污水源热泵简介学习教案.pptx

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1、会计学1污水污水(w shu)源热泵简介源热泵简介第一页，共23页。中央空调概述中央空调概述(i sh)：n n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(sh sn(sh sn)系统组成。系统组成。空调冷热源包括：空空调冷热源包括：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）、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

2、有风机盘管、散热器、地土壤等。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。输送板辐射等。输送(sh sn(sh sn)系统主要指输送系统主要指输送(sh sn(sh sn)冷热介载体介质的管道，送风系统的风管、风道，水系统的水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：管，制冷剂系统的铜管等。如下图所示：第1页/共23页第二页，共23页。第2页/共23页第三页，共23页。二、污水二、污水(w shu)源热源热泵泵n n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，如以根据以上空调

3、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）冷却塔（冷源）+锅炉（热源）锅炉（热源）+空调主机空调主机+风机盘管系统，实现夏季制风机盘管系统，实现夏季制冷、冬季冷、冬季(dngj)(dngj)制热功能；地下水（冷热源）制热功能；地下水（冷热源）+热泵机组热泵机组+风机盘管风机盘管+地板采暖实现夏季制冷、冬季地板采暖实现夏季制冷、冬季(dngj)(dngj)制热功能等。污水源热泵即以污制热功能等。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。水作为空调系统的冷热源，实现制冷、制热的目的。第3页/共23页第四页，共23页。污水污水(w shu)源热泵的特点源热泵

4、的特点n n城市污水是理想的空调城市污水是理想的空调(kn(kn dio)dio)冷热源，开发利用低位清洁可再生能源是冷热源，开发利用低位清洁可再生能源是暖通空调暖通空调(kn(kn dio)dio)能源消耗的新模式。可再生性清洁能源包括太阳能、风能源消耗的新模式。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计算，其系统的一次能源利用率大于，而利用

5、其他矿物燃料供暖时一次能源计算，其系统的一次能源利用率大于，而利用其他矿物燃料供暖时一次能源利用率则在卸之间，因此低温热源利用率则在卸之间，因此低温热源+热泵供暖空调热泵供暖空调(kn(kn dio)dio)是缓解能源紧张、是缓解能源紧张、保护环境的有效途径之一。保护环境的有效途径之一。第4页/共23页第五页，共23页。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

6、括(boku)(boku)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：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：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：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：n n(1)(1)城市污水水量为城市供水量的城市污水水量为城市供水量的8585以上，数量巨大，据以上，数量巨大，据20052005年国民经济和社会发展年国民经济和社会发展统计公报显示：我国统计公报显示：我国20052005年全年城市污水排放量达亿立方米，

7、城市污水处理率达。年全年城市污水排放量达亿立方米，城市污水处理率达。n n(2)(2)城市污水水温相对较高且其随季节变化幅度较小，通常在城市污水水温相对较高且其随季节变化幅度较小，通常在1010以内，具有冬暖夏凉以内，具有冬暖夏凉的特点的特点(tdi(tdi n)n)，温度全年在，温度全年在10251025之间，适合暖通空调冬夏两季制热及制冷双工况之间，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运行，供暖时水温较地下水温高3535，制冷时较空气温度低，制冷时较空气温度低10151015。第5页/共23页第六页，共23页。n n(3)作为城市废热之一，城市污水占城市区域废热

8、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。n n(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(xsh)在以下，而污水源热泵可高达甚至以上。第6页/共23页第七页，共23页。n n(5)(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(dxng)(dxng)热泵站，系统机组装机容量可在热泵站，系统机组装机容量可在100kW-2000kW100kW-2000kW之间，甚至更

9、大。开之间，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，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。而且符合生态建筑的发展趋势。n n(6)(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有60%60%分布在华北，水力资源有分布在华北，水力资源有7070分布在西南，而经济发达、工业和人分布在西南，而经济发达、工业和人口比较集中口比较集中(约占全国人口总数的约占全国人口总数的3737)的南方八省市的能源却比较缺乏，的南方八省市的能源却

10、比较缺乏，煤炭量仅占全国煤炭量仅占全国2 2，水力资源仅为，水力资源仅为10%10%。而城市污水热能分布于各大中城。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，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。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。第7页/共23页第八页，共23页。n n依上述可知，城市污水是理想的暖通空调冷热源，因此(ync)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。第8页/共23页第九页

11、，共23页。污水源热泵技术的国内外发展污水源热泵技术的国内外发展污水源热泵技术的国内外发展污水源热泵技术的国内外发展(fzh(fzh n)n)现状现状现状现状n n20 20 世纪世纪8080年代以来，年代以来，美国、美国、日本日本(r bn)(r bn)等国家相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。从开始时单机容量单机容量 仅几兆仅几兆 瓦已发展瓦已发展 至今至今 单机容量达单机容量达30MW30MW，单个项目总装机容量达单个项目总装机容量达160MW160MW。以瑞典为例，。以瑞典为例，到到19871987年已有约年已有约100100座热泵

12、站投入运行，总供热能力座热泵站投入运行，总供热能力达到达到1200 MW1200 MW，已成为世界上应用大型污水源热泵，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已有十几年的运行历程，已形成一套较完备的技术和经验。和经验。第9页/共23页第十页，共23页。n n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(dqng)

