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簡(jiǎn)介
學(xué)校浴池污水源熱泵安裝，原生污水熱泵空調(diào)系統(tǒng)是哈工大自主創(chuàng)新的技術(shù)，包括多項(xiàng)發(fā)明與多項(xiàng)專有技術(shù)及產(chǎn)品，被*院士及國(guó)家設(shè)計(jì)大師平為世界*、*。原生污水源熱泵機(jī)組以原生污水為熱源，冬季采集來自污水的低品位熱能，借助熱泵系統(tǒng)，通過消耗部分電能，將所取得的能量供給室內(nèi)取暖；在夏季把室內(nèi)的熱量取出，釋放到水中，以達(dá)到夏季空調(diào)的目的。
它有以下特點(diǎn)：
1.環(huán)保效益顯著
學(xué)校浴池污水源熱泵安裝原生污水源熱泵是利用了城市廢熱作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)，污水經(jīng)過換熱設(shè)備后留下冷量或熱量返回污水干渠，污水與其他設(shè)備或系統(tǒng)不接觸，污水密閉循環(huán)，*與其他設(shè)備或水系統(tǒng)。供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)?、然油等鍋爐房系統(tǒng)，沒有燃燒過程，避免了排煙污染；供冷時(shí)省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音及霉菌污染。不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵，環(huán)境效益顯著。我國(guó)年污水排放量達(dá)464億m3，可節(jié)省用煤量0.33億噸，以全國(guó)年總能耗30億噸標(biāo)煤計(jì)算，達(dá)到了1.1%，若按暖通空調(diào)的一次能源消耗量10億噸標(biāo)煤計(jì)算，達(dá)3.3%。同時(shí)每年可減少排放量達(dá)72萬(wàn)噸。
2.高效節(jié)能
冬季，污水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機(jī)組效率提高。
具有可用冷熱量的單位污水量，污水源熱泵系統(tǒng)為建筑物供暖需消耗1.33 的一次能源，相對(duì)燃煤系統(tǒng)可節(jié)省0.64 的一次能源。
設(shè)單位污水量以100m3計(jì)，所能利用的顯熱溫差為5℃，則可利用冷熱量為 =2.1×106kJ。供暖時(shí)：可節(jié)省一次能源（燃煤）1.34×106kJ，相當(dāng)于71.3㎏（22.8元）燃煤。可節(jié)省一次能源（燃?xì)猓?.651×106kJ，相當(dāng)于40.7m3（48.8元）燃?xì)?。制冷時(shí)，可節(jié)省一次能源（燃煤）0.357×106kJ，相當(dāng)于19㎏（6.1元）燃煤。可節(jié)省一次能源（燃?xì)猓?.168×106kJ，相當(dāng)于10.5m3（12.6元）燃?xì)狻?nbsp;
3.運(yùn)行穩(wěn)定可靠
水體的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動(dòng)，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，水體溫度較恒定的特性，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。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點(diǎn)問題。
4.一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣
此熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，一機(jī)多用，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)。城市污水熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用城市污水，冬季取熱供暖，夏季排熱制冷，全年取熱供應(yīng)生活熱水，夏季空調(diào)季節(jié)可實(shí)施部分免費(fèi)生活熱水供應(yīng)。一套系統(tǒng)冬夏兩用，實(shí)現(xiàn)三聯(lián)供。
