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1、-,1,城市污水源热泵系统的设计,-,2,一、课题研究的背景、目的和意义,1.1 我国城市污水排放及处理现状 1.2 城市污水的特点 1.3 污水源热泵的特点及研究的意义 1.4 污水源热泵的经济性分析,-,3,1.1我国城市污水排放及处理现状,到2004年底，全国661个城市建有污水处理厂708座，处理能力为4912万立方米/日； 北京市 ，每天约产生300万吨的污水，到2008年，城市污水的处理率将达到90%以上，日处理污水量达270万m3 ； 可供暖面积将达到2280万m2 ，供冷面积将达到1100万m2，生活热水供应量将达到7.4万m3/d 。,-,4,表1 2008年前北京各污水处理
2、厂建设计划与潜能计算结果,-,5,1.2城市污水的特点,冬暖夏凉 全年水温变化小和受气候影响小 污水排热量稳定 来源充足，接入方便,-,6,1.3污水源热泵的特点及研究的意义,环保效益显著 高效节能 运行稳定可靠 一机多用，应用范围广,-,7,污水源热泵工作原理,冬季： Q2Q1+Q3 Q24Q3 夏季： Q1Q2+Q3 Q25Q3,-,8,1.4污水源热泵的经济性分析,-,9,1.4污水源热泵的经济性分析,初投资：158.5元/m2（水源热泵机房）； 运行费用：夏季，18.4元/m2 冬季，18.9元/m2； 节省地源热泵中打井等费用，有效利用低位热能资源； 污水源热泵的运行效率较高、费用较
3、低，具有环保节能的重要意义。,-,10,二、国内外现状分析,-,11,国外污水热泵系统的应用,20 世纪80 年代初在瑞典、挪威等北欧国家建造的一些以污水为低温热源的大型热泵站相继投入运行 ； 瑞典斯德哥尔摩有40 %的建筑物采用热泵技术供热，其中10 %是利用污水处理厂的出水 ； 挪威奥斯陆 ，第一台污水热泵机组已在1983 年投入使用 。 对于约10 人的住宅，采用热泵技术回收家庭生活污水余热可节能达50 %，对于10人以上的住宅可节能达60 %。,-,12,国内污水热泵系统的应用,哈尔滨马家沟河畔的一处600m2西餐酒吧利用污水作为热量来源来供暖制冷； 1999年北京工业大学在高碑店污水
4、处理厂建设污水源热泵供3000m2办公楼采暖空调； 2004年，密云污水处理厂的2000m2办公楼，用上了“污水空调” ； 2005年哈尔滨工业大学新源热能科技有限责任公司成立 ，“城市原生污水源热泵空调” ； 国家也出台了相应的污水利用政策,-,13,污水源热泵 污水源热泵系统的原理是夏季将建筑物中的热量转移到污水源中，冬季将污水中的热量提取供房间采暖。,三、 污水源热泵系统的原理及设计,-,14,污水源热泵系统节能原理,系统制热时： 说明性能系数COP随冷源温度T0的升高而增大，随T0的降低而减小。 说明性能系数COP随热源温度T的升高而减小，随T的降低而增大。,-,15,污水源热泵系统流
5、程图,-,16,污水源热泵系统的设计及研究,污水源的条件 水量充足，水温适度，水质适宜，供水稳定 过滤器,-,17,河道取水口及排水口布置图,-,18,取水管线图,-,19,蓄水池平面及立面图,-,20,污水泵房流程图,-,21,热泵机房设备平面布置图,-,22,污水源热泵系统设计中应注意的问题,能源的综合利用率来评价方案的可行性，得出最优方案，使得工程造价最低，运行费用也最低。 污水源热泵工程施工中首先要实地测试污水的水质，水温及水量，由此确定方案中其他设备的配套使用。 污水利用时，污染、腐蚀、结垢都是不可避免的问题，但是如何将此负面影响降低到最小限度就是方案设计的重点。 污水利用不能对环境
6、造成影响或二次污染，因此在污水的取排水施工过程中应该注意管道输送的密闭性，而且管材的选择也要防腐性强，并定期检查。,-,23,本项目为北京市某污水源热泵采暖空调工程，位于北京市亦庄高新开发区。项目濒临市区凉水河，河内常年流有温度波动较小的污水，污水资源是热泵机组非常适合的热源和冷源，充分利用污水资源，不仅节约大量的能源，保护环境，而且可以展示污水这一特殊可再生能源的热泵利用技术。,四、 实际工程系统设计简介,-,24,供热供冷系统方案,-,25,-,26,污水提取工艺流程 1、 河道取水管道输送沉滤池高效过滤处理循环水泵高效换热器管道输送排入河道 2、 河道取水管道输送沉滤池高效过滤处理循环水
7、泵高效换热器反冲过滤器排入化粪池,-,27,污水用量设计计算 夏季污水利用温差为10 ，污水水量为 631m3/h ；冬季污水利用温差为5，污水水量为 670m3/h ；因此污水设计量为680m3/h 污水输送管道直径 污水取水采用虹吸管，管径为：425mm 排水泵站出水管管径为：320mm,-,28,运行模式,-,29,设备选型,热泵机组：法国CIAT的LWP4200产品3台， 冷水机组：美国麦克维尔公司的WSC126LBH产品1台。,-,30,热交换器,无锡红旗压力容器制造有限公司 浮头管壳式换热器,-,31,6万m2写字楼初投资及运行费用分析,初投资的估算：272元/m2 ； 不包括暖通
8、系统末端设备的投资及安装费用。 年运行费用估算：50.10元/m2 。,-,32,污水测温实验研究,污水温度测试的必要性 水源是应用水源热泵的前提。 水源热泵系统运行时对水源的要求为： 水量充足，水温适度，水质适宜，供水稳定。 污水源的水温、水量和水质对污水源热泵系统的运行更起着至关重要的作用 。,-,33,污水测温实验工具,-,34,污水测温实验研究,结果分析与比较,高碑店污水处理厂20002001年冬季二级出水的水温变化图,-,35,污水测温实验研究,污水暴露空气中流动，温度的变化率大约为0.51.0/公里 河道中的污水仍然是水源热泵很好的热源/热汇！,-,36,污水换热器设计要求 首先，
9、满足工艺要求，尽量减少热量损失。 其次，要求具有一定的强度，便于安装和维护。 第三，污水换热器更重要的是要防腐蚀性能好，抗 垢，清洗方便，处理量大。 管壳式换热器的选择 浮头式换热器的特点：整个管束可从壳体中抽出，便于清洗和检修，采用不锈钢材质，防腐蚀性能好。,五、 污水换热器的选择,-,37,换热器工程计算公式： 管壳式换热器中的换热过程：管内污水管内壁黏泥管内壁管外壁二次水 传热系数的计算： 结果：故本工程选取设计平均传热系数650750 W/(m2)，计算换热面积为9331077 m2。,-,38,换热器的传热计算,km 整个传热面上的平均传热系数； A 传热面积； tm 两种流体之间的平均温差。,-,39,过滤器的分析,开放式过滤器 密闭式过滤器,-,40,谢谢！,-,41,-
