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熱泵機(jī)組選址及管路鋪設(shè)
臨沂浴池污水源熱泵機(jī)組，熱泵機(jī)組選址一般*供暖區(qū)域中間位置，但一般污水處理廠出水位置在整體水廠布局的一側(cè)，這樣就要求利用zui短的供水管線來保證熱泵機(jī)組的位置，力求達(dá)到的供暖效果，這就要求設(shè)計(jì)人員在實(shí)地考察中找到各水廠的“黃金分割點(diǎn)”。北方供暖管線一般選用鋼制發(fā)泡管，直埋式地下1.2米以下位置，一般使用壽命為10年?？傊?，污水源熱泵技術(shù)具有節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)，是利用城市污水進(jìn)行供暖、制冷的空調(diào)新形勢，符合世界各國城市污水再利用和城市水源問題的大趨勢，對節(jié)能減排、資源利用具有重要意義。按冬季供暖室內(nèi)溫度達(dá)到16℃、以每平方米平均耗煤45公斤的經(jīng)驗(yàn)值估算，僅這157萬平方米的供暖面積改用污水源熱泵供暖后，一個采暖期就可以減少使用燃冬季供暖室內(nèi)溫度達(dá)到16℃、以每平方米平均耗煤45公斤的經(jīng)驗(yàn)值估算，僅這157萬平方米的供暖面積改用污水源熱泵供暖后，一個采暖期就可以減少使用燃煤7萬噸，減排二氧化硫700噸、煙塵500噸、二氧化碳14萬噸。
臨沂浴池污水源熱泵機(jī)組熱泵機(jī)組可以達(dá)到一機(jī)兩用的效果，即冬季利用熱泵采暖，夏季進(jìn)行制冷。既節(jié)約了制冷機(jī)組的費(fèi)用，有節(jié)省了鍋爐房的占地面積，同時(shí)達(dá)到了環(huán)保。污水源熱泵比燃煤鍋爐環(huán)保，污染物的排放比空氣源熱泵減少40%以上，比電供熱減少70%以上。它節(jié)省能源，比電鍋爐加熱節(jié)省2/3以上的電能，比燃煤鍋爐節(jié)省1/2以上的燃料。由于污水源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，其制冷、制熱系數(shù)比傳統(tǒng)的空氣源熱泵高出40%左右，運(yùn)行費(fèi)用僅為普通*空調(diào)的30%~55%。
污水源熱泵具有熱量輸出穩(wěn)定、COP值高、換熱效果好、環(huán)保效益顯著，水源熱泵機(jī)組供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)狻⑷挥偷儒仩t房系統(tǒng)，無燃燒過程，避免了排煙、排污等污染；供冷時(shí)省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，水源熱泵機(jī)組運(yùn)行無任何污染，無燃燒、無排煙，不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)，對環(huán)境非常友好，是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。
熱泵技術(shù)在污水處理廠中的應(yīng)用
污水源熱泵系統(tǒng)的工作原理
污水源熱泵系統(tǒng)，是利用其壓縮機(jī)的作用，通過消耗一定的輔助能量(如電能)，在污水中吸取較低溫?zé)崮埽缓筠D(zhuǎn)換為較高溫?zé)崮茚尫胖裂h(huán)介質(zhì)(如水、空氣)中成為高溫?zé)嵩摧敵觥Ｔ诖艘驂嚎s機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)做工而消耗了電能，壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)使不斷循環(huán)的制冷劑在不同的系統(tǒng)中產(chǎn)生的不同的變化狀態(tài)和不同的效果(即蒸發(fā)吸熱和冷凝放熱)，從而達(dá)到了回收低溫?zé)嵩粗迫「邷責(zé)嵩吹淖饔煤湍康?，這種裝置即可用作供熱采暖設(shè)備，又可用作制冷降溫設(shè)備，從而達(dá)到一機(jī)兩用的目的。
其原理圖如下：
污水的水質(zhì)分類 污水處理廠中的污水一般分成三類，即原生水、二級出水、中水。 原生污水就是未經(jīng)任何處理的城市污水，它的主要優(yōu)點(diǎn)是污水溫度比較接近于排放點(diǎn)的溫度，所賦存的熱能多，缺點(diǎn)是污水水質(zhì)不穩(wěn)定，水質(zhì)中所包含大量的污染物比較多，各種微生物及化學(xué)成分比較復(fù)雜，水質(zhì)惡劣。二級出水是指原生水經(jīng)過簡單的過濾和沉淀等物理處理后，再經(jīng)活性污泥或生物膜法、二次沉淀等深度處理后，進(jìn)行集中排放的污水。中水是指二次出水經(jīng)過再次凈化處理后達(dá)到一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用雜用水，可以用來沖洗便器、汽車，清洗道路、綠化灌溉，還可以用在工業(yè)冷卻水、城市系統(tǒng)補(bǔ)充用水。
污水源的前期處理