5.初投資、運(yùn)行費(fèi)低
城市污水源熱泵系統(tǒng)具有初投資低，運(yùn)行費(fèi)低的巨大經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。實(shí)際工程（北京悅都大酒店、北京弘麗苑大廈、山西省產(chǎn)權(quán)交易市場(chǎng)、哈爾濱望江賓館、哈爾濱太古商城）運(yùn)行效果良好，經(jīng)濟(jì)效益顯著能源戰(zhàn)略新目標(biāo)
據(jù)世界能源組織統(tǒng)計(jì)，煤炭預(yù)計(jì)可采200年，石油可采30—40年，天然氣可采60年，在能耗以每年5%的增長(zhǎng)速度下，化石燃料能源預(yù)計(jì)還能使用一二百年，世界能源短缺形勢(shì)嚴(yán)峻；我國(guó)人均能源貧乏，人均擁有量?jī)H為世界平均值的1/2和美國(guó)的1/10。能源短缺問題更加嚴(yán)重。節(jié)約用能和開發(fā)新的能源已經(jīng)成為*共同面對(duì)的迫切問題。我國(guó)已將節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境作為基本國(guó)策，將其提高到關(guān)系人民群眾切身利益和中華民族生存發(fā)展的高度，放在工業(yè)化、現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略的突出位置，要求落實(shí)到每個(gè)單位、每個(gè)家庭。巨大的能源 全國(guó)每年排放城市生活污水500億噸左右，按溫度升高或降低5°C計(jì)算，若全部開發(fā)所貢獻(xiàn)出的熱和冷10億GJ，這部分熱量可供20億m2建筑和制冷。全國(guó)江河湖海水資源更是豐富，以長(zhǎng)江為例，冬季枯水期的水流量也有1.5萬(wàn)m3/秒，按溫度升高或降低1℃計(jì)算，則相當(dāng)有63000GJ 的冷熱源?？晒┎膳蚩照{(diào)建筑面積為10億m2。如果將湖泊包括在內(nèi)全國(guó)其它淡水水體的潛在熱能都計(jì)算在內(nèi)，數(shù)字將大得難以統(tǒng)計(jì)。理想的冷熱源
污水源熱泵地源熱泵與空氣源熱泵的比較
污水源熱泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)換熱器相比的*性就是污水源熱泵以城市污水做為室內(nèi)制冷供暖的冷熱源，在消耗少量電力的情況下通過污水源熱泵系統(tǒng)內(nèi)部的熱泵做功，將污水中的冷熱能傳遞到室內(nèi)以滿足人類的需求。
污水源熱泵系統(tǒng)既可以采暖又能夠制冷，可以說是一機(jī)兩用，在很大程度上幫助現(xiàn)代企業(yè)降低了運(yùn)營(yíng)成本，而且采用污水做為建筑物取暖制冷的能源，同傳統(tǒng)的依靠煤炭和地下水來采暖制冷相比，節(jié)能而且環(huán)保。
污水源熱泵系統(tǒng)與空氣源熱泵，電鍋爐煤炭采暖，地源熱泵采暖制冷相比較：
1、節(jié)能與節(jié)煤 采暖時(shí)每使用一噸污水，可獲取5000--10000千卡熱能（與冬季污水的水溫條件有關(guān)），相當(dāng)于1.5--3 kg燃煤供熱的有效熱值。
如果考慮本項(xiàng)目使用的是火電，即所使用的電力原來也是燃煤發(fā)出的，則有如下粗略計(jì)算：
燃煤發(fā)電的效率為1/3左右，熱泵的能源利用效率為400%左右，兩者綜合得到熱泵供熱的能源利用效率為3/4 = 1.33 。而直接燃煤供熱的能源利用效率僅為0.6左右（考慮到鍋爐效率，輸運(yùn)損失，不平衡時(shí)調(diào)節(jié)不利的損失等）。兩者比較可知熱泵供熱比燃煤供熱節(jié)煤55% 。
如果按使用的是水電考慮，則與燃煤*無(wú)關(guān)。
該項(xiàng)科技成果相當(dāng)于找到了一個(gè)巨大的環(huán)境能源。
全國(guó)全年排放污水總計(jì)600億噸左右，此外，該項(xiàng)技術(shù)成果可以很容易地推廣應(yīng)用到使用江、河、湖、海等地面水。利用這些水中的熱能資源解決我國(guó)南方廣大地區(qū)的采暖問題是*可行的，大力開發(fā)每年可節(jié)煤上億噸。
