• (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。
• 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。在间接系统中，热量的 传递路线是：污水、中介水、制冷剂。从热力学的角度分析， 中介媒质的存在增加了传热热阻，导致能量在转移过程中其 品质有大幅度的下降，因此整个热泵系统的制热效率也随之 下降。同时，中介媒质的存在也使污水的可利用温差区间减 小，单位质量污水的供热量也就减小了。没有中介水系统的 直接污水源热泵系统由于系统形式得到简化，初投资也随之 减小，而且调试、调节操作简单，运行管理方便。直接换热 式污水源热泵空调系统一般为工质切换式系统，而问接式污 水源热泵空调系统一般属于水切换式系统。直接系统具有简 单的结构和更高的效率，是未来的主流系统形式。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。
采暖季污染物排放量g/m3
• 采暖方式 城市热网 污水热泵 电锅炉 电热辐射 燃气壁炉
烟尘
34.77 无
无无
2.95
SO 2
326
无
无无
NO X
121.7 无
无无
43.4
三、小结
• 污水源热泵与传统空调相比具有节能和环保的优
势，我国作为一个能源消耗大国，能源压力和由 此产生的环境问题日益突出，而污水源热泵作为 一项节能技术，不仅能节约能耗更能减少污染， 减轻和缓解我国目前面临的能源和环境压力，将 为全国建设小康社会提供新的清洁可再生能源， 实现能源结构的优质化转变。因此开发利用城市 污水作为热泵冷热源为建筑物供暖空调前景广阔。
• (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℃。
• (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。
• 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。
2.2污水源热泵技术的国内外发展现状
• 20 世纪80年代以来， 美国、 日本等国家相继建
立了一批大型城市污水源热泵系统。从开始时单 机容量 仅几兆 瓦已发展 至今 单机容量达30MW， 单个项目总装机容量达160MW。以瑞典为例，到 1987年已有约100座热泵站投入运行，总供热能 力达到1200 MW，已成为世界上应用大型污水源 热泵的代表国家之一。大型城市污水源热泵系统 在国外已有十几年的运行历程，已形成一套较完 备的技术和经验。
2.1污水源热泵的特点
• 城市污水是理想的空调冷热源，开发利用低位清
洁可再生能源是暖通空调能源消耗的新模式。可 再生性清洁能源包括太阳能、风能、水能、生物 质能、地热能和工业余热、城市废热等等，我们 利用其中的部分低位能源作为热泵冷热源为建筑 物供热时，按电驱动热泵制热性能系数4.0计算， 其系统的一次能源利用率大于1.3，而利用其他矿 物燃料供暖时一次能源利用率则在0.7卸0.9之间， 因此低温热源+热泵供暖空调是缓解能源紧张、 保护环境的有效途径之一。
• 制热原理图
污水12℃
空调机组
60℃
污水6℃
50℃ 制热过程
末
散热器
端
系
统
地板采暖
• 制冷原理图
污水25℃ 污水30℃
空调机组
7℃
末
端
系
12℃
统
制冷过程
风机盘管、新风机组等
污水源热泵不同的系统分类方式又 可分为：
• 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
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：
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/㎡
65
65
污水源热泵介绍
中央空调概述：
• 空调系统由冷热源、空调机、末端设备以及连接各部分之间的介质输
送系统组成。 空调冷热源包括：空气、冷却塔、锅炉（其中包括电 锅炉、燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉）、水（包括地表水、地下水、 生活废水）、土壤等。空调机组种类包括：活塞式、离心式、螺杆式、 溴化锂吸收式等。末端形式主要有风机盘管、散热器、地板辐射等。 输送系统主要指输送冷热介载体介质的管道，送风系统的风管、风道， 水系统的水管，制冷剂系统的铜管等。如下图所示：
• 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。
• 我国目前也已实施多个项目的城市污水源
热泵，如北京高碑店污水处理厂、北小河 污水处理厂、卢沟桥污水处理厂、秦皇岛 海港区污水处理厂利用污水二级出水实施 了几个项目，哈尔滨马家沟、哈尔滨望江 宾馆、哈尔滨太古商城、大庆恒茂商城等 利用原生污水实施了几个项目，均取得了 较好的效果。
2.3污水源热泵的原理
2.4成本分析
• 2.4.1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。
• (4)城市污水是载热水体，热容量大，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。
• (5)城市污水量大面广，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。
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。
2.5环保效益显著
• 原生污水源热泵是利用了城市废热作为冷热源，进行
能量转换的供暖空调系统，污水经过换热设备后留下 冷量或热量返回污水干渠，污水与其他设备或系统不 接触，污水密闭循环，不污染环境与其他设备或水系 统。供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统， 没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却 水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何 废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。以上例对 比如下：
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)。
• 直接换热式热泵空调系统为热泵空调机组换热器中的制冷剂
直接同污水进行热交换，提取污水中的热量或冷量；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。需要明确指出，直 接污水源热泵空调系统中，污水与制冷剂之间不存在混合， 它们之间的传热方式依然是间接传热。
2.4.2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
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)城市污水水量为城市供水量的85％以上，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％。
谢谢
水
空气源
冷却塔
风机盘管
空
末
调
端
散热器
机
系
组
统
地板采暖
二、污水源热泵
• 根据以上空调各个部分的不同组合，可以有多种空调系统的方案，如
以冷却塔（冷源）+锅炉（热源）+空调主机+风机盘管系统，实现夏 季制冷、冬季制热功能；地下水（冷热源）+热泵机组+风机盘管+地 板采暖实现夏季制冷、冬季制热功能等。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。
热效率W/W