污水處理廠利用二次出水作為污水源，在水質(zhì)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，為了更有效的保護(hù)污水源熱泵機(jī)組的使用壽命，降低機(jī)組故障頻率，一般的做法是污水源不直接在機(jī)組中運(yùn)行，采用換熱裝置（如板式換熱器）將污水中的熱能轉(zhuǎn)換至換熱裝置中的介質(zhì)（可以選用自來水、地下水等）中，這樣就有效的保證了熱泵機(jī)組的使用壽命，大大降低了wei修費(fèi)用，雖然在換熱的過程中會損失了一部分的熱能，但不會影響到正常的供暖及制冷效果。一般北方污水處理廠的二次出水冬季水溫能達(dá)到13-16℃，夏季能達(dá)到22-25℃，通過換熱過程，水溫?fù)p失在1℃左右，完*滿足熱泵機(jī)組的水溫要求。
地源熱泵原理：
是：冬季，熱泵機(jī)組從地源（淺層水體或巖土體）中吸收熱量，向建筑物供暖；夏季，熱泵機(jī)組從室內(nèi)吸收熱量并轉(zhuǎn)移釋放到地源中，實(shí)現(xiàn)建筑物空調(diào)制冷。根據(jù)地?zé)峤粨Q系統(tǒng)形式的不同，地源熱泵系統(tǒng)分為地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)和地埋管地源熱泵系統(tǒng)。
地源熱泵制冷原理：
地源熱泵系統(tǒng)在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對冷媒做功，使其進(jìn)行汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由循環(huán)水路將冷媒中所攜帶的熱量吸收，zui終通過室外地能換熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量通過室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組系統(tǒng)和室外地能換熱系統(tǒng)不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過冷媒-空氣熱交換器（風(fēng)機(jī)盤管），以13℃以下的冷風(fēng)的形式為房供冷。
系統(tǒng)類型
1.水平式地源熱泵
通過水平埋置于地表面2～4M以下的閉合換熱系統(tǒng)，它與土壤進(jìn)行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較小的建筑物，如別墅和小型單體樓。該系統(tǒng)初投資和施工難度相對較小，但占地面積較大。
2.垂直式地源熱泵
通過垂直鉆孔將閉合換熱系統(tǒng)埋置在50M～400M深的巖土體與土壤進(jìn)行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較大的建筑物，周圍有一定的空地，如別墅和寫字樓等。該系統(tǒng)初投資較高，施工難度相對較大，但占地面積較小。
3.地表水式地源熱泵
地源熱泵機(jī)組通過布置在水底的閉合換熱系統(tǒng)與江河、湖泊、海水等進(jìn)行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于中小制冷供暖面積，臨近水邊的建筑物。它利用池水或湖水下穩(wěn)定的溫度和顯著的散熱性，不需鉆井挖溝，初投資zui小。但需要建筑物周圍有較深、較大的河流或水域。
4.地下水式地源熱泵
地源熱泵機(jī)組通過機(jī)組內(nèi)閉式循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過換熱器與由水泵抽取的深層地下水進(jìn)行冷熱交換。地下水排回或通過加壓式泵注入地下水層中。此系統(tǒng)適合建筑面積大，周圍空地面積有限的大型單體建筑和小型建筑群落。
1、地源熱泵：未明確支持和大力推廣，態(tài)度不明朗，有些地區(qū)明令禁止（天津，上海等）。
2、地源熱泵：會對地下水資源、對周邊環(huán)境造成了一定程度的破壞，實(shí)際上把對大氣的污染轉(zhuǎn)移到地下水水中，土壤中。雖然理論上抽取的地下水將回灌到地下水層，但目前國內(nèi)抽取的地下水真正做到全部回灌的少之又少，回灌難落實(shí)，采水量大于回灌量，造成地下水位下降，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致地質(zhì)層發(fā)生變化，地面沉降。另外，對水資源存在物理、化學(xué)、生物污染，怎樣保證地下水層不受污染也是一個棘手的問題。（武漢湯遜湖地區(qū)做的地下水源熱泵空調(diào)，已經(jīng)停用，沒地下水了！北京地區(qū)使用水源熱泵機(jī)組的地區(qū),由于*使用地下水,倒至地表層下陷。）
3、地源熱泵：一旦地下水量不能滿足機(jī)組要求，系統(tǒng)將。而且在使用過程中，一般3-5年需對水井、板式換熱器進(jìn)行定期wei護(hù)。
4、地源熱泵：主要取決于水井的壽命，達(dá)到設(shè)計(jì)出水的運(yùn)行時(shí)間一般為3-5年。
5、地源熱泵：水井、板式換熱器需定期（一般為3-5年）wei護(hù)，費(fèi)用不菲，需交納水資源費(fèi)。
6、地源熱泵；地下水量隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，不一定能滿足機(jī)組要求，一旦地下水資源潰乏，系統(tǒng)隨之。
7、地源熱泵：板式換熱器需定期wei護(hù)；水井需養(yǎng)井，由于泥砂堵塞，回灌量逐年遞減，井的壽命zuiduo3～5年。
8、地源熱泵：風(fēng)險(xiǎn)性很大，地下水量的大小，國家對地下水源的使用政策都是不確定因素。誰也無法保證可*利用地下水源。
