摘要：密云縣檀州污水處理廠污水熱泵工程引進(jìn)北歐先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，采用未經(jīng)任何處理的城市污水作為源水的水源熱泵技術(shù)，將污水中具有的低位能源通過(guò)換熱器及熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)換成高位能源進(jìn)行供暖、制冷、供應(yīng)生活熱水。
　　關(guān)鍵詞：污水換熱器 熱泵 經(jīng)濟(jì)性
　　一、 項(xiàng)目概況：
　　密云縣檀州污水處理廠坐落于美麗的潮白河畔，是密云縣城唯一的污水集中處理點(diǎn)，每日承擔(dān)著密云縣城近24000m3的污水的處理。污水水質(zhì)穩(wěn)定，常年溫度在13 oC-15 oC.廠內(nèi)有約10000m2建筑（寫字樓，廠房，車庫(kù)等），利用未經(jīng)處理的城市污水為熱源供本廠的供暖及部分制冷（只有辦公樓需要制冷），并且還可供生活熱水使用。它在制熱時(shí)以污水為熱源，而在制冷時(shí)以污水為熱匯。由于污水處理廠污水供應(yīng)充足，提取和排放熱量能夠滿足供暖制冷的需要。
　　該項(xiàng)工程是密云縣檀州污水處理廠原燃煤鍋爐房的改造工程。由于原燃煤鍋爐每年造成一定的大氣污染，為適應(yīng)北京市環(huán)境保護(hù)的需求，決定對(duì)這套供熱系統(tǒng)進(jìn)行改造，不再使用燃煤，因此采用了既能供熱，又能制冷的污水源熱泵系統(tǒng)。污水處理廠改造分為兩部分，一部分是辦公樓的改造，另一部分是設(shè)備廠房的改造，辦公樓內(nèi)安裝的是能夠制冷制熱的風(fēng)機(jī)盤管，設(shè)備廠房?jī)?nèi)安裝的是散熱性能較好的鋼串式暖氣片。
　　二、系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)
　　冬季，污水溫度約12－15℃經(jīng)過(guò)換熱器換熱后排出溫度約為7－10℃，系統(tǒng)提取污水中的熱量作為水源熱泵機(jī)組的低溫?zé)嵩?，進(jìn)入熱泵機(jī)組蒸發(fā)器，熱泵冷凝器出水作為供暖系統(tǒng)循環(huán)水，供回水溫度為50－45℃。夏季，污水溫度約為14-18℃經(jīng)過(guò)換熱器換熱后的排出溫度為19-23℃，污水帶走系統(tǒng)中的熱量作為水源熱泵機(jī)組制冷時(shí)的冷卻水，熱泵蒸發(fā)器出水作為供冷系統(tǒng)循環(huán)水，供回水溫度為7-12℃。該熱泵具有熱回收功能，在冬夏季工況運(yùn)行的同時(shí)確保了生活熱水的供應(yīng)。用戶側(cè)供水通過(guò)分集水器分別供到每個(gè)單體樓。系統(tǒng)冬、夏季工況的轉(zhuǎn)換通過(guò)切換站房系統(tǒng)中的閥門來(lái)實(shí)現(xiàn)。
　　三、項(xiàng)目重點(diǎn)及難點(diǎn)
　　1、 污水換熱器
　　利用未經(jīng)處理的污水作為水源進(jìn)行采暖制冷，是水源熱泵的一種方式，由于污水中懸浮物、污垢沉淀物較多，而且污水的酸堿度較大，極易對(duì)換熱器產(chǎn)生腐蝕，結(jié)垢、堵塞等現(xiàn)象，從而嚴(yán)重地影響傳熱效率。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，城市原生污水動(dòng)力粘度（15℃）較清水動(dòng)力粘度（15℃，1.14×10－6㎡/s）；大40倍左右，即4.56×10－5㎡/s.如此高的粘度、腐蝕性和懸浮物對(duì)換熱器的材質(zhì)、表面粗糙度和內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都提出了很高的要求。根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)換熱器行業(yè)的考察，目前國(guó)內(nèi)還很少有能夠滿足如此惡劣工作條件且價(jià)格適宜的換熱器，因此，最終作為項(xiàng)目參與方的北歐相關(guān)專家組根據(jù)實(shí)地污水采樣檢測(cè)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究，確定了該污水換熱器的材料，采用各種新型材料及表面處理技術(shù)，解決了防腐、堵塞和結(jié)垢等問(wèn)題。該換熱器部件采購(gòu)于芬蘭、瑞典、丹麥等國(guó)家，最終由馬來(lái)西亞組裝成型。項(xiàng)目運(yùn)行三年以來(lái)，換熱器未出現(xiàn)任何腐蝕、堵塞和結(jié)垢的現(xiàn)象，基本能夠滿足污水熱泵系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要，證明這種換熱器比較適合中國(guó)國(guó)內(nèi)的污水水質(zhì)現(xiàn)狀。