2、環(huán)保 在冬季采暖時(shí)，燃煤1kg將向大氣排放3kg左右的 。本成果在的推廣應(yīng)用將減少多少溫室氣體排放！
在夏季空調(diào)工況中，空調(diào)廢熱被排放到了污水中，而不是像常規(guī)空調(diào)那樣通
過冷卻塔排放到大氣中。這對(duì)夏季炎熱的南方城市有特殊的意義，可*避免所謂“空調(diào)越開，城市越熱”的所謂“熱島現(xiàn)象”。
具體工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益
1、初投資
利用本成果建成的工程項(xiàng)目一機(jī)三用：夏季空調(diào)，冬季供暖，全年供熱水，而且夏季是使用空調(diào)廢熱無(wú)能耗地制備熱水。
與冬季接熱網(wǎng)或自備鍋爐房，夏季*空調(diào)的常見方案相比，熱泵空調(diào)主機(jī)投資相同，本方案多投入污水處理設(shè)備，但省下了空調(diào)冷卻塔和熱網(wǎng)入網(wǎng)費(fèi)或鍋爐房費(fèi)用，以及大量的占地空間?？傮w估算節(jié)約初投資30%左右。
與地源熱泵或地下水源熱泵系統(tǒng)相比，凈節(jié)省耗資很大的打井費(fèi)用。
2、運(yùn)行費(fèi)用
夏季空調(diào)時(shí)由于污水對(duì)機(jī)組的冷卻效果要好于冷卻塔，故機(jī)組的COP值高于傳統(tǒng)系統(tǒng)，夏季約可節(jié)電10%。
冬季采暖的成本主要是燃料費(fèi)。燃煤、燃油、燃?xì)狻⑷茧娭T方式無(wú)論采用哪一種，即使將初投資分年度折舊計(jì)入，燃料成本均還要占80—90%。由表中數(shù)據(jù)可見，燃料成本zui低的仍然是燃煤供熱，水源熱泵在采用民用電價(jià)時(shí)是可以與之相媲美的。燃油與燃?xì)獾娜剂铣杀揪叱?-2倍。直接燃電要高出3倍。
冬季采暖的運(yùn)行費(fèi)用大都略高于燃料成本，但燃煤采暖除外。城市熱網(wǎng)包括管理費(fèi)在內(nèi)的實(shí)際收費(fèi)約為其燃料成本的1.8倍。由此可見，
水源熱泵的運(yùn)行費(fèi)用是其它熱源*的系統(tǒng)特點(diǎn)
1、高效、節(jié)能《節(jié)能率30℅—75℅》 該系統(tǒng)的運(yùn)行方式，使能量輸入與輸出之比達(dá)到1：4以上，即輸入1千瓦的電能，就能夠得到4千瓦以上的能量，節(jié)能30—75%。采暖費(fèi)與燃煤供熱相比為70%與燃?xì)庀啾葹?0%、與燃油相比為30%。采暖時(shí)每使用一噸污水，可獲取5000——10000千卡熱能，相當(dāng)于1.5㎏—3㎏標(biāo)準(zhǔn)煤供熱的有效熱值。
2、綠色環(huán)保 該系統(tǒng)不需要鍋爐、冷卻塔等設(shè)備。沒有煤、油及天然氣燃燒排放物污染，無(wú)室外機(jī)，不會(huì)產(chǎn)生令人不適的熱島效應(yīng)，噪音大大地于傳統(tǒng)空調(diào)。在冬季取暖時(shí)，利用一萬(wàn)噸污水為建筑物供熱4個(gè)月，可減CO2排放量5040噸。
3、壽命長(zhǎng)，wei護(hù)費(fèi)低該系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備使用壽命長(zhǎng)達(dá)25年，污水防阻機(jī)和污水換熱器壽命長(zhǎng)達(dá)20年以上，系統(tǒng)不設(shè)室外機(jī)，不設(shè)冷卻塔，設(shè)備wei修簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，正常使用條件下無(wú)須wei護(hù)。
4、一機(jī)多用，占地小 系統(tǒng)一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以代替原來的鍋爐加空調(diào)兩套裝置。可以實(shí)現(xiàn)供暖、供冷、供熱水三聯(lián)供。機(jī)房占地面積只是原來的1/3。
5、運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠 污水的溫暖度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于室外氣溫的波動(dòng)，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行可靠穩(wěn)定。污水源熱泵系統(tǒng)使用電能驅(qū)動(dòng)熱泵，吸收污水熱量（或向污水排放熱量），無(wú)須燃燒設(shè)備，從而不存在爆炸，燃燒等隱患。