9、地源熱泵有它的優(yōu)點(diǎn),也有很duo不足之處,它的應(yīng)用受到地質(zhì)條件的制約：水質(zhì)、水量、地下水的穩(wěn)定性等。地下水源熱泵大量應(yīng)用暴露出了很duo問題，zui為典型的是回灌井失效，回灌井堵塞和溢出是大duo數(shù)地下水源熱泵都會出現(xiàn)的問題。
10、地源熱泵由于它是利用地下熱能這一可再生能源，zui近幾年受到了人們越來越duo的關(guān)注。 然而，就在這項(xiàng)技術(shù)逐步被人們所認(rèn)識的時(shí)候，我國一些地區(qū)卻紛紛出現(xiàn)了地下水由于嚴(yán)重開采，造成地下水位下降，嚴(yán)重的已導(dǎo)致地質(zhì)層發(fā)生變化。
11、國外如美國、歐州主要研究和應(yīng)用的地源熱泵系統(tǒng)以及我國研究和推廣的重點(diǎn)均是土壤源熱泵系統(tǒng)而不是水源熱泵。在美國地源熱泵，是通過采集土壤、江河湖水中的熱量或冷量，duo采用密閉式的系統(tǒng)，一般設(shè)計(jì)時(shí)，不與地下水資源直接接觸。很少進(jìn)行地下水的抽取
污水源熱泵采用污水作為水源熱泵的熱源／熱匯，它具有以下特點(diǎn)：產(chǎn)生量大，幾乎全年保持恒定的流量；夏季溫度低于室外溫度，冬季高于室外溫度，而且在整個供暖季和供冷季，水溫波動不大；含有大量的熱能，據(jù)估計(jì)，城市社區(qū)產(chǎn)生的廢熱40％含在污水中。因此，污水與熱泵一起使用為區(qū)域供熱供冷提供一種理想的熱源／ 熱匯。 污水源熱泵系統(tǒng)其供暖系統(tǒng)原理和普通水源熱泵相同，主要由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個zui簡單的蒸汽壓縮式熱泵裝置作為供熱系統(tǒng)的熱源。它通過蒸發(fā)器從污水中吸取熱量Q ，在冷凝器中放出熱量Q (Q =Q +w)供給供熱系統(tǒng)。這種供熱系統(tǒng)只要消耗少量的電能W ，便可得到滿足房間供熱所需要的熱量Q 。
污水源熱泵系統(tǒng)按照其使用的污水的處理狀態(tài)可分為以未處理過的污水作為熱源／熱匯的污水源熱泵系統(tǒng)和以二級出水或中水作為熱源／ 熱匯的污水源熱泵系統(tǒng)；根據(jù)污水與熱泵的熱交換部分是否直接進(jìn)行熱交換，可分為間接利用系統(tǒng)和直接利用系統(tǒng)；從工況轉(zhuǎn)換方式上看，大體可分為兩種：一種是通過四通換向閥的換向來實(shí)現(xiàn)制熱工況和制冷工況的轉(zhuǎn)換；另一種是水切換式，即通過閥門改變水流方向來實(shí)現(xiàn)工況轉(zhuǎn)換。 2與其他熱泵系統(tǒng)的簡單比較 將污水熱能利用系統(tǒng)與地下水水源熱泵系統(tǒng)和燃?xì)忮仩t供熱+ 普通空冷空調(diào)供冷相結(jié)合的供能方式進(jìn)行了比較，其結(jié)論從設(shè)備投資上看：在計(jì)增容費(fèi)的情況下，污水熱能利用系統(tǒng)zui少，為地下水熱泵系統(tǒng)的84．1 0％，為燃?xì)?空冷空調(diào)系統(tǒng)的77．08％；在不計(jì)增容費(fèi)的情況下，污水熱能利用系統(tǒng)的設(shè)備投資為地下水水源熱泵系統(tǒng)的8 1．3 2％ ，為燃?xì)? 空冷空調(diào)系統(tǒng)的227．08％。從年運(yùn)行費(fèi)用上看：燃?xì)?空冷空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用zui高，地下水水源熱泵系統(tǒng)次之，污水水源熱泵系統(tǒng)為zui低。3種供能方式的年運(yùn)行成本以污水熱能系統(tǒng)zui低，僅為燃?xì)?空冷空調(diào)系統(tǒng)的46．19％、為地下水熱泵系統(tǒng)的72．50％。在投資有效期內(nèi)(按20年考慮)，綜合比較3種方案的費(fèi)用，污水水源熱泵系統(tǒng)的總運(yùn)行費(fèi)用大約是地下水水源熱泵系統(tǒng)的7 0％ 左右，是燃?xì)? 空冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的4 5％ 左右。由此可見，污水水源熱泵系統(tǒng)比其它兩方案更具經(jīng)濟(jì)性?？偟膩碚f，污水熱能利用系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性是十分顯著的
應(yīng)用方式
地源熱泵的應(yīng)用方式從應(yīng)用的建筑物對象可分為家用和商用兩大類，從輸送冷熱量方式可分為集中系統(tǒng)、分散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。
家用系統(tǒng)
用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進(jìn)行冷熱供應(yīng)，duo用于小型住宅，別墅等戶式空調(diào)。
集中系統(tǒng)
熱泵布置在機(jī)房內(nèi)，冷熱量集中通過風(fēng)道或水路分配系統(tǒng)送到各房間。
分散系統(tǒng)