　　2、格柵
　　污水在進(jìn)入沉淀池前先經(jīng)過(guò)一道粗格柵，以攔截污水中較大顆粒的漂浮物和懸浮物，攔截的柵渣由人工清除。污水從沉淀池出來(lái)后再經(jīng)過(guò)一道細(xì)格柵，以攔截污水中小顆粒的漂浮物和懸浮物，攔截的柵渣每隔大約半個(gè)小時(shí)自動(dòng)傳輸?shù)嚼亍＝?jīng)過(guò)兩道格柵的過(guò)濾，污水中的大小顆粒漂浮物和懸浮物已經(jīng)基本攔截，而后再進(jìn)入污水換熱器，這樣可以避免換熱器的堵塞。
　　四、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析
　　該水源熱泵系統(tǒng)從2003年1月10日投入正常運(yùn)行后，經(jīng)歷了北京近年來(lái)最寒冷的冬天，充分考驗(yàn)了污水源熱泵機(jī)組的性能。機(jī)組凍夏季運(yùn)轉(zhuǎn)狀況良好。
　　為了更準(zhǔn)確的分析污水源熱泵的經(jīng)濟(jì)性，我們安排專職人員在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)記錄了兩個(gè)多月，每隔兩個(gè)小時(shí)記錄一次數(shù)據(jù)，包括電表數(shù)、溫度、壓力等。
　　五、項(xiàng)目?jī)?yōu)點(diǎn)
　　1. 環(huán)保
　　污水源熱泵是利用了污水原水作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)狻⑷加偷儒仩t房系統(tǒng)，沒(méi)有燃燒過(guò)程，減少溫室氣體CO2和其它大氣污染物的排放；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，使環(huán)境更優(yōu)美。
　　2. 節(jié)能
　　污水熱泵機(jī)組可利用的污水溫度冬季為11-15℃，污水溫度比環(huán)境空氣溫度高，是較好的低溫?zé)嵩?；夏季污水溫度?7-21℃，污水溫度比環(huán)境空氣溫度低，是較好的散熱體。這種溫度特性使得污水熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高20%.
　　3. 節(jié)資
　　該系統(tǒng)還可以集采暖、空調(diào)制冷和提供生活熱水于一身。—套熱泵系統(tǒng)可以替換原有的供熱鍋爐、制冷空調(diào)和生活熱水加熱的三套裝置或系統(tǒng)，從而也增加了經(jīng)濟(jì)性。
　　4. 穩(wěn)定
　　污水的溫度相對(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，污水溫度較恒定的特性，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(wèn)題。
　　5. 自控程度高
　　根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)，我們選用四臺(tái)壓縮機(jī)的機(jī)組，系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷的波動(dòng)，自動(dòng)選擇壓縮機(jī)的啟停，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率；自動(dòng)控制程度高，運(yùn)行過(guò)程無(wú)需專人職守；管理相對(duì)容易，機(jī)組維護(hù)費(fèi)用低；使用壽命高達(dá)15年以上。
　　六、結(jié)語(yǔ)
　　1、污水－水源熱泵恒溫系統(tǒng)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(shì)，符合世界各國(guó)城市污水再利用和城市水源問(wèn)題的大趨勢(shì)。在密云縣采用這一技術(shù)，為促進(jìn)密云無(wú)煙縣及綠色生態(tài)環(huán)?？h，具有重要意義。
　　2、利用未經(jīng)處理的城市污水作為源水的水源熱泵系統(tǒng)在密云縣檀州污水處理廠的應(yīng)用成功，標(biāo)志著在我國(guó)污水源熱泵應(yīng)用技術(shù)的又一次長(zhǎng)足發(fā)展。