污水源热泵系统产品介绍

哈工大金涛原生污水源热泵系统，是利用城市原生污水资源作为热泵的冷、热源，通过热泵技术将污水中的低位热能，转换为高位热能进行供暖空调的系统。

污水在数量（水量）、质量（水温）及分布规律上（地理位置）具有明显优势，预计2011年我国污水排放量达800亿t/a,水温全年在10-25℃之间，按开发50%的水量计算，可供热空调的面积至少在5.5亿m2以上。另外，原生污水均匀的分布在城市地下空间，为因地制宜的有效利用及建设分散式的热泵供热空调系统创造了有利条件。

由于污水的水质条件较差，利用过程中又是开式循环，悬浮物和杂质量迅速的积累过程，因此提取热量时需要解决防堵、防垢及低能耗运行等一系列问题，而这些问题会直接影响到系统效果、运行维护、投资和运行费用。

污水源热泵系统产品

污水源热泵系统工作原理

从目前的技术发展水平看，基于污水的水质条件，采用间接式系统无论在初投资、运行维护成本和风险性与直接式系统都有相当明显的优势，正是鉴于这种优势，我公司基于间接式系统进行的开发与设计。系统工作时先将污水的热量通过污水专用换热器传递给清洁水，再由清洁水进入热泵机组，清洁水在污水换热器和热泵机组之间形成封闭循环，起中介热量传递作用，我们将其称之为“中介循环”，而污水自身循环称之为“污水循环”，末端系统循环水在热泵机组与末端散热设备之间循环则称之为“末端循环”。

为此，污水热泵供热空调系统宏观上由三个子循环系统构成，即污水循环、中介循环和末端循环，热泵机组的内部还有一个热泵工质（例如氟利昂）循环，即热泵机组的工作过程，宏观上不显现。系统的主要设备包括污水泵、污水换热器、中介泵、热泵机组、末端泵。

1、首先，11℃左右的污水或地表水经过污水泵提升，在无堵塞高效换热技术条件下进入污水换热器进行换热，将一定温差范围内（5℃左右）的温差热量传递给清洁水，再以6℃左右排放至下游，实现污水循环。

2、然后，9℃左右的清洁水经中介泵输送，在配置合理有效状态下进入热泵机组进行释热，将从污水那里获取的热量传递给热泵机组，再以4℃左右再次进入污水换热器进行吸热，形成封闭循环，即中介循环。

3、最后，45℃左右的末端系统水经末端泵输送，同样在配置合理有效状态下进入热泵机组进行换热，将热泵机组从低温那里转化来的高温热量吸收，再以50℃左右进入末端散热设备将热量释放给建筑空间，实现末端循环。

其中的技术关键是污水的高效换热循环，以及各子循环的有效匹配，实现系统的低能耗运行，达到真正节能环保的目的。

以原生污水热泵供热为例，其运行模式为：冬季11℃左右的原生污水进入热泵系统，变为6℃左右后返回，留下了5℃左右的低位温差热能，该热能为系统供热量的75%，热泵工质经蒸发、压缩与冷凝进行低、高位热量转换，同时消耗相当于供热量的25%的能量，并将这100%的供热量（50℃左右）传递给末端散热介质，末端散热介质再将这100%的供热量释放到房间，满足室内20℃以上的热环境。制冷空调时为上述过程的逆过程，但工况不同。

污水源热泵系统产品

系统设计

优秀的系统设计决定了整个污水源系统的能效比的高低，金涛公司依托哈尔滨工业大学的污水源热能利用方面的研究成果和公司的具体项目实践，现已具备了整套污水源热泵系统设计和优化的能力，并实现了关键设备之一污水换热器的自主研发生产，在系统设计中我们首先根据建筑物的功能和使用要求，计算出系统的冷热负荷，并确定系统的冷、热源及空调系统的运行方式。污水源热泵系统常用的系统方式是“一机一泵”，即一台主机关联一台污水泵，一组换热器，一台中介水泵，一台循环水泵以及电气控制系统。之后，在设计时，我们将整个系统中所有相关联的设备作为一个系统工程来考虑，并对系统整体和流程进行优化，对设备选型、功效、数量、质量、价格进行优化，对选购材料质量、数量、价格进行优化，对污水引退水系统进行优化。

通过热泵的合理选型、优化运行工况、提高污水换热器的换热效率以及系统中热泵与水泵的合理匹配，最终实现整个系统的最优能效比，从系统上实现真正意义的节能减排。

效益分析

热泵系统 节能效益

较燃煤节能50%，依据；

燃煤，1×55%=55%

热泵，1×33%×3.5=117%

较燃油、燃气节能30%左右，依据；

燃气，1×85%=85%

热泵，1×33%×3.5=117%

尚未考虑运输、调节方面的巨大节能效益。

常用能源成本比较

以将一吨水从15℃加热至45℃需要30000kcal的热量为例计算各种热源成本

可以看出，采用热泵技术开发地表水（江、河、湖、海等）和工业废水以及城市原生污水在节能、环保、性价比等方面有广阔的前景。

引退水工艺

引退水采用重力流的方式，引水管道设计成3‰的坡度，让污水在重力的作用下流进引水管道进入污水泵坑，再用污水泵抽进机房。

流道式污水换热器

金涛公司研发的原生污水热泵系统中，核心设备之一就是流道式污水换热器，该换热器采用我公司专利设计制造，它主要应用于采用城市原生污水作为低位热源为建筑供暖或空调的污水源热泵系统中，是污水源热泵系统中不可或缺的热能采集装置。还可广泛用于石化、化工、建材、纺织等高能耗工业的工业废水等非清洁介质间的换热系统中，作为余热回收和能源梯级利用的热能转移装置。    

在我公司的流道式污水源换热器问世之前，原有的污水换热技术需要先将污水或地表水采用过滤、净化等工艺进行处理后才能进行，投资成本高、运行维护复杂、系统可靠性差，成为制约污水热能开发利用的瓶颈。本产品采用独特的单流程、大流道结构设计，颠覆了以往换热器多流程、紧凑型设计思路，巧妙而有效的解决了污水对提热设备的阻塞、挂垢和效率低下等问题，为污水热能资源化的实现创造了有利条件。 1、本产品首次实现了污水换热时不采取任何防堵、过滤措施，污水直接进入换热器。 2、污水呈单流程换热工艺，不仅解决了堵塞问题，而且易清洗易维护。 3、实现了纯逆流换热，传热效率高、占地面积小，根据产品检测报告数据显示该换热器换热系数在1000 W/ m2.℃，明显高于管壳式换热器。

换热器

1、根据污水的特点，对换热器的内部结构进行了特殊设计，无需任何前置水处理，即可通过污水中任意大小的悬浮物或颗粒。该换热器具有结构紧凑，效率高，抗污染，容易清洗维护的优点，是污水源热泵系统最合理、最有效的换热方式之一。其具体特点如下：

2、采用纯逆流换热方式迅速提升换热效率；

3、专利流道设计，保证换热器无堵塞；

4、成熟的加工工艺与专业可靠的防腐涂层设计，保证换热器稳定可靠运行。

5、工作条件  设备最大工作压力为清水侧0.3Mpa;污水侧0.2Mpa。

工程案例

首都机场东污水处理厂

天津公馆

北京洋桥大厦

北京路虎4S店

威海百度城

包头和平商场

通化中东新天地购物公园

山西省太原市晋剧院