我国污水源热泵的发展

污水源热泵空调技术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类技术，节能减排效果显著。本文系统地介绍了污水源热泵技术研究和应用最新进展和技术发展趋势，总结了我国污水源热泵空调技术的特色和进展状况，最后分析了污水源热泵空调技术在实际应用中存在的问题，指出了污水换热器污水侧除污与强化换热是目前污水源热泵技术在解决稳定取水问题后，又一个迫切需要解决的关键问题。我国学者早在80年代末就开始关注国外污水源热泵技术的研究与应用进展，马最良教授分析了工业污水源热泵在不同地区的节能效果，对早期在我国推广应用污水源热泵技术起到重要作用。首例城市污水源热泵系统到2000年才在北京高碑店污水处理厂示范成功，此后，北京北小河污水处理厂、秦皇岛海港区污水处理厂、石家庄桥东污水处理厂等相继建成污水源热泵系统，但上述工程均采用污水厂二级污水(水质好、污杂物含量低)为低位热源，没有解决污水取水过程中的污杂物堵塞问题。真正对我国城市污水源热泵空调技术的应用和发展起到重大推动作用的研究，是哈尔滨工业大学孙德兴教授的科研团队完成的城市原生污水热能资源化工艺与技术，该技术于2003年9月份开始应用于哈尔滨望江宾馆，成功运行两年后，于2005年6月通过黑龙江省科技鉴定，鉴定委员会对该技术给予了“世界首创，国际领先”的好评。

滤面连续再生污水取水机是孙德兴教授提出的城市原生污水源热泵技术的核心设备，该设备被隔板、旋转滤筒和壳体分成A、B、C、D四个腔，原生污水由A腔流向B腔，污水中的污杂物被滤筒过滤，带有污杂物的滤面旋转到C腔，在污水换热后回水反冲作用(注意，反冲洗速度高于正常过滤速度)下此部分滤面得到再生，并继续旋转实现过滤过程。滤面连续再生污水取水机实现了原生污水的连续取水过程，保证了热泵机组运行的稳定性。该项技术在哈尔滨、大庆、北京、天津等多个城市取得了成功的应用，取得了很好的节能环保效果。在理论研究上，孙德兴教授带领课题组以污水源热泵专用换热器为对象，连续测试分析了原生污水在换热器中的流动阻塞特性，根据设备运行的时间，将污水源热泵专用换热器污泥污染划分为5个阶段，分析了其对污水换热器结构设计的影响大小;针对污水换热器的换热特性，指出原生污水流动换热效果很差，对于钢制换热管，其换热系数仅有600W/(m2׺C)，并受污水流速的变化影响很小;指出原生污水流动具有非牛顿特性，常规的换热准则关联式不再适用。从城市原生污水源热泵系统设计和运行的角度，该课题组研究了某实际系统的制热和制冷工况下的运行参数，评价了该系统的运行效率。随后该课题组又研究了系统双级水泵的运行调节特性，为双级污水泵的合理选型和稳定运行调节提供了理论依据。孙德兴教授在城市原生污水源热泵技术上所取得的研究成果极大地推动了我国城市污水源热泵空调技术的应用和普及。