万方数据低温建筑技术２００５年第１期（总第１０３期）污水资源及其在热泵供热中的应用崔福义‘，李晓明２，周红，《１．哈尔滨工业大学研究生院，哈尔滨１５００９０； ２．哈尔滨工业大学市政环境工程学院．哈尔滨１５００９０） 【摘要】污水热能是清洁的可再生能源。介绍了城市污水作为热泵水源的一些特点以及污水水源热泵在发展状况。最后指出污水水源热泵在我国应用发展中存在的一些问题，并提出了改进的建议。【关键词】污水水源； 热能；污水热泵；应用［中图分类号］ＴＵ９ ９２． ３［文献标识码］Ｂ［文章编号］１００１ － ６８６４（ ２００５ ） ０１ － ００９６ － ０２ＳＥＷＡＧＥ ＲＥＳＯＵＲＣＥ ＡＮＤ ＩＴＳ ＵＴＩＬＩＺＡＴＩＯＮ ＮＩ ＴＨＥ ＨＥＡＴＩＮＧＣＵＩ Ｆｕ－ｙｉ＇，ＬＩ Ｘｉａｏ－ｍｉｎｇ２，ＺＨＯＵ Ｈｏｎｇ（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｔｕｄｅｎｔ， Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭｕｎｉ ｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００９０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｅｗａｇｅ ｈｅａｔ ｅｎｅｒｇｙ ｉｓ ｃｌｅａｒ ａｎｄ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ｓｏｕｒｃｅ． Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｔａｔｅ ｏｆｓｅｗａｇｅ ｓｏｕｒｃｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｉｎ ｏｖｅｒｓｅａｓ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ ａｎｄ ｃｈｉｎａ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｅｗａｇｅ ｓｏｕｒｃｅ ；ｈｅａｔ ｅｎｅｒｇｙ；ｓｅｗａｇｅ ｈｅａｔ ｂｕｍｐ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ０引言污水中所含热能为５． ６亿ｋｃａｌ，可相当于２３亿ｋＷ的发 在二十世纪九十年代以后，随着可持续发展和公众环保电量或５亿ｍ的液化气。由此可见，３污水中所含的热量是意识的提高，世界和中国能源利用的结构都正在转变，从原巨大的，利用热泵来回收污水中的热能是工业企业节能的主有的煤、石油取暖过渡到以天然气及电等清洁能源。替代能要途径。源虽然可以部分解决大气污染的问题，但天然气和石油等都２污水水源热泵供热技术国内外发展概况属于不可再生的能源，从可持续发展的角度看，必须提高能在西方发达国家，由于其能源结构和环保， 污水水源利用效率或者寻找可以再生的能源。城市污水热能则是源热泵技术在这些国家中的研究和应用较多［（３］。其中北欧当前尚未大规模开发和利用的可再生能源，利用热泵来回收一些国家在２０世纪８０年代初就建造了一些以工业污水为污水中热能来用于建筑物的供暖和制冷的污水水源热泵系低温热源的大型热泵站。目前，瑞典斯德哥尔摩有４０％的建统是当前研究的热点问题。筑物采用热泵技术供热，其中１０％是利用污水处理厂的出１城市污水作为热泵热（冷）源的特点水。日本对污水水源热泵技术也进行了大量的研究，并且处污水水源热泵系统就是以污水作为热泵热（冷）源的水 于世界的领先地位。根据污水处理情况的不同，国外的污水源热泵系统。污水流为热泵的（热）冷源与其它热源相比，有水源热泵可以分为以未处理的污水作为热源的和以处理后以下特点：的污水作为热源的污水水源热泵。１．１冬暖夏凉，水温适宜日本东京的落合污水处理厂，把处理后的污水作为热 城市污水与环境温度相比， 表现为冬暖夏凉。北京地区源，利用热泵进行空调和热水供应。供给对象是污水处理厂以高碑厂污水处理厂为例，其二级出水温度在冬季约为１３．５内部的西部管理事务所以及落合污水处理厂的管理楼，空调一１６． ５９Ｃ，比环境温度高出１５℃左右，冬季为２２一２５９０，比环面积为２２７０ｍ＇，１９８６年完成［［５１。使用的热交换器为壳管式境温度低了１０℃左右ＰＪ。因此，在冬季，污水可作为热源使换热器。与使用未处理污水作为热源相比，该热泵系统减少用，而夏季，污水则可以用作冷源。了自动晒滤器等设备，同时换热器的材质也选用了暖通空调１．２受气温影响较小，变化幅度不大换热器常用的铜，其设备费用大大降低。但缺点是只能就近城市污水温度变化幅度较小，以哈尔滨某排水厂的排水 在污水处理厂内部利用处理后的污水，如果远距离输送，不温度为例，冬季排水温度最低为１１９Ｃ，夏季排水温度最高为但污水热量损失，而且也增加投资费用。２４℃左右１２１，最高温差相差约１２９Ｃ。而空气与河水在冬季和我国城市污水热源热泵技术的推广应用刚刚起步， 处于夏季的温差相差均在２０℃左右。因此，与河水和空气相比，试验和研究阶段。