直接式污水源热泵系统的技术方案

 污水源热泵系统采用污水作为水源热泵的冷热源，根据污水冬季温度高，夏季温度低的特点，采用热泵利用污水中的冷热能。根据污水是否直接进入到机组进行换热， 污水源热泵系统分为直接式和间接式两种，考虑到污水水质的特殊性，目前国内大都采用间接式污水源热泵系统[1]~[5]，但随着对三防技术（防堵塞、防污垢、防腐蚀）的不断深入研究和实际工程条件的各种制约（如污水水源温度低、机房面积小、水泵能耗过大等），污水源热泵系统的发展趋势逐渐转向为直接式污水源热泵系统[6]~[10]。污水处理厂的二级出水水量大且稳定，水温冬暖夏凉，水质良好，这就为直接式污水源热泵系统的运用创造了良好的条件。近年来，我国城市污水处理行业发展迅速， 据住建部提供的最新数据，截至2009 年底，全国已建成城镇污水处理厂1 993 座，总处理能力超过1 亿m3/d；在建城镇污水处理项目2 360 个， 可新增污水处理能力约6 400 万m3/d[11]。大力开发城市污水处理厂二级出水， 建设大规模污水源热泵空调系统不仅能集中有效地利用污水中宝贵的冷热资源， 而且能为国家为社会带来巨大的经济、环保效益。

 

  污水厂二级出水是指污水经过一级处理后再用生物处理方法（主要为活性污混法和生物膜法）继续去除污水中的有机物和悬浮物后的污水，故二级污水水质良好， 经过专利设备污水防阻机处理后可直接进入到机组蒸发器/冷凝器进行换热。直接式污水源热泵系统的原理图如图1 所示。

 

  此系统由压缩机、污水/制冷剂换热器、清水/制冷剂换热器、节流阀、污水专用防阻机、循环水泵等组成。供热时，系统通过污水/制冷剂换热器（蒸发器）从二级污水中吸取热量，在清水/制冷剂换热器（冷凝器）中释放热量提供给末端用户。制冷时，利用系统中四通换向阀的换向来实现循环工质的流向与供热时相反。循环工质经过类似于冬季供热的循环过程后，通过清水/制冷剂换热器（蒸发器）吸收用户的热量后，通过污水/制冷剂换热器（冷凝器）释放到二级污水中。系统只需消耗少量的电能，便可满足用户所需的舒适温度。