6、應(yīng)用廣泛 WFJ污水熱能采集裝置分為：
1型和11型，1型適用于對(duì)固體污雜物含量較高的城市原生污水。11型適用于對(duì)江、河、湖、海水等含有少量懸浮物的地表水源富的經(jīng)驗(yàn)，憑借我們成熟的技術(shù)、*的設(shè)備以及配套設(shè)施，全面為用戶提供服務(wù)。
實(shí)施條件 應(yīng)用建筑須提供符合要求的電力（220V—380V），建筑物附近必須有足夠的污水源，利用地表水作為冷熱源時(shí)水溫必須達(dá)到4℃以上。
實(shí)施程序 根據(jù)用戶提供的建筑圖紙，污水源及地表水溫度（冬季）的資料及使用要求，從技術(shù)咨詢開始，進(jìn)行深入細(xì)致的可行性調(diào)研，為用戶出具可行性建議方案書和投資概算，在得到用戶認(rèn)可后，接受用戶委托進(jìn)行詳細(xì)的施工圖設(shè)計(jì)并提供施工預(yù)算，簽訂系統(tǒng)安裝合同，完成系統(tǒng)安裝，經(jīng)調(diào)試驗(yàn)收合格后，交給用戶使用。 節(jié)能環(huán)保效益高 原生污水源熱泵系統(tǒng)為冷熱源，冬季供熱、夏季空調(diào)和全年供生活熱水。供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)狻⑷加偷儒仩t房系統(tǒng)，沒有燃燒過程，避免了排煙污染；供冷時(shí)省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音及霉菌污染、大氣污染。不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵，環(huán)境效益顯著。
1、建筑物的采暖與空調(diào)耗能巨大，其中采暖主要在消耗礦物能源。 建筑物的采暖與空調(diào)能耗在國(guó)民經(jīng)濟(jì)總能耗中占有相當(dāng)大的比例（工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家可占到40%），其中有相當(dāng)?shù)谋壤栽诓捎脗鹘y(tǒng)的礦物能源。地球上的礦物能源是有限的，而且其燃燒過程必然污染大氣環(huán)境。社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略將能源與環(huán)保列為兩大主題。按照這一戰(zhàn)略要求人們?cè)诜e極地尋求替代能源，特別是那些來自于大自然環(huán)境的清潔的可再生的能源，例如太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等等。
2、熱泵供暖與空調(diào)是一項(xiàng)既節(jié)能又環(huán)保的技術(shù)。
熱泵能夠使用少量電能從環(huán)境（水或空氣）中攫取大量冷、熱能量去滿足建筑物對(duì)冷、熱的需求。在將電能的利用率提高四倍或以上的同時(shí)，對(duì)環(huán)境是*。上述替代能源大都需要通過熱泵加以利用。
3、城市污水是熱泵空調(diào)理想的冷、熱源。
熱泵是需要環(huán)境能源的，例如天然水、河水、空氣等，又稱低溫?zé)嵩?。而這種合適、可用的低溫?zé)嵩磪s并非處處都有。例如在我國(guó)北方嚴(yán)寒地區(qū)，冬季室外大氣溫度太低，已無(wú)法被用作熱泵的熱源；根據(jù)傳統(tǒng)的技術(shù)，可作為熱泵冷、熱源的只有地下水，而地下水的開采是受限制的。城市污水溫度適宜穩(wěn)定，冬季在嚴(yán)寒地區(qū)也有100C以上，是豐富的熱源；夏季20幾攝氏度是空調(diào)廢熱理想的排放處。城市的生活污水雖然水質(zhì)很差，但酸堿度適用（PH=7）。對(duì)管路設(shè)備無(wú)嚴(yán)重的腐蝕作用，一般可采用碳鋼材質(zhì)做污水換熱器。城市原生污水遍布城區(qū)，凡在建筑需要采暖空調(diào)之處，均有污水的排放。其數(shù)量浩大，建筑物排放污水中所含的熱能足以供應(yīng)1/6左右相應(yīng)建筑面積采暖空調(diào)的能耗。
