标题：污水源热泵
污水源热泵的工作原理
  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。
污水源热泵空调系统的特点
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。 
污水源热泵技术具有以下特点：
1.环保效益显著 
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。
2.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。
3.运行稳定可靠
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。
4.一机多用，可应用范围广
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。 
5.投资运行费用低 
城市污水源热泵具有初投资低，运行费低的巨大经济优势。运行效果良好，经济效益显著。污水热泵系统的机房面积仅为其他系统的50%。系统根据室外温度及室内温度要求自动调节，可做到无人看管，同时也可做到联网监控。污水源热泵系统原理简单，设备的可靠性强，维护量小，平时无设备的维护问题。 
与其他供热材料相比，污水源热泵具备的优势表现为：
◆ 与燃煤、燃气、然油等锅炉房系统相比，我国年污水排放量达464亿m3，可节省用煤量0.33亿吨，以全国年总能耗30亿吨标煤计算，达到了1.1%，若按暖通空调的一次能源消耗量10亿吨标煤计算，达3.3%。同时每年可减少排放量达72万吨。据相关统计，15万平方米供冷、供热、以及供生活热水，年可节约标煤1万吨，减排二氧化硫300吨、烟量2200万立方米、颗粒物6400吨，年少排炉渣2800吨、废水600吨。
◆ 另外，污水源热泵系统将污水热能连同热泵机组本身产生热能一并转移到室内,能效比高达4.5-6.0,能源利用率是电采暖的3-4倍, 污水源热泵与空气源热泵相比,夏季冷凝温度低,冬季蒸发温度高, 能效比和性能系数大大提高,而运行工况稳定,比传统中央空调节省30﹪-40﹪的运行费用。且污水源热泵技术系统无需设冷却塔,利用的是城市原生污水，节约了大量水资源的同时又开发创造出新的清洁型新能源。
污水源热泵空调系统与同类产品初投资比较
污水源热泵系统有良好的经济效益，与地下水源热泵、直燃机、热网+水冷机组、燃煤+水冷机组等系统相比，该系统经济优势十分明显。
1万平米初投资列表
序号
空调类型
热（冷）源设备（万元）
其他费用（万元）
合计（万元）
功能
1
污水源热泵系统
100
80
180
采暖+制冷+生活用水
2
地下水源热泵系统
80
110
190
采暖+制冷+生活用水
3
热网+水冷机组
70
150
220
采暖+制冷
4
土壤源热泵
80
160
240
采暖+制冷+生活用水
5
直燃机
120
130
250
采暖+制冷
6
燃煤+水冷机组
160
100
260
采暖+制冷
10万平米初投资列表
序号
空调类型
热（冷）源设备
（万元）
其他费用
（万元）
合计（万元）
功能
1
污水源热泵系统
600
400
1000
采暖+制冷+生活用水
2
地下水源热泵系统
480
600
1080
采暖+制冷+生活用水
3
热网+水冷机组
420
800
1220
采暖+制冷
4
土壤源热泵
480
800
1280
采暖+制冷+生活用水
5
直燃机
700
650
1350
采暖+制冷
6
燃煤+水冷机组
900
500
1400
采暖+制冷
1万平米运行费用列表
序号
空调类型
采暖费（120天/万元）
空调费（120天/万元）
全年合计（万元）
备注
1
污水源热泵系统
16
12
28
0.8元/度
2
地下水源热泵系统
17
13
30
0.8元/度
3
土壤源热泵
18
14
32
0.8元/度
4
直燃机
25
18
43
2.1元/立方
5
热网+水冷机组
27
20
47
0.8元/度
6
燃煤+水冷机组
36
20
56
0.8元/度
10万平米运行费用列表
序号
空调类型
采暖费（120天/万元）
空调费（120天/万元）
全年合计（万元）
备注
1
污水源热泵系统
156
110
266
0.8元/度
2
地下水源热泵系统
167
116
283
0.8元/度
3
土壤源热泵
168
140
308
0.8元/度
4
