浅论污水源热泵技术在实际中的应用

2013年10月24 00:00:00 来源:中国制冷空调技术网

摘要:分析了污水源热泵空调技术的发展现状及技术特点和优势,总结了污水源热泵空调技术在应用中存在的问题及解决办法。得出污水源热泵技术还需采集大量的实际应用数据,以对其发展及改进方向进行研究。

当前,能源短缺和环境污染已成为全球性的两大难题,严重威胁着人类的生存与发展。特别是水资源的污染、枯竭,更导致了人类赖以生存的基本条件的El趋恶化。因此,在生产、生活领域努力实施节能减排,探索开发新型能源,特别是可再生能源,已经成为世界各国政府和科学家考虑的首要问题。

近年来,人们把目光投向了对“地热”的开发和利用。土地的浅层存在恒温层,是一种取之不尽、用之不竭的热能源,城市生活污水就是这个热能的载体之一。科学家通过多年的研究,终于开发出了一种城市污水温度利用技术,即污水源热泵利用技术。这种技术降低了城市废热的排放,保护了环境,是一项具有节能和环保意义的新技术,有着广阔的应用前景。但它的实际使用还有部分问题需要解决,例如流量的保证}生和经济性等。

1 城市污水的热能利用性

首先,随着我国城市化进程的不断加快,城市的污染物排放问题也越来越严重。城市就是一个巨大的生产和消费系统,在为社会创造巨大财富的同时,本身也消费大量的资源,排放大量的污染物。城市就像一个巨大的管道,每天要排出大量的污水和废水。多年来,这些城市污水在人们眼中是毫无利用价值的废水,但实际上城市污水是宝贵的可再生资源,它最大的特点就是温度恒定,不受气候及天气变化的影响,是一种不可多得的热泵冷热源。其次,目前我国的污水源热泵技术已经发展到可以直接回收和利用没有经过处理的污水的热能阶段,因此,它不再受污水处理厂位置的限制,而是可以根据城市污水管网的分布情况和需要,灵活加以利用,使用区域变得更为广泛。最后,将城市污水中的废热加以循环利用,可以大大提高能源的利用率,减小城市长期对石化燃料的依赖,对保护环境、控制污染、节能减排、建设节约型社会有着巨大的作用。

2 污水水源特性及热泵原理

由于城市污水和工业废水流经地表以下,其温度一般都是恒定的(15℃左右)。以太原地区为例,据监测资料显示,太原冬季城市污水的温度一般为10—20℃,夏季城市污水的温度为18-25℃,而且这个温度在冬、夏季期间日变幅很小,完全可以作为污水源热泵空调的冷热源加以利用。水源热泵技术正是利用城市污水流量大、水温恒定等特点,在夏季将建筑物中的热量转移到温度相对较低的水源中,从而降低室内的温度;而在冬季,则将温度相对较高水源中的热量采集并转换出来,再送到建筑物中,来提高室内的温度。

3 污水源热泵技术的优缺点

使用污水源热泵技术的优势:首先,只要有水源的地方都可以使用水源热泵,而且水源热泵对水质没有任何要求,适用范围十分广泛,既可以使用江、河、湖水,也可以使用地下浅层水;而最具有经济效益和社会效益的是,可以利用城市原生污水及各种工业余温循环水,如钢铁厂、电厂、焦化厂的循环水。其次,水源热泵可以一机多用,省去了锅炉房和冷却水塔系统,节约了大量的费用和占地面积。如果采用传统的采暖和制冷方式,需要建设一个大型锅炉房和煤场、渣场、烟囱、冷却塔,而且在冬季要燃烧大量的煤炭,污染严重。在夏季,还要另外安装一套集中压缩制冷机组,会消耗大量的电力。而水源热泵主机冬、夏只用一个水源、同一套机组,通过冷凝器和蒸发器转换阀门,一切问题就都解决了。最后,水源热泵可以使用城市的各种原生污水和工业废水,它每消耗1 kW 的能量,用户就可以得到4 kW 的热量和冷量,所以可以广泛应用于宾馆、办公楼、商场、学校、住宅等集中供热、制冷的地方,而且可以阶梯式重复使用,具有低耗能、零污染等优点,有广泛的推广价值。

以位于太原平阳路南端的“国瑞苑”小区(15万m2)为例,使用污水源热泵系统后,冬季室内温度可达20~26℃,夏季室内温度可达l8—26℃,完全可以满足使用要求。而且小区的综合耗电、用水、材料、人工等费用,在冬季为每月4.5元/m2,夏季为每月4元/m2。由于污水水源热泵是一个密闭的循环系统,在制冷、供热的过程中无需进行冷却循环,因此,减少了5% 6%的水气蒸发。仅“国瑞苑”小区每年就能节约自来水8万t,可减排SO 300 t、减排烟量2 200万m3,每年节省的能源折合成标准煤达l0321.5 t,节能效果十分明显。

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