《中水水源热泵的应用与分析》.doc

中水水源热泵的应用及分析

摘要：介绍水源热泵技术的概念和原理，结合本单位应用实例，分析中水水源热泵技术的主要特点及其效益，阐述该技术在污水处理行业推广应用的前景。
主题词：中水水源热泵应用分析经济环境社会效益
随着我国经济的迅猛发展和城市建设步伐的加快，节能降耗、循环经济、科学发展的理念逐渐引起污水行业的重视，中水的再生利用除了解决水资源紧缺的问题，还可以作为一个新型能源进行利用。
污水处理厂的主要职能是处理生活污水和工业废水，经处理后的水叫中水。目前中水根据水质标准不同，可用于工业、农业、园林绿化、景观、或排入水体。中水可作为一种资源进行再利用。
本文介绍的就是太原市排水管理处污水净化一厂利用中水稳定的水源、恒定的水温特点，采用水源热泵技术，通过热能转换解决厂区内工作和生产区域冬季采暖、夏季制冷问题的实例，在整个过程中，不消耗水量，只换取中水中的热能。通过四年多的实际应用，与其它采暖制冷方式比较，从社会效益、环境效益、经济效益方面进行分析，认为具有推广应用的价值。
一、水源热泵技术的背景、概念和工作原理近十几年来，随着可持续发展和公众环保意识的提高，对于取暖方式也开始有新的尝试和探讨，全球能源利用的结构都在转变，从选用原有的煤炭等能源取暖过渡到以石油、天然气及电等清洁替代能源。而替代能源虽然可以部分解决环境污染的问题，可是天然气和石油等都属于不可再生能源，部分电能也要靠消耗不可再生能源获得。从可持续发展的角度看，必须提高能源利用效率或者寻找可以再生的能源，而水源热泵就是比较理想的一种技术。
因此，近二十多年来，尤其是近十年来，水源热泵空调系统在北美及中、北欧等国家取得了较快的发展，中国的水源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪有效的供热和供冷空调技术。
水源热泵技术最早是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。
水源热泵机组的工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中实现制冷,由于水源温度低，所以可以高效地吸收热量;而冬季，则从水源中提取热量，由水源热泵机组通过水作为载体提升温度后送到建筑物中采暖。通常水源热泵消耗1kW的电能，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。
水源热泵的冷热源温度要求全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～5.6，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50～60％。
锅炉（电、燃料）供热只能将90%-98%的电能或70～90%的燃料内能转化为热能，供用户使用。
与锅炉和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具有明显的优势。
水源热泵应用比较普遍的是利用地下水、河流、湖泊或埋地热管来解决冷热源问题，中水水源热泵是近年兴起的。在太原地区利用河流、湖泊没有地理条件；利用地下水需要打井，打井深投资成本高，打井浅水源无法保证，而且回灌技术难度较大，如果实现不了回灌将造成水资源的浪费；埋地热管需要有足够的地面空间；利用中水的水源热泵，特别是污水处理厂周围及中水输送管线附近有着得天独厚的条件。
二、中水水源热泵的特点
中水水源热泵技术具有与利用地下水和埋地热管无法比拟的优势，一是水源稳定，水温恒定，完全满足水源热泵对冷热源的需求；二是中水通过水源热泵提取热能后，只是水温发生了变化，水质不会发生变化，还可以继续利用。所以中水是水源热泵比较理想的冷热源。(一)由于中水水源热泵技术利用中水作为空调机组的制冷制热的源，所以其具有以下优点：1.属可再生能源利用技术中水水源热泵是利用中水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。污水处理厂每天都会有大量中水产生。所以说，中水水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。2.高效节能中水水源热泵利用的中水水源温度(以太原地区为例)冬季为12～18℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季中水源温度为20～24℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率高。用户平均可以节约30～40％的供热制冷空调的运行费用。水源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵(空调机)相比，相当于减少30％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上。3.运行稳定可靠中水的温度一年四季相对稳定(以太原地区为例:全年12～24℃)，其波动的范围远远小于空气的变动(-18～38℃)，是水源热泵很好的冷热源。水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。4.环境效益显著中水水源热泵使用的是电能，电能本身为一种清洁能源，与锅炉比较，没有运输煤的污染，没有堆放煤场的污染，没有废气的排出，没有烟尘，不产生垃圾