直燃机
238
178
416
2.1元/立方
5
热网+水冷机组
255
189
444
0.8元/度
6
燃煤+水冷机组
344
200
544
0.8元/度

污水源热泵技术的发展
1、国外研究应用进展　
对城市污水源热泵空调系统的研究，日本、挪威、瑞典及一些其它北欧等供热发达国家比较活跃。最早起源于杨图夫斯基(前苏联)等人对河水、污水、海水的利用探讨，1978年，杨图夫斯基等人对热泵站供热与热化电站、区域锅炉房集中供热进行比较，得出热泵站供热可节省燃料20%-30%，并提出利用莫斯科河水作水源热泵站区域供热方案。1981年6月，瑞典在塞勒研究开发了第一个净化污水源热泵系统。自此发达国家纷纷投入大量的财力和人力进行此项研究，并取得了一定的发展。 　 
2、国内研究应用进展　国内应用较早、较为突出的是北京高碑店污水处理厂的二级出水。2000年，北京市排水集团在高碑店污水处理厂开发了污水源热泵实验工程，空调建筑面积900m2，这是我国最早的城市污水源热泵系统。
3 .污水源热泵的弊病 城市原生污水成分及其复杂，且不稳定，含有多种悬浮物质，絮状物，油脂，固体颗粒，以及生活垃圾，随着污水源热泵的使用越来越广泛，很多的弊病也被彰显出来，其中最重要的就是要按时把污水源热泵进行拆开来进行清洗，需要耗费大量的人力和精力，而且一般清洗时建筑物无法进行供暖制冷。一般解决办法分为两种：一个是采用化学液体或者是高压水枪进行清洗内部结构，但是由于污水源热泵的结构较为复杂，所以给清洗造成了很大的不便；另一个就是在污水源热泵前面加离心污水换热器使其构成一整套的污水源热泵系统的方法，污水换热器使用防堵塞免拆洗的离心污水换热器，这样就避免了污水源热泵的冲洗。 
但是无论如何，污水源热泵的节能与环保都使得其成为现在采暖制冷的主流趋势，以后估计也会得到越来越多得普及。
4 污水源热泵在建筑领域中的应用
污水源热泵主要适合于宾馆、饭店、写字楼、工厂等建筑空调、工艺冷却、加热和制取卫生热水。北京南站属于大型的公共建筑，建筑面积约25万平米，采用污水源热泵进行改造后，每年可节电约500万度，节能环保效果非常显著。随着我国节能改造的不断深入，污水源热泵所带来的社会效益和经济效益必将十分巨大，在具备污水源条件的地区必将逐步并最终取代传统制冷制热方式。
污水源热泵应用因素
能源因素
包括能源的价格（电能、煤、油、燃气等的比价）和能源的丰富性。当不同能源间的比价合 理或者能源紧张时，污水源热泵机组技术就有较好的发展大环境。　　
环境因素
当出于环境保护的考虑，对其他制热方式（如燃煤制取热能）有严格限制时，原生污水源热 泵技术就具有更大的应用空间。　　
技术因素
包括通过热泵循环、部件、工质的改进提高污水源热泵机组运行效率，利用材料技术简化热 泵结构、降低热泵造价，利用测控技术提高热泵的可靠性和操作维护的简易性等，可是热泵技术比其他简 单加热方式具有更强的综合竞争优势。　　
低温热源
原生污水源热泵技术与其他简单加热方法不同点之一是必须要有低温热源。热源的温度越高 ，对提高污水源热泵机组的性能和应用优势约有利。优势能否有合适的低温热源，甚至是决定热泵技术应 用的关键因素，因此，利用相关领域的先进技术，拓展原生污水源热泵的低温热源，也是促进热泵技术应 用和发展的重要因素。　　引用领域的开发：目前污水源热泵机组已经应用于供暖、制冷、制取热水、干燥、种植、以及人工温室 等各个领域。进一步了解不同产品生产工艺中的热需求。并将热泵技术和工艺有机结合，可为热泵拓展更 多的应用领域。　　
影响污水源热泵运行因素
(1)污水水质问题　　城市污水包括工业废水,工业冷却水,及生活污水,而城市二级污水是经过一级物化处理和二级生化处理,去除了污水中大量的杂质,降低了污水的腐蚀度,更有利于污水中热能提取.
(2)污水水温保障　　城市污冬暖夏凉,常年温度稳定,污水水温在冬季比环境温度高15--20度,夏季温度比环境温度低10--15度.因此热泵具有良好的热源,污水源热泵利用温差在5度,因此污水源热泵完全可以在高效率运行.
(3)污水量的保证　　城市污水水量的变化主要是生活污水的变化,而生活污水的出水量基本保持不变.  离心式污水换热器
(4)污水换热器:　　污水中含有大量油性污物,流经换热管时会产生挂膜现象,关闭黏结粘泥,从而增大换热热阻,影响换热效率,因此在设计污水换热时使污水走管程,同时设置自动反清洗装置,在换热器运行期间定时进行反冲洗,保证换热效率,提高热能利用率.[1]