水地源热泵

我国污水源热泵技术的由来和发展

信息来源:天津大学热能研究所作者:马一太更新日期:14-07-22 点击:

  有关污水源热泵,它原则上并不是一种热泵品牌,而是水源热泵的一种应用。我想从以下几个方面谈谈。

  1 我国污水源热泵的发展历程

  水源热泵,顾名思义,就是用水作为热源,污水也是一种水源。现代大城市,污水量很大,当然可作为热源使用。

  在国外,很早就发展了污水源热泵的应用,但他们主要是在污水处理厂,用处理后的污水作为热源,供应厂区或附近居民的采暖用。我国随着污水处理厂的建设,有关这项技术也受到很大关注,但本文所谈论的污水源热泵,应该称为“原生污水源热泵”,这还要从哈尔滨工业大学的孙德兴教授的发明谈起。

  2005年,在哈工大举行一次鉴定会,以江亿院士为首的专家对孙德兴的“城市原生污水热能资源化工艺与技术”的成果给予很高的评价。孙德兴在上世纪80年代到德国埃森大学留学,师从国际制冷学会主席斯特姆勒教授热泵节能技术,回国一直从事热泵节能技术的研究和推广。因为在哈尔滨冬季气温很低不适合采用空气源热泵,并有严格的规定不允许使用地下水,热泵的热源在哪里一直困扰着孙教授。后来他发现,在哈尔滨的中央大街地下有一条地下污水渠,每天大量原生污水通过该渠排到到松花江(现在已经改为去污水处理厂),可以作为热泵的热源。他穿上防护服,带领研究生多次进入地下污水渠调查污水的温度、流量,安装换热装置,取得第一手资料。因为污水中有大量固体杂物,换热器每两三分钟就要清理一次,又成为利用污水作为热源的障碍。后来孙教授在学校的实验室建立了实验台,用5吨罐车拉来城市污水做实验。针对原生污水中大量固体杂质,他通过多次实验,发明了一种自清洗的旋转式过滤器,称为防堵机,终于解决了污水中固体杂物的堵塞问题,申请了发明专利并在哈尔滨望江宾馆实现了工程应用。这就是本段开始时的鉴定会的主要内容。可以说,孙德兴教授是国内原生污水源热泵技术的创始人。一个大学资深教授,不辞辛苦亲自到地下污水渠搞研究,成为中国热泵技术的佳话[1-3]。

  随后孙教授把这项技术推广到国内各大城市,天津在2006 年召开了“原生污水源热泵空调技术推介会”,天津在这项技术方面走在全国的前列。从全国来看,在有条件的地方,也有很多污水源热泵工程实例。

  2 典型的污水源热泵工程案例

  这几年,国内各大城市都有污水源热泵的工程,下面仅就三个案例来说明。

  2.1 天津公馆污水源热泵

  天津公馆污水源热泵空调系统工程,建筑面积5.4万m2 ,其中公建面积为1.9万㎡;住宅面积为3.5万㎡,设计总冷负荷1070 kW,设计总热负荷2200kW,生活热水负荷600 kW,为438户居民提供24小时生活热水。建筑物附近有污水的主管道,项目需水量每小时540吨,而污水主管道每小时的最低流量为3000吨,完全能够满足项目的使用。

  该工程由天津市金大地能源工程技术有限公司负责设计施工建设,上海富田公司提供水源热泵机组,采用的喷淋式(降膜式)蒸发器,有效的提高了换热效果,相比其它常规空调,节省了30%的费用。该工程于2008年11月正式投入运行,持续120天(四个月)进行供暖和生活热水。根据天津公馆方面的运行费用统计,2008~2009年度单位面积指标16.77元/㎡,远低于市政热网的费用。

  2.2乌鲁木齐盈科广场污水源热泵

  乌鲁木齐市盈科广场是国内应用污水源热泵技术规模较大的单体建筑。项目由新疆大道环境工程技术有限责任公司施工,上海富田空调冷冻设备有限公司的热泵主机。该项目总建筑面积8.6万m2,冬季热负荷4622kW;夏季冷负荷2780kW。附近有直径1.2m的市政主排污水管道,污水流量超过5万m3/d。采用7台高效能污水源热泵机组。经检测机组的制冷能效比和制热性能系数分别为5.94和5.01,项目全年常规能源替代量为1655.8t标准煤,二氧化碳和二氧化硫减排量分别为4089.8t/季和33.1t/季,取得了显著的节能环保效果[5-7]。

  2.2 大连益嘉广场污水源热泵

  益嘉广场广场污水源热泵也是相当成功的污水源热泵工程。项目由大连葆光节能空调设备厂施工,克莱门特公司的热泵主机,装机容量9000kW。为益嘉广场9.32万平米公用建筑和8.3万平米民用建筑提供冬季供暖和夏季制冷。值得一提的是,该工程应用的污水过滤器,不是旋转的,而是间歇正反流动式,也实现了自清洗的效果,是大连葆光节能空调设备厂的专利技术。和燃煤锅炉相比,供热成本下降,该项目每年节省炮煤砖1000吨,减少CO2排放2200吨,体现了优越的环保效果。

  3 有关污水源热泵品牌

  污水源热泵可以作为产品名称,但不是热泵的类别,在国家标准中,它属于水源热泵的一种。比如哈尔滨望江宾馆、大连益嘉广场工程就是普通的水源热泵,污水经

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