[科普中國]-污水源熱泵

簡介

污水源熱泵是水源熱泵的一種。眾所周知，水源熱泵的優(yōu)點是水的熱容量大，設備傳熱性能好，所以換熱設備較緊湊；水溫的變化較室外空氣溫度的變化要小，因而污水源熱泵的運行工況比空氣源熱泵的運行工況要穩(wěn)定。處理后的污水是一種優(yōu)良的引入注目的低溫余熱源，是水/水熱泵或水/空氣熱泵的理想低溫熱源。2

污水源熱泵的形式污水源熱泵形式繁多，根據熱泵是否直接從污水中取熱量，可分為直接式和間接式兩種。所謂的間接式污水源熱泵是指熱泵低位熱源環(huán)路與污水熱量抽取環(huán)路之間設有中間換熱器或熱泵低位熱源環(huán)路通過水/污水浸沒式換熱器在污水池中直接吸取污水中的熱量。而直接式污水源是城市污水可以通過熱泵或熱泵的蒸發(fā)器直接設置在污水池中，通過制冷劑氣化吸取污水中的熱量。2

污水的特殊性及對污水源熱泵的影響城市污水由生活污水和工業(yè)廢水組成，它的成分是及其復雜的。所以，污水源熱泵經常會出現下列問題2：

（1）污水流經管道和設備（換熱設備、水泵等）時，在換熱表面上易發(fā)生積垢、微生物貼附生長形成生物膜、污水中油貼附在換熱面上形成油膜、漂浮物和懸浮固體物等堵塞管道和設備的入口。其最終的結果是出現污水的流動堵塞和由于熱阻的增加惡化傳熱過程。

（2）污水引起管道和設備的腐蝕問題，尤其是污水中的硫化氫使管道和設備腐蝕生銹。

（3）由于污水流動阻塞使換熱設備流動阻力不斷增大，引起污水量的不斷減少，同時傳熱熱阻的不斷增大又引起傳熱系數的不斷減小?；诖?，污水源熱泵運行穩(wěn)定性差，其供熱量隨運行時間延長而衰減。

（4）由于污水的流動阻塞和換熱量的衰減，使污水源熱泵的運行管理和維修工作量大，例如，為了改善污水源熱泵的運行特性，換熱面需要每日水力沖洗3~6次。

污水源熱泵站污水水質的優(yōu)劣是污水熱泵供暖系統(tǒng)成功與否的關鍵，因此要了解和掌握污水水質，應對污水作水質分析，以判斷污水是否可作為低溫熱源。處理后污水中的懸浮物、油脂類、硫化氫等均要比原生污水小十倍乃至幾十倍，因此，國外一些污水源熱泵常選用城市污水處理廠處理后的污水或城市中水設備制備的中水作為它的熱源與熱匯。而城市污水處理廠通常遠離城市市區(qū)，這意味著熱源與熱匯遠離熱用戶。因此，為了提高系統(tǒng)的經濟性，常在遠離市區(qū)的污水處理廠附近建立大型污水源熱泵站。所謂的熱泵站是指將大型熱泵機組（單機容量在幾MW到30MW）集中布置在同一機房內，制備的熱水通過城市管網向用戶供熱的熱力站。2

防堵塞與防腐蝕技術措施防堵塞與防腐問題是污水源熱泵空調系統(tǒng)設計、安裝和運行中的重要的關鍵問題。其問題解決的好與壞，是污水源熱泵空調系統(tǒng)成功與否的關鍵，通常采用的技術措施歸納為2：

（1）由于二級出水和中水水質較好，在可能的條件下，宜選用二級出水或中水做污水源熱泵的熱源和熱匯。

（2）在設計中，宜選用便于清污物的淋激式蒸發(fā)器和浸沒式蒸發(fā)器，污水/水換熱器宜采用浸沒式換熱器。經驗表明：淋激式蒸發(fā)器的布水器的出口容易被污水中較大的顆粒堵塞，故設計中對布水器要做精心設計。

（3）在原生污水源熱泵系統(tǒng)中要采取防堵塞的技術措施，通常采用：

1）在污水進入換熱器之前，系統(tǒng)中應設有能自動工作的篩濾器，去除污水中的浮游性物質。目前常用的篩濾器有自動篩濾器、轉動滾筒式篩濾器等。

2）在系統(tǒng)中的換熱器中設置自動清洗裝置，去除因溶解于污水中的各種污染物而沉積在管道內壁的污垢。目前常用膠球型自動清洗裝置、剛刷型自動清洗裝置等。

3）設有加熱清潔系統(tǒng)，用外部熱源制備熱水來加熱換熱管，去除換熱管內壁污物，其效果十分有效。

（4）在污水源熱泵空調系統(tǒng)中，易造成腐蝕的設備主要是換熱設備。原生污水源熱泵，宜選用鈦質換熱器和鋁塑傳熱管。

（5）加強日常功能運行的維護保養(yǎng)工作是不可忽略的防堵塞、防腐蝕的措施。