污水源热泵系统的技术经济分析

污水源热泵系统的技术经济分析

付红春  杜 垲
（东南大学能源与环境学院，南京 210096）

摘  要： 本文简要介绍了污水源热泵的工作原理及系统形式，对污水的特性进行了简要介绍。对污水源热泵进行了技术分析，对各个部件进行了详细的火用分析，并得出整个 系统的火用效率。将污水源热泵同燃煤+空调，燃油+空调，天然气+空调及空气源热泵这几种传统的供暖空调形式分别进行了经济性比较，得出污水源热泵值得在 城市广泛推广的结论。

1  前言

        近年来随着国民生产的发展，城市污水排放量逐年增加。根据文献[3]的介绍，截至1996年底，全国600余座城市年排污水总量约为353亿m3，处理量 为83亿m3，处理率为23%。 1998年，城市污水的年处理能量己增加到350亿m3。据《国家环境保护九五计划和2010年远景目标》要求，2002年全国新增城市污水处理能力 600亿m3，集中处理率达25%，2005年污水处理量达到2000亿m3左右，至2010年，城市集中污水处理率将达40%，新增城市污水处理厂 1000余座。城市污水处理量在某种程度上标志着城市污水热能的贮存量，从以上数据可以看出城市污水热能有巨大资源潜力。有效地利用城市污水中的热能，为 满足人们对100℃以下的低温能源的需求开辟了一条新的途径，具有长远的社会经济效益。

2 污水源热泵的技术简介

2.1 污水源热泵的原理

     污水源热泵就是以城市污水作为冬季供热的热源，通过电驱动的压缩机把污水的低温热能转变为更高品位的热能供给用户。夏季时作为制冷的冷源，通过制冷循环制 取低温以满足用户制冷空调的需求。这种装置即可用作供热采暖设备，又可用作制冷降温设备，从而实现一机两用，其流程图见图1。

2.2 热泵热源的特点

        热泵的技术状况和经济性与热源的特点密切相关，在大多数情况下，热源的性质是决定其使用和整体性能的关键。表1列举几种常用的热源的温度特性。

        城市污水全年保持相对较高且稳定的温度，而且具有以下特点：a)流量大且全年流量稳定；b)夏季温度低于室外温度，冬季高于室外温度，而且在整个供暖季和 供冷季，水温波动不大。根据北京高碑店污水处理厂长期测量的数据显示，冬季污水水温为13.5~16.5℃，高出气温20多℃；夏季污水水温为 22~25℃，又比气温低10多℃。

2.3 污水源热泵的系统形式

       污水源热泵按与污水源的换热方式不同可分为直接换热式和间接换热式污水源热泵。直接换热式如图2所示，热泵机组的换热器直接与污水进行热交换吸取污水的热 量。间接换热式如图3所示，热泵机组的换热器通过中间热交换器与污水进行热交换吸取污水的热量。直接换热式一般多用于以二级污水为热源的热泵系统，直接以 城市原生污水