系统是我国当前各类 热泵技术中发展和应用前景最被看好的一种。目前,该技术较为成熟,国内外工程实例很多,20世纪80年代初在瑞典、挪威等北欧国家就已经开始对污水源热泵技术的应用,而现在我国污水源热泵也得到一定程度的应用。数据统计显示,应用污水源热泵系统比电锅炉加热节省2/3以上的电能,比传统的燃煤锅炉节省l/2以上的煤炭资源。由于污水源热泵的热源温度全年较为稳定,其制冷、制热系数比传统的空气源热泵高出40%左右,其运行费用仅为普通中央空调的50-60%,详《前瞻中国污水源热泵行业市场调研与投资预测分析报告》。
在清洁供热方式对比方面,污水源热泵的经济效益十分显著:设备投资、年运行费用、年 运行成本3个方面分别为地下水热源系统的84.1%、85.0%、72.5%,为燃气空冷空调系统的77.1%、35.0%、46.2%。
工作原理
污水源热泵的主要工作原理是借助污水源热泵 压缩机系统,消耗少量电能,在冬季把存于水中的低位热能“提取”出来,为用户供热,夏季则把室内的热量“提取”出来,释放到水中,从而降低室温,达到制冷的效果。其 能量流动是利用热泵机组所消耗能量(电能)吸取的全部热能(即电能+吸收的热能)一起排输至高温热源,而起所消耗能量作用的是使介质压缩至高温高压状态,从而达到吸收 低温热源中热能的作用。
污水源热泵系统由通过水源水管路和冷热水管路的水源系统、热泵系统、末端系统等部分相连接组成。根据原生污水是否直接进热泵机组蒸发器或者 冷凝器可以将该系统分为直接利用和间接利用两种方式。直接利用方式是指将污水中的热量通过热泵回收后输送到采暖空调建筑物;间接利用方式是指污水先通过热交换器进行 热交换后,再把污水中的热量通过热泵进行回收输送到采暖空调建筑物。
特点
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。
环保效益
原生污水源热泵空调系统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。
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。供暖制冷所投入的电能在1KW时可得到5KW左右的热能或冷能。 能源利用效率远高于其他形式的 中央空调系统。
运行稳定
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 污水源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。
一机多用
污水源热泵可供暖、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。