4、實(shí)現(xiàn)無(wú)堵塞連續(xù)換熱是城市原生污水作為冷、熱源的技術(shù)關(guān)鍵。
本成果已經(jīng)解決城市污水冷熱源的技術(shù)關(guān)鍵在于在取、排熱過程中如何防止惡劣水質(zhì)對(duì)換熱設(shè)備的堵塞與污染。此前在世界范圍內(nèi)還沒有城市原生污水作為熱泵冷熱源成規(guī)模應(yīng)用的工程實(shí)例和研究成果（供應(yīng)幾百平方米建筑采暖空調(diào)很小規(guī)模的浸泡式工藝除外）。已有的研究成果和工程實(shí)例均是利用污水處理站中的二級(jí)出水的。這種水的水質(zhì)已相當(dāng)好，作為熱泵冷熱源本來就沒有原則上的技術(shù)困難。因此，以往城市污水源熱泵只能建在污水處理站附近，去供應(yīng)污水處理站附近的建筑，其使用范圍和開發(fā)空間是很有限的。在暖通空調(diào)新能源開發(fā)利用領(lǐng)域中，真正有吸引力的是將城市原生污水開發(fā)成為熱泵冷熱源。
為解決惡劣水質(zhì)對(duì)換熱設(shè)備及管路的堵塞與污染問題而進(jìn)行傳統(tǒng)意義上的水處理是不可行的，因?yàn)榧词共捎脄ui簡(jiǎn)單的水處理工藝，其處理成本也要大大地高于熱泵從水中取熱與取冷的價(jià)值，況且在城區(qū)水處理工藝的占地也成問題。本技術(shù)成果初步，但成功地解決了這個(gè)問題。采用該項(xiàng)技術(shù)與設(shè)備，可以保證在采用城市原生污水時(shí)換熱設(shè)備無(wú)堵塞地長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，附加設(shè)備體積小，價(jià)格低廉，從而使大規(guī)模地使用城市原生污水作為熱泵冷熱源成為可能。
污水源熱泵的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)
城市原生污水是暖通空調(diào)非常重要*的新能源。城市污水水量巨大，溫度適宜，與現(xiàn)有水源熱泵機(jī)組蒸發(fā)與冷凝的工作溫度有良好的匹配。根據(jù)城市原污水的特點(diǎn)研發(fā)的原生污水源熱泵關(guān)鍵技術(shù)已成功應(yīng)用到多個(gè)工程中。本文研究分析了哈爾濱望江賓館、太古商城和大慶恒茂商城城市原生污水源熱泵空調(diào)工程三個(gè)成規(guī)模試點(diǎn)工程的運(yùn)行工況，表明了本文所開發(fā)的城市原生污水源熱泵系統(tǒng)不僅有重要的社會(huì)意義，同時(shí)也說明污水源熱泵系統(tǒng)初投資與運(yùn)行費(fèi)均較低，系統(tǒng)一次能源利用率較高，應(yīng)用潛力巨大。
污水源熱泵的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)
城市原生污水是暖通空調(diào)非常重要*的新能源。城市污水水量巨大，溫度適宜，與現(xiàn)有水源熱泵機(jī)組蒸發(fā)與冷凝的工作溫度有良好的匹配。根據(jù)城市原污水的特點(diǎn)研發(fā)的原生污水源熱泵關(guān)鍵技術(shù)已成功應(yīng)用到多個(gè)工程中。本文研究分析了哈爾濱望江賓館、太古商城和大慶恒茂商城城市原生污水源熱泵空調(diào)工程三個(gè)成規(guī)模試點(diǎn)工程的運(yùn)行工況，表明了本文所開發(fā)的城市原生污水源熱泵系統(tǒng)不僅有重要的社會(huì)意義，同時(shí)也說明污水源熱泵系統(tǒng)初投資與運(yùn)行費(fèi)均較低，系統(tǒng)一次能源利用率較高，應(yīng)用潛力巨大。
污水源熱泵的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)
我國(guó)北方地區(qū)，冬季采暖主要是依靠煤、石油、天然氣等石化燃料的燃燒來獲得。采暖與環(huán)保成為一對(duì)難以解決的矛盾。城市污水是北方寒冷地區(qū)*的熱泵冷熱源。它的溫度一年四季相對(duì)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，這種溫度特性使得污水源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高，節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用*。
