污水源熱泵技術(shù)是一項(xiàng)直接利用污水中的能量進(jìn)行冬季采暖、夏季空調(diào)，全年生活熱水供應(yīng)的技術(shù)。該技術(shù)具有明顯的節(jié)能環(huán)保效應(yīng)并實(shí)現(xiàn)了低位能向高位能的轉(zhuǎn)化。本工程是馬來(lái)西亞某污水處理廠(chǎng)中采用污水源熱泵技術(shù)實(shí)現(xiàn)全年夏季制冷的應(yīng)用，說(shuō)明推廣污水源熱泵這個(gè)可再生能源應(yīng)用技術(shù)的廣闊的發(fā)展前景和良好的環(huán)保效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。
20世紀(jì)80年代以來(lái)，美國(guó)、日本、挪威等國(guó)家相繼建立了一批大型城市二級(jí)污水源熱泵系統(tǒng)。大型城市二級(jí)污水源熱泵系統(tǒng)在國(guó)外已有十幾年的運(yùn)行歷程，但是利用城市原生污水供冷、供熱，一直是污水源熱泵應(yīng)用的瓶頸。原生污水水源熱泵系統(tǒng)最關(guān)鍵的問(wèn)題是污水動(dòng)態(tài)防阻問(wèn)題，即阻止原生污水內(nèi)的雜質(zhì)造成系統(tǒng)堵塞。本文論述的污水源熱泵系統(tǒng)解決了污水動(dòng)態(tài)防阻問(wèn)題、采用專(zhuān)用污水換熱器以污水中的能量為低位能，通過(guò)少量電能輸入，采用污水換熱和熱泵技術(shù)，將污水中不易利用的低位能開(kāi)發(fā)利用，使其變成可利用的高位能。由于利用了污水低品位熱能，通常情況下，輸入1kW電能可獲得5kW以上的冷量。
2項(xiàng)目簡(jiǎn)介
馬來(lái)西亞某污水處理廠(chǎng)位于馬來(lái)西亞首都吉隆坡、工程設(shè)計(jì)規(guī)模32.0175萬(wàn)t/d、為全地下式污水處理廠(chǎng)、污水主體處理工藝采用A2O活性污泥法。污水處理系統(tǒng)的細(xì)格柵及旋流沉砂池、調(diào)節(jié)池、A2O生化池、二沉池、鼓風(fēng)機(jī)房、維修車(chē)間、生物除臭設(shè)備、污水源熱泵等均位于地下。地下構(gòu)筑物上部覆土厚度為1.0m、地面休閑公園即建在該地下式污水處理設(shè)施上部、是一個(gè)休閑運(yùn)動(dòng)兼具的功能性場(chǎng)所、主要有活水公園、文化廣場(chǎng)、體育設(shè)施、城市多功能綠地特征區(qū)及主體文化帶等。
馬來(lái)西亞吉隆坡屬熱帶雨林氣候、年溫差小、平均氣候在25-28℃之間、為全年制冷地區(qū)、污水廠(chǎng)附屬建筑物如綜合樓、活動(dòng)中心等公共建筑一年四季需要制冷。本工程擬采用金大地專(zhuān)用污水換熱器，采用污水源熱泵系統(tǒng)、利用該污水處理廠(chǎng)的污水為水廠(chǎng)的綜合樓、車(chē)間等提供供冷，總制冷面積約為9770.3平方米?？偫湄?fù)荷1200kw、用于滿(mǎn)足上述建筑物全年制冷需求。
3系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)范圍主要為：熱泵機(jī)房污水源熱泵系統(tǒng)工藝管道設(shè)計(jì)機(jī)房?jī)?nèi)污水送、回水工藝管道設(shè)計(jì)熱泵機(jī)房污水源熱泵系統(tǒng)工藝控制方案設(shè)計(jì)
4原生污水源熱泵系統(tǒng)可靠性論證及系統(tǒng)分析
4.1馬來(lái)西亞氣候特征（見(jiàn)表一）
4.2城市污水的主要熱特性
城市污水溫度變化幅度較小，與環(huán)境溫度相比，表現(xiàn)為冬暖夏涼。與河水以及空氣相比較，城市污水溫度在冬季最高，而夏季為最低，可見(jiàn),在馬來(lái)西亞、利用城市污水在夏天為空調(diào)系統(tǒng)提供冷源是個(gè)很好的選擇。
4.3工程應(yīng)用污水源熱泵系統(tǒng)原理及主要設(shè)備表
4.3.1污水源熱泵系統(tǒng)原理介紹
由于馬來(lái)西亞屬于全年供冷的地區(qū)、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)采用間接式污水源熱泵系統(tǒng)，污水通過(guò)專(zhuān)用污水換熱器進(jìn)行換熱，污水把中介水冷卻后排回到污水管道中，中介水進(jìn)入熱泵機(jī)組將冷量傳遞給末端空調(diào)水系統(tǒng)，達(dá)到制冷目的。該系統(tǒng)只利用污水的冷量進(jìn)行供冷、不改變污水的水質(zhì)、不會(huì)影響污水處理廠(chǎng)的污水處理工藝。在整個(gè)過(guò)程中，機(jī)組的能量輸入輸出比最高可達(dá)到5，即電機(jī)輸入電能是1kcal時(shí)，末端系統(tǒng)得到的冷量是5kcal。在整個(gè)過(guò)程中消耗少量的電能，極大的利用污水中的能量，從而達(dá)到節(jié)能目的。
4.3.2污水源熱泵系統(tǒng)主要設(shè)備選型（見(jiàn)表二）
4.4污水源熱泵系統(tǒng)專(zhuān)用換熱裝置技術(shù)介紹
該換熱技術(shù)是介于管殼式換熱和板式換熱之間的一種換熱技術(shù)，污水換熱器內(nèi)的流道是單流道，污水進(jìn)入換熱器后僅走一個(gè)流道，因此可形象而簡(jiǎn)單地說(shuō)，該換熱器的每一管程只有一根“管子”，這樣就增大了流道，解決了堵塞問(wèn)題。特點(diǎn)如下：