13、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。第10页/共23页第十一页，共23页。污水污水(w shu)源热泵的原理源热泵的原理n n首先，污水源热泵首先，污水源热泵(r bn(r bn)技术主要来源为城市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，冬天污水温度在量，冬天污水温度在1010至至1616，高出日常气温。，高出日常气温。夏天，污水水温为夏天，污水水温为2222至至2525，又比日常气温低。，又比日常气温低。热泵热泵(r bn

14、(r bn)机组依靠内部制冷剂的物态循环变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化，冬季从污水中吸收热量经热泵(r bn(r bn)机组机组升温后对建筑供热，夏季通过热泵升温后对建筑供热，夏季通过热泵(r bn(r bn)机组机组把建筑物中的热量传递给污水从而实现供冷的新把建筑物中的热量传递给污水从而实现供冷的新技术。技术。第11页/共23页第十二页，共23页。n n制热原理图第12页/共23页第十三页，共23页。n n制冷(zhlng)原理图第13页/共23页第十四页，共23页。污水源热泵不同的系统分类方式污水源热泵不同的系统分类方式(fngsh)又可分为：又可分为：n

15、 n按污水热能提取方式可分为：直接利用式和间接利用式。n n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(qi hun)式)和通过阀门改变水流方向来实现工况转换(水切换(qi hun)式)。第14页/共23页第十五页，共23页。n n直接换热式热泵直接换热式热泵(r bn(r bn)空调系统为热泵空调系统为热泵(r bn(r bn)空调机组换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；间接换热式热泵冷量；间接换热式热泵(r bn(r bn)空调系统污水先通过热交换器空调系统

16、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。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，直接污水源热泵需要明确指出，直接污水源热泵(r bn(r bn)空调系统中，污水与空调系统中，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。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。n n与间接换热式污水源热泵与间接换热式污水源热泵(r bn(r bn)空调系统相比，直接系统具空调系统相比，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

17、介水、制冷剂。从热力学的角度分量的传递路线是：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，因此整个热泵其品质有大幅度的下降，因此整个热泵(r bn(r bn)系统的制热效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统的直接污水源热泵(r bn(r bn)系统由于系统形式得到

18、简化，初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。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直接换热式污水源热泵(r bn(r bn)空调系统一般为工质切换式系空调系统一般为工质切换式系统，而问接式污水源热泵统，而问接式污水源热泵(r bn(r bn)空调系统一般属于水切换式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。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系统形式。目前国内外以二级污水作为冷热源的热泵(r bn(r bn)空调系

19、统通常都采用直接换热式系统。而对于水质较差的城市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，以减少对热泵原生污水大都采用间接利用式，以减少对热泵(r bn(r bn)空调机空调机组的腐蚀。组的腐蚀。第15页/共23页第十六页，共23页。成本成本(chngbn)分析分析n n初投资费用低初投资费用低初投资费用低初投资费用低n n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。运行效果良城市污水源热泵具有初投资低，运行费低的巨大经济优

20、势。运行效果良好，经济效益好，经济效益好，经济效益好，经济效益(jn(jn j xio y)j xio y)显著。污水热泵系统的机房面积比其他系统显著。污水热泵系统的机房面积比其他系统显著。污水热泵系统的机房面积比其他系统显著。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，设备的无人看管，同时也可做到联网监控

21、。污水源热泵系统原理简单，设备的无人看管，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。可靠性强，维护量小，平时无设备的维护问题。可靠性强，维护量小，平时无设备的维护问题。可靠性强，维护量小，平时无设备的维护问题。第16页/共23页第十七页，共23页。运行运行(ynxng)成本低成本低n n 现以某工程实例来分析城市污水热泵的技术经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：济效益情况。某工程可能获得的能源形式包括：（1 1）电热辐射供暖；（）电热

22、辐射供暖；（2 2）电热锅炉方式；（）电热锅炉方式；（3 3）污水源热泵系统方式；（污水源热泵系统方式；（4 4）空气源热泵系统方式；）空气源热泵系统方式；（5 5）燃气壁挂采暖炉。）燃气壁挂采暖炉。n n 该项目总建筑面积该项目总建筑面积150000150000平方米，污水源热泵机平方米，污水源热泵机组制热时组制热时copcop值取值取4 4。供暖季为从。供暖季为从1111月月1515日到次年的日到次年的3 3月月1515日日(共计共计120120天天)。使用城市污水源热泵时该项。使用城市污水源热泵时该项目单位面积供暖运行成本目单位面积供暖运行成本(chngbn)(chngbn)为：为：(单

23、位面积单位面积热指标热指标 负荷系数负荷系数 天数天数2424效率效率)单位能源价格单位能源价格 元元/平方，与其它供暖方式运行费用对比如下：平方，与其它供暖方式运行费用对比如下：第17页/共23页第十八页，共23页。第18页/共23页第十九页，共23页。n n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(jyu)明显的优势。第19页/共23页第二十页，共23页。环保效益环保效益(xioy)显著显著 n n原生污水源热泵是利用了城市废热作为冷热源，进行能量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

24、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及霉菌(mjn)(mjn)污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，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：环境效益显著。以上例对比如下：第20页/共23页第二十一页，共23页。n n 第21页/共23页第二十二页，共23页。谢 谢第22页/共23页第二十三页，共23页。