影响污水源热泵系统能效工况概述

 近年来，随着社会经济的发展，公众节能意识的提高，可再生能源的利用逐渐得到重视。城市污水一般通过一级/ 二级处理进行净化回收利用，其中所含的低品位热能没有被充分利用。而污水源热泵系统在冬季提取污水中的低品位热源转化为高品位热源供热，在夏季，污水源热泵利用污水源散热，代替传统空调系统冷却塔，具有高效、节能的特点。本文通过对北京及太原、大连、唐山4 个城市已投入使用的污水源热泵系统进行测试，根据测试数据，对引起热泵系统COP差别的因素进行分析。指出热泵系统形式、污水品质、热泵机组性能是影响热泵系统COP 的关键因素，为污水源热泵系统的设计及运用提供参考依据。

 

  工程概况

 

  北京污水源热泵项目

 

  北京污水源热泵项目总建筑面积约13 万平方米，利用附近污水处理厂的二级水作为污水源热泵的的冷（热）源，为住宅小区提供空调、采暖。该热泵系统共配置8 台热泵机组，总制冷量为7520kW，总制热量为7360 kW，设置9 台末端循环泵（8 用1 备），8 台污水循环泵，冷冻水供回水温度为7℃～ 12℃，采暖热水供回水温度为50℃～ 45℃。

 

  太原污水源热泵项目

 

  太原污水源热泵项目总建筑面积约5 万平方米，该项目的原生污水取自附近污水干渠，原生污水自流至地下二层污水源热泵机房。原生污水经一级污水泵加压后，进入污水防阻机过滤；过滤后的污水，经二级污水泵加压，加压后的污水进入换热器内换热；换热后的污水，再进入防阻机反冲洗过滤出杂质，然后排至污水涵道。

 

  采用污水源热泵为办公楼提供空调和采暖。

 

  该热泵系统共配置3 台热泵机组，总制冷量为3480kW，总制热量为3650kW。设置3 台末端循环泵，污水一级循环泵2 台，污水二级循环泵3台，中介水循环泵4 台（3 用1 备）。冷冻水供回水温度为7℃～ 12℃，采暖热水供回水温度为55℃～ 45℃。

 

  大连污水源热泵项目

 

  大连污水源热泵项目总建筑面积约26 万平方米，利用附近污水处理厂的二级水作为污水源热泵的热源，为办公和商业建筑提供制冷和采暖。该热泵系统共配置3 台热泵机组，总制冷量为30000kW，总制热量为25000kW，设置3 台末端1 次循环泵，2 台末端2 次循环泵，3 台污水循环泵，冷冻水供回水温度为7℃～ 12℃，采暖热水供回水温度为55℃～ 45℃。

 

  唐山污水源热泵项目

 

  唐山污水源热泵项目总建筑面积约21 万平方米，利用附近污水处理厂的二级水作为污水源热泵的热源，为小区提供采暖。该热泵系统共配置3 台热泵机组，总制热量为9800kW，设置5 台末端循环泵（3 用2 备），污水循环泵4 台，冷冻水供回水温度为7℃～ 12℃，采暖热水供回水温度为55℃～ 45℃。

 

  热泵系统测试数据的对比分析

 

  经过对4 个污水源热泵的冬季运行工况进行测试，数据详见表1，从表1 可知，热泵机组COP 大部分在4.42 ～ 4.96 之间， 系统COP 在3.30 ～ 4.96 之间，只有太原项目的机组和系统COP 比较低，具体原因见本文第3 节的分析。

 

  根据测试数据，对热泵系统各个组成部分耗电量占总耗电量的比例进行了分析，详见图1。从图1 可知，热泵机组耗电量比例一般在70% ～ 75% 之间，太原项目由于设置了二级污水泵加中介水循环泵，水泵耗电量所占比例较大，导致热泵机组的比例只有51.4%，使热泵系统的COP 只有1.73，低于常规冷水机组系统的COP 值2.6。而大连项目由于单台热泵机组的制热量大（8350 kW），热泵机组耗电量所占比例达到90.26%，热泵系统的COP 也达到4.32，系统的COP 较高，节能性较好。