（1）采用了單流道，流道增大，以不會(huì)出現(xiàn)堵塞為限，是根據(jù)試驗(yàn)來(lái)確定的。事實(shí)上，污水進(jìn)入換熱器之前都是經(jīng)污水泵抽送的，能夠經(jīng)過(guò)污水泵的懸浮物就能在換熱器能順暢地通過(guò)，一般不再有特大尺寸的雜質(zhì)，基本上都是纖維狀的較小的懸浮物。
（2）由于換熱器的結(jié)構(gòu)特殊，清洗污垢時(shí)，污水側(cè)的封板很容易拆卸，比管殼式換熱器沉重的封頭拆卸容易得多。且由于采用了單流道，流道數(shù)量很少，清洗工作量減少，清洗也更容易。
（3）由于采用了單流道，污水與清水采取全逆流結(jié)構(gòu)可有效地提高換熱效率。另外，流道增大以后，污水在換熱器內(nèi)所走的流程長(zhǎng)度達(dá)數(shù)百米以上，在換熱器長(zhǎng)度3-5米的情況下，污水在換熱器內(nèi)來(lái)回幾十下，形成折流，有效地提高了換熱效率。
4.5污水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析（見(jiàn)表三、表四）
4.6污水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)保性分析
污水熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用污水作為冷熱源，污水經(jīng)過(guò)換熱設(shè)備后留下冷量或熱量返回污水干渠，污水與其他系統(tǒng)不接觸，不污染其他設(shè)備或系統(tǒng)。這已經(jīng)在國(guó)內(nèi)很多項(xiàng)目比如天津公館、北京南站、北京首都機(jī)場(chǎng)東污水處理廠(chǎng)、美國(guó)費(fèi)城污水處理廠(chǎng)等項(xiàng)目中得到驗(yàn)證。在環(huán)境保護(hù)方面，該污水處理廠(chǎng)污水源熱泵系統(tǒng)在夏季空調(diào)工況中，空調(diào)廢熱被排放到了污水中，而不是像常規(guī)空調(diào)那樣通過(guò)冷卻塔排放到大氣中，可避免“熱島效應(yīng)”。
5原生污水源熱泵系統(tǒng)典型工程應(yīng)用介紹
美國(guó)費(fèi)城污水處理廠(chǎng)：美國(guó)費(fèi)城污水處理廠(chǎng)原來(lái)采用的供暖方式為用煤氣鍋爐供暖、鍋爐總熱負(fù)荷約為220KW?，F(xiàn)在采用污水一體機(jī)取代煤氣鍋爐供暖。污水一體機(jī)采用費(fèi)城污水處理廠(chǎng)內(nèi)的污水作為建筑供熱的熱源、利用防阻換熱及熱泵提升作用、達(dá)到取代燃煤鍋爐為建筑供暖的目的。
污水一體機(jī)供熱供冷技術(shù)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：1.全自動(dòng)液體過(guò)濾器，解決了傳統(tǒng)城市污水源熱泵系統(tǒng)堵塞問(wèn)題；2.省去了傳統(tǒng)污水源熱泵系統(tǒng)中的污水源換熱器，占地面積??；3.經(jīng)全自動(dòng)液體過(guò)濾器過(guò)濾后的污水直接進(jìn)入污水源熱泵機(jī)組換熱、系統(tǒng)運(yùn)行易于清洗與維護(hù)、效率高、成本低，是值得廣泛推廣的系列化產(chǎn)品。
天津公館：天津公館污水源熱泵空調(diào)工程總建筑面積5.4萬(wàn)平方米，是目前全國(guó)最大、天津市首例應(yīng)用城市原生污水作為冷熱源的空調(diào)及提供生活熱水的工程，被國(guó)家建設(shè)部、財(cái)政部列為“可再生能源建筑示范項(xiàng)目”。該污水源熱泵供冷供暖及生活熱水技術(shù)滿(mǎn)足國(guó)家建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即公共建筑50％，居住建筑65%。系統(tǒng)的投資較其他系統(tǒng)包括燃煤、燃油、燃?xì)夤?jié)省30%左右，而運(yùn)行費(fèi)用則節(jié)省30%以上。每年可減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗635噸，減少SO2排放2.8噸，NOx排放5.7噸，粉塵排放1.1噸，固體廢棄物排放80.4噸。此項(xiàng)目不僅具有節(jié)能環(huán)保效益，亦符合生態(tài)建筑的發(fā)展趨勢(shì)。
全球未來(lái)的能源發(fā)展戰(zhàn)略是節(jié)能和提高能源的有效利用率，由于現(xiàn)有污水源熱泵供熱供冷系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)比較成熟完善、在污水量充足的前提下、原生污水源熱泵系統(tǒng)不僅節(jié)能環(huán)保，而且還具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。開(kāi)發(fā)污水中的低位品味能量結(jié)合熱泵技術(shù)供暖供冷，是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能新技術(shù)；是解決能源短缺這個(gè)問(wèn)題的有效途徑！