吉林建筑工程学院的王宏哲博士对污水污水全年可获得相对稳定的水温。可作为稳定的热源。水源热泵在我国的可行性进行了理论分析圈。北京市排水１．３热能赋存量较高集团在高碑店污水处理厂开发了污水源热泵试验工程，该试崔福义等：污水资源及其在热泵供热中的应用万方数据验工程利用处理后的污水作为热源，将换热器沉浸在污水制和开发低成本高效率的污水热泵和经济节能耐腐蚀的传中，来提取污水中的冷热量，经三年的运转效果良好。继高热散热设备，会推动污水水源热泵系统的更好应用。碑店污水水源热泵试验工程后，北京市排水集团又在北京北３．３发展污水取水方式技术小河区污水处理厂安装了一套规模更大的污水水源热泵系若想污水水源热泵机组能广泛地被应用， 应根据城市污统，也使用处理后的污水作为热泵的热源，为该厂的６０００扩水管道的分布状况，采取有效的城市污水取水方式，来回收的办公楼和厂房供热与制冷。大连电力大厦的设计将城市污水热能。这样，才能达到就地利用污水的目的。也就是污水作为水环热泵空调系统的外部热源。２００４年，在哈尔滨说，如何选择污水取水方式，直接影响污水水源热泵机组的又安装了一套污水水源热泵。效果，这就必须对污水取水方式进行分析与比较。尽管污水水源热泵在我国仅处于试验和探索阶段， 但已３．４整体系统的设计经充分显示了它的优越性，主要表现在：污水水源热泵系统作为一个系统， 必须从各个方面考２．１与空气源热泵相比，避免了冬季结霜和除霜问题，而且虑，如果污水水源热泵机组可以做到利用较小的水流量提供污水水温恒定，这使得热泵工作性能稳定，污水水源热泵的更多的能量，但系统设计对水泵等耗能设备选型不当或控制制热制冷系数可达３．５ －４．４，比传统的空气源热泵高出不当，也会降低系统的节能效果。同样，若机组提供了高的４０％左右。水温，但设计的空调系统的末端未加以相应的考虑，也可能２．２与地下水水源热泵相比，污水水源热泵不用从地下抽会使整个系统的效果变差，或者使得整个系统的初投资增取地下水，也不用将水回灌地下。因此不仅节省了打井的基加。所以，污水水源热泵的推广应用，需要更多的各个专业建投资，还能够节省抽水和回灌的运行费用，同时，也可以避各个领域的人来共同努力共同配合，从：主机设计免由于回灌不当而引发的地下水资源破坏的问题。制造、系统的设计和运行管理等各个方面都来共同参与。２．３与电锅炉相比，污水水源热泵节省２／３以上的电能，比４结语燃料锅炉节省１／２的能源，而且还能避免由于使用传统锅炉 城市污水中赋存着巨大的能源潜力，是一种洁净可再生造成的大气污染，具有良好的环保效应。能源。城市污水水源热泵系统推广和使用，对净化环境，节可见， 污水水源热泵系统有着良好的经济性、节能性和约能源起到了重要的作用。同时，实现了将城市污水处理的环保性。这使得污水水源热泵机组有着广泛地应用前景。水量和热量同时回收和利用，是一种面向２１世纪理想的城３污水水源热泵推广应用中存在的问题及改进措施市污水综合利用方法，是城市污水资源化的有效途径。污水水源热泵作为一种新型的制冷供暖方式， 从环保节能方面看，是没有问题的。但纵观国内外污水水源热泵的发参考文献展情况，其在推广运行中，还存在着一些问题：厂１飞‘１卫Ｊ吕鉴，冯彦刚．城市污水地位热能回收利用研究〔Ｊ〕工业用水３．１可利用的污水水源条件与废水，２００２，（１）：３３．城市污水是很好的热源， 在整个采暖季节内，温度比较ｐ．２，．．ｅｓＬＪ赵丽莹．污水源热泵在我国寒冷地区应用的模拟与分析【Ｄ］．稳定。目前国内外的污水水源热泵系统大多限于污水处理哈尔滨：哈尔滨工业大学，２２一２６．ｒ厂及污水泵站。遗憾的是污水处理厂及污水泵站往往远离门Ｊ，Ｉ．Ｌ．Ｊ王芳，范晓伟．我国水源热泵研究现状【Ｊ］．流体机械，２００３，城市。这样，利用处理后污水的热泵站必然离用户太远而使（４） ：２１．ｌｌ４气．．经济效益下降。因此，从可持续发展的角度，综合能源Ｊ马最良，刘永红。热泵站的现状及在我国应用前景［Ｊ］．暖通空环保和资源各个方面的考虑，合理进行规划，使得污水水源调，１９９４，２４（５）：６一１０．ｒｅｓ‘，ＬＪ．．Ｊ得以便利的使用，才能促使其大规模的发展。尹军，韦新东．日本城市污水热能暖利用系统运行状况分析［Ｊ］．吉林建筑工程学院学报，１９９４，（４）３．２与污水水质相应的热泵的技术发展不足ｌｅｓ．Ｌ工６工．．Ｊ刘光远，陈兴华．俄罗斯热泵新技术简介【Ｊ）．能源研究与利污水水质的特殊性， 使得污水在流经换热器的时候，换用，２００１，（３）：１７一１９．热器会产生严重的堵塞、结垢和腐蚀等现象。这就要求针对Ｌ．．Ｌｔｌ，．．Ｊ王宏哲．城市污水热能有效利用的探讨〔Ｊ］．世界地质，２００１，污水水质的热泵设计技术的提高，寻找适合污水性质的热泵（２）＂内换热器的形式和材质。使得热泵的设计在满足不堵塞、不结垢的条件下，取得最佳的换热效果。如前所述，国外在解［收稿日期〕２００４一１０－０５决该问题的采用的是自动筛滤器、自动除垢装置以及昂贵的［作者简介］崔福义（１９６２一），男，哈尔滨人，博士生导师，从抗腐蚀材料，这些显然在当前是不符合我国国情。所以，研事市政给水专业。 讲究质量读者至上欢迎投稿欢迎刊登广告咋瞬恨咯咯啼￣￣瞬￣咯瞬瞬￣￣瞬瞬瞬咯瞬瞬瞬咯咯咯啼咯咯修咯咯咯咯味咯咯帆修咯瞬盈声
