影响热泵机组和系统COP 的因素分析

热泵系统形式

 

  污水源热泵系统，根据污水利用方式不同，分为直接式和间接式两种，具体介绍如下：

 

  直接式污水源热泵系统，其污水源侧主要由污水循环泵、污水输配管道、过滤及遏制藻类装置组成。二级水/ 中水经污水循环泵直接进入热泵机组蒸发器（或冷凝器），换热后的污水直接排入城市管网。采用直接式污水源热泵系统，热泵机组蒸发器（或冷凝器）采用铜镍合金等特殊材质，故热泵机组的造价比普通热泵机组造价要高。

 

  间接式污水源热泵系统，其污水源侧主要由污水循环泵、污水输配管道、过滤及遏制藻类装置、板式换热器、二次水循环泵组成。对于二级水和中水，污水经污水循环泵进入板式换热器一次侧，与换热器二次水侧进行热交换后，被直接排入城市管网。对于原生污水，污水经连续反冲洗防堵装置及污水循环泵进入壳管式换热器一次侧，经与换热器二次水侧进行热交换后，再经连续反冲洗防堵装置排入城市管网。

 

  从上面分析可知，间接式和直接式系统相比，增加了换热器和二次水（中介水）循环水泵，设备配置增多，初投资增大，由于需设置中介水循环泵，系统的耗电量也相应增多，是导致系统COP 低的主要因素之一。从图1 可以看出，太原项目中介水循环泵耗电量和末端循环泵相当，增加中介水循环泵减小了系统COP，增加了系统的运行费用，这是污水源系统设计时应考虑的一个因素。

 

  污水品质

 

  污水源热泵系统利用污水的品质存在差异，按照污水处理状态的不同，可以分为原生污水、二级水和中水3 种。原生污水指未经过任何物理手段处理的污水，二级水是指污水处理厂的二级出水，而中水的水源来自污水处理厂的二级出水，再进行处理，使其达到中水的标准。目前，污水热泵的热源主要集中应用在二级水或原生污水中。二级水源热泵系统需设置在污水处理厂附近，其应用区域范围受到限制，而原生污水源热泵系统的项目位置则不受这种限制。

 

  由于污水品质的不同，污水源热泵系统的设计也有很大的区别。利用原生污水的热泵系统，在污水源侧要设置连续反冲洗防堵装置和二级污水泵；利用二级水的热泵系统，在污水源侧不需要设置连续反冲洗防堵装置，且污水泵只用一级即可。采用原生污水的热泵系统，设备配置较多，初投资增大。设置二级污水泵，系统的耗电量也相应增多，是导致系统COP 低的主要因素之一。

 

  从表1 和图1 可知，太原市污水源热泵系统中，污水循环泵耗电量的比例所占比例高达31.43%，导致系统COP 较低，仅为1.73。

 

  热泵机组性能

 

  上文列出了热泵机组供热工况时的测试COP，为方便对比，在表2 中我们列举了热泵机组额定COP，并对热泵机组的生产厂家做了注明。

 

  由于生产厂家不同，热泵机组的性能（COP）也有较大差别，大品牌的热泵机组，其额定和测试COP 都比较高。为使热泵系统高效率的运行，选择高效率的热泵机组是基础。