2、运行成本低
现以某工程实例来分析城市污水热泵的技术经 济效益情况。某工程可能获得的能源形式包括： （1）电热辐射供暖；（2）电热锅炉方式；（3） 污水源热泵系统方式；（4）空气源热泵系统方 式；（5）燃气壁挂采暖炉。
该项目总建筑面积150000平方米，污水源热泵 机组制热时cop值取4 。供暖季为从11月15日到 次年的3月15日(共计120天) 。使用城市污水源 热泵时该项目单位面积供暖运行成本为：(单位 面积热指标×负荷系数×天数×24÷效率)×单 位能源价格 =(65÷1000×0.66×120×24÷4)×0.56=17.0元/ 平方，与其它供暖方式运行费用对比如下：
上，数量巨大，据《2005年国民经济和社会发展统计公 报》显示：我国2005年全年城市污水排放量达359.52亿 立方米，城市污水处理率达48.4％。
(2)城市污水水温相对较高且其随季节变化幅度 较小。通常在10℃以内，具有冬暖夏凉的特点，温度全
年在10—25℃之间，适合暖通空调冬夏两季制热及制冷 双工况运行，供暖时水温较地下水温高3—5℃，制冷时 较空气温度低10—15℃。
结
束
几种供热方式运行费用对比 电力驱动方式 项目 热泵 电热锅炉 空气源热泵 污水源热泵 热指标KW/㎡ 热效率W/W 电或燃气价格 单位面积运行成本（元/平方） 运行费（万元） 65 2.5 0.56 27.2 408 65 4 0.56 17.0 255 65 0.95 0.56 72 1080 65 1.0 0.56 68 1020 65 0.8 1.7元/立方 29.5 442 电热辐射 燃气壁炉 燃气采暖
(5)城市污水处理量大。在市区内既可分散性小规模
应用，也可建设大型热泵站，系统机组装机容量可在 100kW-2000kW之间，甚至更大。开发利用城市污水作 为热泵冷热源为建筑物供暖空调不仅具有节能环保效益， 而且符合生态建筑的发展趋势。
(6)城市污水能源区域分布优越。我国能源资源分
布不均．煤炭等矿产资源有60%分布在华北，水力资源 有70％分布在西南，而经济发达、工业和人口比较集中 (约占全国人口总数的37％)的南方八省市的能源却比较 缺乏，煤炭量仅占全国2％，水力资源仅为10%。而城市 污水热能分布于各大中城市市区内，与人口及城市工业 化程度成正比，将城市污水作为一种新能源，在适当优 化能源结构的同时，缓解了能源缺乏及分布的不均匀性 问题。
污水源热泵技术
主讲人：梅钢
目录
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研究背景 系统原理 分类组成 成本分析 国内外研究情况
一、研究背景
1 、污水源热泵的定义
污水源热泵即以污水作为空调系统的冷热源，实现制冷 、制热的目的。 主要是以城市污水作为提取和储存能量的冷热源，借助 热泵机组系统内部制冷剂的物态循环变化，消耗少量的电 能，从而达到制冷制暖效果的一种创新技术。
(3)作为城市废热之一，城市污水占城市区域废 热百分比很高。日本东京占近40%，我国各城市所占
比例在10一16％之间，是城市废热回收潜力最大的部分。
(4)城市污水是载热水体，热容量大。它相对空气
源、土壤源而言，换热设备具有很高的传热效率，热泵 空调系统运行效率高，空气源、土壤源热泵制热系数在 3.5以下，而污水源热泵可高达4.5甚至以上。
四、成本分析
1、初投资费用低
城市污水源热泵具有初投资低，运行费低的巨 大经济优势。运行效果良好，经济效益显著。 污水热泵系统的机房面积比其他系统的占地面 积要小。系统根据室外温度及室内温度要求自 动调节，可做到无人看管，同时也可做到联网 监控。污水源热泵系统原理简单，设备的可靠 性强，维护量小，平时无设备的维护问题。
比较直接式与间接式
直接换热式污水源热泵空调系统：工质切换式系统 间接换热式污水源热泵空调系统：水切换式系统 间接系统中，热量的传递路线是：污水、中介水、制冷 剂。 直接系统：与间接换热式污水源热泵空调系统相比，直 接系统具有更为简单的系统形式和更高的制热效率，是 未来的主流系统形式。
实例：目前国内外以二级污水作为冷热源的热泵空调系 统通常都采用直接换热式系统。而对于水质较差的城市 原生污水大都采用间接利用式，以减少对热泵空调机组 的腐蚀。
直接式污水源热泵系统( 如图1) , 污水由取水设 备经防阻塞处理、污水泵提升后直接进入机组 的蒸发器, 放出热量后排回到污水干渠中. 热泵 机组的制冷剂吸收污水的热量, 经压缩升温后将 热量提供给用户. 实际系统的性能系数与蒸发器 进出口温度、冷凝器进出口温度有关.
