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1、污水源热泵中心能源站设计研究精选文档你我共享污水源热泵中心能源站设计研究杨灵艳朱清宇中国建筑科学研究院大纲：本项目以日排水量20万方的污水办理厂办理后污水作为热泵低位热源，建立能源站，为四周公建以及住所小区集中供冷、供热。本文以项目一期为例，针对污水办理厂排水的特点，商讨污水源热泵系统设计中的相关问题，并将项目与传统电制冷加锅炉的供冷、供热方式进行环保性比较，其节能环保见效十分明显。要点词：污水源热泵热泵站集中供能环保性0前言跟着我国城镇化建设的不停发展，工业企业发展速度的不停加快，生活及工业污水的排放量也逐渐增大。现阶段，大部分的污水在经过污水厂办理后，达到国家排放标准后直接排放，而排放的污
2、水在所经历的各个办理过程中，水温在冬天一般都在10以上，直接排放造成了能量的大批损失。采纳污水源热泵系统，冬天可以将污水中的低品尝的热能提拿出来，经过热泵做功，达到可以供用户供热的温度；夏天可以将制冷系统产生的冷凝热量排放到污水中间。一机两用，可以同时满足用户的供冷、供热需求。1 项目介绍该项目位于山东省某市高新区内，污水源热泵中心能源站直接建在污水办理厂中。四周为高新区内多家企业规划用地，隐藏用能客户众多。1.1一期建设规模污水源热泵中心能源站的建设分为两期进行，一期供能面积为12.5万平米，供能半径为500米，二期供能面积为29万平米，供能半径为2000米。一期所供所有为新建建筑，种类既有
3、公建也有住所，为了更好的采纳污水源热泵作为冷热源，一期建筑尾端所用风机盘管以及地板供热的设计中合适降低了温度，冬天风机盘管设计温度为46/39，地板供热采纳高低分区后，以板式换热器相隔后，设计温度为45/37。夏天风机盘管供冷设计温度为5/12，设计中冬、夏天均采纳了7的大温差，目的是为了降低水流量，从而降低水泵的耗功，提升系统能效比。总设计冷负荷为6400kw，热负荷为5400kw。污水源热泵中心能源站一期设计以此为据。1.2污水源特色该项目污水办理厂污水来的90%以上本源于高新区内的工业企业，生活污水所占比率较小，因为各个企业工艺办理过程的需要，污水的水温排水温度高于生活污水排水温度，且微
4、生物含量低于一般生活污水，污水经过污水办理厂办理工艺后，排水水质经检测已经达到国家A级排放标准，但是可否能作为热泵的低位热源，还需要对水温、水量和水质进行全面的分析。水温污水排水温度，是影响污水源热泵应用见效的重要要素，为了全面评估污水可否能满足AAAAAA精选文档你我共享污水源热泵冬天供热和夏天供冷的需要，对污水办理厂在供热期和供冷期内的污水排水温度需进行全面监测，监测结果如图1所示。由图1可以看出，污水的日均排水温度在供热季（11月15日至次年3月15日）徘徊在16-19之间，在制冷季（6月20日至9月30日）在25-28.5之间。由此可以看出，污水水温特别合适应用污水源热泵系统，是特别理
5、想的热泵低位热源。夏天污水作为冷却水，见效明显优于冷却塔的冷却工况。图1污水日均排水温度分布图水量污水的水量，是决定污水源热泵系统可否坚固的满足用户需要的重要要素，所以，须对供热和供冷季节的污水排水量进行监测，监测结果如图2所示。污水日排水量分布图可以看出，污水厂的日积累排水量在供热季最低办理量为122863m3/d；最高办理量为215500m3/d；整个供热季日均办理量为；169042m3/d，日均小时办理量为7043m3/h。在制冷季最低办理量为165945m3/d；最高办理量为279429m3/d；整个制冷季日均办理量为211547m3/d，日均小时办理量为3。完满满足污水源热泵中心能源
6、站一期供冷污水需求量38814m/h1650m/h，供热污水需求量3。1470m/h图2污水日排水量分布图水质状况表1污水水质状况检查表（mg/l）Ph7.45硫酸盐719.53锰0.34浊度(NTU)10.11氨氮22.8总油0.19色度(倍)22.21总磷3.05钙离子224.03BOD3.86溶解性总固体2253.35镁离子56.87COD59.46电导率(ms/m)234.29钾离子22.4氯化物482.09TOC14.37钠离子421.95二氧化硅8.14碳酸氢根385.03硝酸根4.57AAAAAA精选文档你我共享总硬度793.71NH4+35.59氟化物0.84总碱度315.91
7、铁0.15钡离子0.07污水厂排水的水质，对污水源热泵机组中换热器械质的选择有决定性作用，特别是拥有腐化性的酸根及拥有氧化性的高价金属离子浓度。所以，固然污水办理厂排水已经达到国家A 级排放标准，详细在污水源热泵系统中应用，还要进行更详细的分析化验。化验的结果如表1所示。可以看出，污水排水中，硫酸盐、氯离子、硬度都很高，均高出了城市污水再生利用工业用水水质（GB/T19923-2005）中的相关标准。所以，要在污水源热泵中心能源站的方案论证及设计过程中，充分考虑水质条件产生的限制要素。2 设计方案本项目中污水源热泵作为能源站为四周用户供能，所以设计方案在充分考虑用户用能需求外，更要重视系统运转