用*水泵，采用水環(huán)路方式將水送到各用戶作為冷熱源，用戶單獨(dú)使用自己的熱泵機(jī)組調(diào)節(jié)空氣。一般用于辦公樓、學(xué)校、商用建筑等，此系統(tǒng)可將用戶使用的冷熱量*反應(yīng)在用電上，便于計(jì)量，適用于獨(dú)立熱計(jì)量要求。
混合系統(tǒng)
將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯(lián)合使用作為冷熱源的系統(tǒng)，混合系統(tǒng)與分散系統(tǒng)非常類似，只是冷熱源系統(tǒng)增加了冷卻塔或鍋爐。
地源熱泵制熱原理：
地源熱泵系統(tǒng)在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對冷媒做功，并通過四通閥將冷媒流動方向換向。由室外地能換熱系統(tǒng)吸收地下水或土壤里的熱量，通過水源熱泵機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中，以室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)向室內(nèi)供暖。
地源熱泵技術(shù)包含了抽地下水方式、埋管方式、抽取湖水或江河水方式等，抽取湖水或江河水方式造價(jià)zui低，埋管方式zui貴，。
只要有足夠的場可地埋設(shè)管道（地下冷熱交換裝置）或政府允許抽取地下水的就應(yīng)該優(yōu)先考慮選擇地源熱泵*空調(diào)。地源熱泵*空調(diào)如此節(jié)能是應(yīng)為地源熱泵技術(shù)借助了地下的能量，地下的能量還是來至于太陽能。
地源熱泵技術(shù)特點(diǎn)：
環(huán)保：使用電力，沒有燃燒過程，對周圍環(huán)境無污染排放；不需使用冷卻塔，沒有外掛機(jī)，不向周圍環(huán)境排熱，沒有熱島效應(yīng)，沒有噪音；不抽取地下水，不破壞地下水資源。使用壽命長：使用壽命20年以上，是分體式或窗式空調(diào)器的2-4倍。地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)duo用。全電腦控制，性能穩(wěn)定，可以遙控，可以進(jìn)行溫濕度控制。
地源熱泵優(yōu)點(diǎn)：
1、地源熱泵技術(shù)屬可再生能源利用技術(shù)
地源熱泵是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源（通常小于400米深）作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層地?zé)豳Y源可以稱之為地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地?zé)崮芏N(yùn)藏的低溫位熱能。地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器，收集了47％的太陽能量，比人類每年利用能量的500倍還duo。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無處不在。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。
2、地源熱泵屬經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能技術(shù)
地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。
3、地源熱泵環(huán)境效益顯著
地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40％以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70％以上，如果結(jié)合其它節(jié)能措施節(jié)能減排會更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25％的充灌量；屬自含式系統(tǒng)，即該裝置能在工廠車間內(nèi)事先整裝密封好，因此，制冷劑泄漏機(jī)率大為減少。該裝置的運(yùn)行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。
4、地源熱泵一機(jī)duo用，應(yīng)用范圍廣
地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)duo用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)；可應(yīng)用于賓館、購物商場、家電電腦辦公樓、學(xué)校等建筑，更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。
5、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)wei護(hù)費(fèi)用低
在同等條件下，采用地源熱泵系統(tǒng)的建筑物能夠減少wei護(hù)費(fèi)用。地源熱泵非常耐用，它的機(jī)械運(yùn)動部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內(nèi)，從而避免了室外的惡劣氣候，其地下部分可保證50年，地上部分可保證30年，因此地源熱泵是免wei護(hù)空調(diào)，節(jié)省了wei護(hù)費(fèi)用，使用戶的投資在3年左右即可收回