间接换热式热泵空调系统污水先通过热交换器 与某一中间媒介进行热交换．再通过中间媒介 同制冷剂换热。 间接式污水源热泵系统( 如图2) 增加了污水换 热器, 污水不直接与进热泵机组, 而由中介循环 水作载热体.
2、国内研究情况
我国城市污水源热泵技术的推广应用刚刚起步，处于试 验和研究阶段。北京市排水集团在高碑店污水处理厂开 发了污水源热泵试验工程，利用热泵装置向300 m2的车 间和600 m2的机房冬季供暖、夏季制冷，经三年的运转 效果良好。继高碑店污水源热泵试验工程后，北京市排 水集团又在北京北小河污水处理厂安装了一套规模更大 的污水源热泵，为该厂6000m2的办公楼和厂房供热与制 冷。这些污水源热泵试验工程充分显示出污水源热泵的 优越性。
由以上数据可以看出，污水源热泵的运 行效率较高，费用较低，与传统的空调 制热采暖相比具有明显的优势。
五、国内外研究情况
1、国外研究情况
20世纪80年代初在瑞典、挪威等北欧国家建 造的一些以污水为低温热源的大型热泵站相继 投入运行。其中瑞典早期的应用情况见下表：
目前， ①瑞典斯德哥尔摩有40%的建筑物采用热泵技术 供热，其中10%是利用污水处理厂的出水。 ②挪威奥斯 1980年开始建设利用城市污水干管的污水作为低温热源 的热泵站，第一台热泵机组已在1983年投入使用。 ③塞 勒用处理后的污水作为低温热源的热泵站（3.3MW）， 1981年6月投入运行后效果良好。 由于能源危机和环境问题的日益突出，美国、日本、德 国等发达国家纷纷投入大量的财力和人力进行此项研究 ，并取得了一定的成果。采用热泵技术回收家庭生活污 水（淋浴水、洗碟机和洗衣机排水等）余热的设施实例 也很多。对于约10人的住宅，采用热泵技术回收家庭生 活污水余热可节能达50%，对于10人以上的住宅可节能 达60%。
依上述可知，城市污水是理想的暖通空调冷热源，因此 对以城市污水为冷热源的热泵空调系统进行深入的研究 并加以推广应用具有很重要的意义。
二、污水源热泵的原理
首先，污水源热泵技术主要来源为城市污水， 污水具备水处理量大，水源稳定，冬暖夏凉等 特点。调查表明，城市污水中具有较大的热量， 冬天污水温度在10℃至16℃，高出日常气温。 夏天，污水水温为22℃至25℃，又比日常气温 低。热泵机组依靠内部制冷剂的物态循环变化。 冬季从污水中吸收热量经热泵机组升温后对建 筑供热，夏季通过热泵机组把建筑物中的热量 传递给污水从而实现供冷的新技术。
水 风机盘管 空气 土壤 锅炉 冷却塔
冷 热 源
空 调 机 组
末 端 系 统
散热器
地板采暖
空调系统组成图
2 、污水源热泵的特点
城市污水是工业废水与生活污水的总和，是城 市余热型可再生性清洁能源，包括城市原生污 水与二级出水，是一种理想的低位冷热源。作 为热泵空调冷热源具有如下特点： (1) 城市污水水量大。污水量为城市供水量的85％以
制热原理图
空调机组
污水12℃ 60℃
污水6℃
50℃ 制热过程
末 端 系 统
散热器
地板采暖
制冷原理图

空调机组
污水25℃ 7℃
污水30℃
12℃
末 端 系 统
风机盘管、新风机组等
制冷过程
污水源热泵工作原理
三、污水源热泵分类
按污水热能提取方式可分为：直接利用式和间 接利用式。 从模式转换方式又可以分为：通过四通换向阀 的换向来实现制热工况和制冷工况的转换(工质 切换式)和通过阀门改变水流方向来实现工况转 换(水切换式)。