8、的安全性和靠谱性。2.1系统形式污水源热泵形式主要有两种，即直接式和间接式。污水源热泵中心能源站设计中，热泵机组不同样于一般的小型热泵机组，小型热泵机组可以采纳四通换向阀变换制冷剂流程来实现制冷和制热功能的变换，而污水源热泵站则是采纳水道的切换来实现制冷制热功能变换的。所以，若是采纳直接式污水源热泵系统，就必定使蒸发器和冷凝器均采纳耐腐化的材质，而且为了防范污水中的污垢积聚，换热器水侧还应尽量圆滑，减少设置肋片等加强换热措施。这样就使得换热系数大大降低，从而以致热泵机组的COP降落。因为本项目中冷热负荷很大，需要采纳离心式热泵机组，而目前国内还没有厂家生产这种装备了耐腐化性换热器的离心热泵机组
9、，外国也不是很宽泛，所以价格很高，使初投资大大增添。而对于间接式污水源热泵系统，因为要增添换热器造成了2的温差，就会损失约1.6MW的低位热能，同时还会增添水泵耗功。因为换热温差采纳很小，常常会使换热器体积弘大，增添机房占地面积。由上边对水质的介绍，可以看到本项目所有污水中含有较高的氯离子、及腐化性酸根离子，所以对材质的要求十分严格。所以，尽管直接式热泵系统能效比要高于间接式系统，但是出于节约投资、降低造价、以及运转保护简单经济的考虑，本项目采纳间接式污水源热泵形式。2.2用户侧连接方式污水源热泵中心能源站为四周用户供冷、供热，与用户侧的连接主要也分为两种形式，即直接连接和间接连接。直接连接方
10、式的节能高效是不问可知的，但是，直接连接方式要考虑尾端建筑的不同样压力需求及其相互影响，并且直接连接方式的补水定压系统也要更加复杂，水泵也要充分考虑到所适用户的需要和为将来扩展做预留，管理和调试相对麻烦。间接式连接方式，在污水源热泵中心能源站和用户直接用板换分开，增添了换热环节，增添了能量耗费，但采纳间接式系统，可以使供冷、供热外网拥有优异的增容性，特别在建筑物种类和层高不确立的状况下，并且污水源热泵能源站和建筑物尾端的空调系统可以独立的定压补水，更加便于调试和管理。考虑到污水源热泵中心能源站将来的增容，所以，外网与用户侧连接采纳间接式方式。2.3污水取用方式对于污水取用，本设计依照污水源热泵
11、中心能源站一个小时的污水需求量，建设一个3也可1700m的地下污水蓄水池，即可以用来调理污水流量瞬时峰谷，以保持一个基准流量；以兼作污水积淀池。因为污水排沟渠顶板与地面标高同样，沟渠底板标高-1.30米，所以，可以采纳新建引沟渠设闸板阀的形式将污水引致蓄水池，这样可以防范采纳价格昂贵的防腐金属资料制作引水管道。当蓄水池的水面低于排沟渠中水面高度时，在势差的作用下，污水自动流入蓄水池。当蓄水池蓄满，水面与排沟渠中同高时，没有势差的作用，污水不再进入蓄水池，而是依旧依照本来的流经排出污水厂区，这样也省去了溢流管的设置。过渡季时，AAAAAA精选文档你我共享可以经过关断引沟渠上的闸阀，对蓄水池进行清
12、淤。蓄水池设计同时考虑到顶板保温要求以及排气功能。2.4系统流程依照以上设计方案论证后，对污水源热泵系统中几个要点点的确定，本项目设计的污水源热泵系统原理图如图3所示。图3污水源热泵系统原理图3 节能环保性分析污水源热泵中心能源站一期项目中，冷负荷为6400kw，需要集中供冷的均为公建，住宅无集中供冷要求，所以每天集中供冷时间为8h，夏天供冷共800h，取0.7的同时使用系数后，年积累供冷量为3584MWh荷为5400kw，公建和住所均需要供热，此中公建热负荷为4300kw，住所热负荷为1100kw，每天公建需要供热8h，住所需要全天供热，冬天公建供热共960h，住所供热共2880h，取0.7
13、的同时使用系数后，年积累供热量为5107.2MWh。与传统的锅炉供热和冷水机组方案比较，污水源热泵每年可节约标准煤约208吨，提升一次能源利用率24%。污水源热泵不仅好源利用效率高，同时也带来了巨大的环保效益。根据预计，一期污水源热泵系统建成后，每年可以减少当地供热燃煤890余吨，每年减少向大气排放二氧化碳(CO2)2263吨、二氧化硫(SO2)15.14吨，氮化物6.14吨，粉尘12.82吨。由于室外不设置冷却塔，每年可以节约相当数目的淡水资源，并且因为不设冷却塔细风冷式室外机组，可以大大降低噪声污染。所以可知污水源热泵系统节能环保效益十分明显。4 结论本项目一期工程建设在污水办理厂中，拥有优胜的污水源利用条件，就近引水，大大降低了污水取水的投资开销。污水办理厂建于城市的高新区内，四周有大批新建建筑，需要供能的用户很多，这些都是推进建立污水源热泵中心能源站的踊跃条件。在污水源热泵系统设计的过
