[摘 要]我國(guó)北方地區(qū)冬季采暖主要依靠煤、石油、天然氣等石化燃料，采暖與環(huán)保成為一對(duì)難以解決的矛盾。城市污水水量大，常年溫度在13～21℃之間，蘊(yùn)涵了大量的熱能，是一個(gè)優(yōu)良的低溫余熱源。利用水源熱泵技術(shù)，提取污水中的熱能，可變廢為寶為建筑物提供冷熱源。
[關(guān)鍵詞]城市污水；水源熱泵；供熱制冷
中圖分類號(hào)：TU831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）08-0105-01
引言
污水源熱泵技術(shù)是水源熱泵技術(shù)的一種，該技術(shù)可利用低品位的熱源一城市污水，采用熱泵的工作原理，通過(guò)輸人少量高位電能，實(shí)現(xiàn)低品位熱源向高品位熱源的轉(zhuǎn)換。通過(guò)采用污水源熱泵技術(shù)，夏季將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到污水源中，冬季從污水源中提取熱量為建筑物供暖。按照熱力學(xué)理論，通常消耗1kW的電量，用戶可得到4kW左右的熱量或冷量。污水源熱泵技術(shù)利用的是城市中廢棄的污水資源，所以它更節(jié)能環(huán)保、更有利于資源的可持續(xù)發(fā)展。
1 污水源熱泵的特點(diǎn)
1.1 污水源熱泵技術(shù)特點(diǎn)
1.1.1 環(huán)保效益顯著
原生污水源熱泵是利用城市廢熱作為冷熱源，進(jìn)行能量交換的供暖空調(diào)系統(tǒng)，污水經(jīng)過(guò)換熱設(shè)備后留下冷量或熱量返回污水干渠，污水密閉循環(huán)與其他設(shè)備或系統(tǒng)不接觸。供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)狻⑷加偷儒仩t燃燒系統(tǒng)，沒(méi)有燃燒過(guò)程，避免了排煙污染；供冷時(shí)省去了冷卻塔，避免了冷卻塔的噪音和霉菌污染。不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵，環(huán)境效益顯著。
1.1.2 高效節(jié)能
冬季，污水體的溫度比環(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)境溫度要低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷和冷卻塔式制冷.機(jī)組效率提高。供暖供冷所投入的電能在1kW時(shí)可得到5kW左右的熱能或冷能。能源利用效率遠(yuǎn)高于其他形式的中央空調(diào)統(tǒng)。
1.1.3 運(yùn)行穩(wěn)定可靠
污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，使得污水源熱泵機(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。
1.1.4 一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣
污水源熱泵可供暖、制冷，一機(jī)多用。
1.1.5 初投資、運(yùn)行費(fèi)用低
城市污水源�岜鎂哂諧跬蹲實(shí)�.運(yùn)行費(fèi)低的巨大經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。運(yùn)行效果良好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。污水源熱泵系統(tǒng)的機(jī)房面積僅為其他系統(tǒng)的5O%。系統(tǒng)根據(jù)室外溫度及室內(nèi)溫度要求自動(dòng)調(diào)節(jié)，可做到無(wú)人值守，同時(shí)也可做到聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。污水源熱泵系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，設(shè)備的可靠性強(qiáng)，維護(hù)量小，平時(shí)無(wú)設(shè)備的維護(hù)問(wèn)題。
1.2 污水源熱泵技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
目前，我國(guó)污水源熱泵技術(shù)大多應(yīng)用在比較大的城市中，截至2012年，我國(guó)部門污水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用狀況見表1：
2 區(qū)域污水源利用分析
2.1 污水系統(tǒng)利用現(xiàn)狀
根據(jù)區(qū)域污水處理廠數(shù)據(jù)：污水冬季水溫為10-16℃，夏季水溫為22-24℃，pH=7；冬季污水平均溫度13℃，夏季平均溫度23℃。天津市氣象數(shù)據(jù)如下：冬季室外平均溫度為-9℃；夏季室外平均溫度26℃。
依據(jù)我國(guó)污水熱能回收與利用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果為計(jì)算基礎(chǔ)，污水進(jìn)出口的溫差在制熱和制冷時(shí)均設(shè)定為5℃，污水源熱泵制熱系數(shù)COP為4.3，制冷系數(shù)為4.6，根據(jù)文獻(xiàn)[3]的計(jì)算公式，分別計(jì)算天津市城市污水中儲(chǔ)存的熱（冷）量A，可利用熱量G以及可利用的冷量D。
若污水源的利用率為60%，污水系統(tǒng)每個(gè)供暖季可提供熱量5.1×1011KJ，可滿足123萬(wàn)m2的建筑采暖。夏季可提供冷量1.93×1011KJ，可滿足26.6萬(wàn)m2的建筑制冷。
2.2 污水源熱泵應(yīng)用的環(huán)保性減排效益分析：（表2）
3 污水源熱泵系統(tǒng)與其他系統(tǒng)比較
3.1 能效比高
污水源熱泵系統(tǒng)將污水的熱能連同熱泵機(jī)組本身產(chǎn)生的熱能一并轉(zhuǎn)移到室內(nèi)，能效比高達(dá)4.5-6.0，能源利用率是電采暖的3～4倍，污水源熱泵技術(shù)系統(tǒng)無(wú)需設(shè)冷卻塔，利用的是城市原生污水，既節(jié)約大量的水資源，又開發(fā)創(chuàng)造出新的清潔型新能源。
3.2 水源環(huán)境優(yōu)越
城市污水冬暖夏涼，受氣候影響小，與太陽(yáng)能及空氣相比，其全年的水溫變化幅度小，冬季嚴(yán)寒地區(qū)污水溫度在12℃～16℃，長(zhǎng)江流域污水溫度在14℃-18℃；夏季污水溫度在20℃-28℃，北京地區(qū)冬季污水溫度在13℃-17℃，高出平均氣溫20℃（北京冬季室外設(shè)計(jì)溫度-9℃）；夏天，污水溫度22℃～25℃，又比日常氣溫低10℃。因而可獲得比較穩(wěn)定的污水冷熱源。
4 結(jié)論
因此，污水源熱泵技術(shù)將城市污水中的低品位能源轉(zhuǎn)換成為可再利用的商品位能源是順應(yīng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的理念，變廢為寶的能源利用新興技術(shù)，具有明顯的節(jié)能和環(huán)保效果。推動(dòng)這種節(jié)能環(huán)保技術(shù)的大力發(fā)展，促進(jìn)城市廢棄能源的可持續(xù)利用，對(duì)建設(shè)生態(tài)文明社會(huì)意義重大。。
參考文獻(xiàn)
[1] 徐猛，徐瑩，孫德興.原生污水源熱泵的關(guān)鍵技術(shù)與工程實(shí)踐[J].節(jié)能技術(shù)，2009（1）.
[2] 周志平，李念平.污水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用的節(jié)能減排分析[J].節(jié)能建筑，2012（6）.
[3] 孫德興，吳榮華.原生污水源熱泵的工程應(yīng)用與設(shè)計(jì)研究[J].研究與試驗(yàn)，2006（3）.
