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污水源热泵工作原理及特点介绍
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  技术概要
  城市原生污水源热泵供暖包括三项技术,第一是水源热泵技术,该技术已得到成熟发展应用;第二是污水的取排方法与装置,实现污水对设备的无堵塞、污染技术;第三是喊复杂混合物的城市污水的流动与换热特性,保证系统稳定传递热量的设计计算模型。第一项为常规技术,国内外已发展应用多年。第二、三项为应用新技术,是污水热能得以再生利用的关键,目前属专有技术包括专利产品,已成功运用到实践中。
   系统原理
主要技术原理是热泵的运作机制,即将污水中的热量或冷量传递给建筑物。可分为三个能量转移的过程。第一过程:机组的介质在蒸发器内蒸发需要吸收热量,介质的蒸发温度为3℃,此时13℃的污水在蒸发器中经过,与介质换热,并将热量释放给介质,介质吸收热量蒸发。第二过程:机组自身介质循环,蒸发的其他被压缩机吸入并压缩,变成高温、高压的气体,进入冷凝器,实现热量想冷凝器转化的过程,而冷凝器是与末端系统连接的。第三过程:机组的高温、高压的介质进入冷凝器冷凝,放出热量,并与系统水进行热交换,实现将在蒸发器内的热量和输入的电能的总和输出给采暖系统水的过程,采暖系统水带着热量释放给房间,达到制热的目的。
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系统特点
环保:利用污(中)水作为冷热源,进行能量转换,减少CO₂ 和其他大气污染物的排放, 避免冷却塔和噪音及霉菌污染,不产生任何废渣、废水、废气和烟尘;
节能:污(中)水常年温度最不利于热泵机组的运行,能使热泵机组处于高效状态;
节资:集采暖、制冷、生活热水三位一体,增强经济性;
稳定:水温条件相对稳定,波动范围远小区空气温度变化,是运行可靠稳定;
灵活:机组选配形式多样,可同时制冷、采暖,达到四管制效果;
美观:与风冷热泵相比无需室外机,保证箭镞外立面的美观。
 
场合
适用于城市污水干渠周围的建筑、啤酒厂、化工厂、污水处理厂、造纸厂、乳品加工厂、钢铁加工厂以及各类生活洗浴等场所。
    污水源热泵原理—环保效益
    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。
    污水源热泵原理—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。
    污水源热泵原理—运行稳定
    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。
    污水源热泵原理—一机多用
    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。
    根据上文内容,可以看出,污水源热泵是借助污水源热泵压缩机系统,消耗少量电能,把存于水中的低位热能为用户供热,夏季达到制冷的效果。其能量流动所消耗能量吸取的热能一起排输至高温热源,使介质压缩至高温,从而达到吸收低温热源中热能的作用。

怎样解决系统中的堵塞、污染与腐蚀问题
1.如何解决堵塞问题
为了实现污水源热泵系统的正常工作,有效的解决污水堵塞设施、设备,而事先进行传统意义上的水处理也就是建污水处理厂是不可行的。实施任何该类水处理措施每吨水都需一元多钱。而每吨水中的可提取热能按普通的热价计算仅值几角钱,且这个效益不全来自污水,因为为获取这个效益还必须投入设备,耗费电能。
解决系统堵塞问题的方式有多种,不同的水质有不同的方式。总的来讲,解决江、河、湖水和中水(再生水)的堵塞比较容易和简单些。而解决原生污水的堵塞的问题就复杂多了,一定要首先确定原生污水的水质情况,再根据水质情况选取设备。目前较常见的防堵塞设备有(不含进口设备):全自动、半自动防阻机、阻污器、反冲洗过滤器、手摇刷式过滤器等。
2.如何解决污染问题
这里讲的污染主要指系统内及设备的污染,大家都知道城市下水道的污水水质复杂,又脏又臭,而我们系统所需要的是污水里的低位能量,所以只需要把污水里的能量利用专用设施、设备提取出来即可,但又得保证不污染系统及中央空调主机等设备,却不是一件简单的事。根据我公司的工程经验及这几年污水源热泵系统在国内的推广实例,可靠而又适用的系统组合方式总结起来有四、五种。但对于原生污水源系统来讲,最稳定最适用的应是在系统中增加中介水循环,简单讲就是将整套系统设计成三路水循环:污水源循环,中介水源循环,及末端水循环,三路水循环,独立运行,互不干涉。这样,三路水循环中的设施、设备就不会同进被污水污染,同进也对系统心脏设备-空调主机起到了有效保护,各设备也各施其职。
另外,由于污水中的油泥含量较多,粘度比清水大数倍,油泥很容易附着在设备管道内壁上,即使未发生堵塞,换热设备也会被严重污染,造成换热不畅,大大的降低机组的热能利用率。
3.如何解决腐蚀问题
至于腐蚀问题,主要是靠正确的选用换热设备的材质以及接触面涂敷特种的办法来解决。
另外,如果污水ph值呈中性,选用不绣钢材质取即可,如偏酸、碱等就要选用特殊材料如:钛合金后镍铬金等。由于污水黏度比清水大数倍,为防堵塞与污染又不可采用适用于清水的加强换热的通常措施,清水换热器设计的经验数据已完全不可用于污水。污水换热器的阻力与传热系数必须根据《污水水质报告》和设施设备的阻力与换热计算公式从头计算。流程数及逆流安排也宛全是新问题。
 
河北同方合力公司工程案例 

案例一:河北旭辉电气股份有限公司项目
      
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该工程项目坐落于石家庄市高新技术开发区湘江道与衡山路交叉口,为新建厂房及研发楼,两期总建筑面积为约两万平米,是开发区第一个原生污水源热泵中央空调项目,我公司通过几轮竞争性谈判最终以技术化优势及施工经验丰富得到甲方一致认可并负责整个系统的设计及施工。该系统直接与城市污水管网谅解,通过污水阻污设施的处理,提取污水能量,以取代城市供暖并有效的节约了能源,同时该系统还能满足整个厂区,办公楼及研发楼的小结中央空调制冷需求。
同时该项目也是石家庄工业生产基地污水源热泵系统的首例案例工程,已经申报政府节能减排奖励资金。
 
案例二:盛世御城项目   
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本项目为污水源热泵供暖,主机选用2台麦克维尔机组。提取城市污水管网内污水的热量,再进行温度提成,从而为建筑物提供冬季供暖夏季制冷。污水只是温度提取,再回流至城市污水管网内。对污水内水体阻塞及清淤,是本设计方案的难点。本项目主机为国内知名品牌麦克维尔。本项目于2015年底投入使用,效果明显。