污水（中水）源中央空调系统介绍

能源战略新目标
　　据世界能源组织统计，全球煤炭预计可采200年，石油可采30—40年，天然气可采60年，在全球能耗以每年5%的增长速度下，化石燃料能源预计还能使用一二百年，世界能源短缺形势严峻；我国人均能源贫乏，人均拥有量仅为世界平均值的1/2和美国的1/10。能源短缺问题更加严重。节约用能和开发新的能源已经成为全人类共同面对的迫切问题。我国已将节约资源和保护环境作为基本国策，将其提高到关系人民群众切身利益和中华民族生存发展的高度，放在工业化、现代化发展战略的突出位置，要求落实到每个单位、每个家庭。
巨大的能源
　　全国每年排放城市生活污水500亿吨左右，按温度升高或降低5°C计算，若全部开发所贡献出的热和冷10亿GJ，这部分热量可供20亿m2建筑和制冷。全国江河湖海水资源更是丰富，以长江为例，冬季枯水期的水流量也有1.5万m3/秒，按温度升高或降低1℃计算，则相当有63000GJ?的冷热源。可供采暖或空调建筑面积为10亿m2。如果将湖泊包括在内全国其它淡水水体的潜在热能都计算在内，数字将大得难以统计。?

主要城市日污水排放量与可满足供暖面积表

理想的冷热源
　　城市污水温度适宜，冬季在严寒地区也有10℃——18℃以上，是丰富的热源。夏季20℃——28℃是空调废热理想的排放处。城市的生活污水虽然水质很差，但酸碱度适中（PH≈7），对管路设备无严重的腐蚀作用。南方江河湖海水的水温冬季温度都在4℃以上，夏季温度在28℃以下。因此都可作为热泵空调系统的冷、热源。

部分地区地面水冬季水温表?

污水（中水）源的技术特点

?技术特点

由于污水（中水）的水质特点，使其与其他水源热泵技术相比有自身的两个特点，也是该系统的关键技术。

1..应用工艺与设备

　?原生污水中大尺度杂物的大量存在，例如朔料袋、树叶等，造成设备与管路的堵塞污染，传统的过滤手段与机械格栅尽管能处理掉这些杂物，但实际无法操作，涉及到占地、清理、杂物运输及周边的环境污染问题，这无疑给城市污水源热泵带来了灭绝性灾难，也正是该技术延迟发展的问题所在。

目前，哈工大已针对该问题，开发出了应用工艺与装置，并已获国家专利，实际已投入哈尔滨望江宾馆和太古商城，北京悦都大酒店，太原市国瑞大厦等数个工程的运行中。

2.污水专用换热器

　尽管去除了污水中一些较大的杂物，但微型泥沙及纤维状污物依然大量存在，实际又不可能采取污水处理工艺，因为处理费较提取的热量价值还要高一倍。由于微型泥沙及纤维状污物对流动与换热有很大影响，故此，污水换热器要有特殊要求。

技术领域与特征

1、建筑物的采暖与空调耗能巨大，其中采暖主要在消耗矿物能源。
　　建筑物的采暖与空调能耗在国民经济总能耗中占有相当大的比例（工业发达国家可占到40%），其中有相当的比例仍在采用传统的矿物能源。地球上的矿物能源是有限的，而且其燃烧过程必然污染大气环境。社会的可持续发展战略将能源与环保列为两大主题。按照这一战略要求人们在积极地寻求替代能源，特别是那些来自于大自然环境的清洁的可再生的能源，例如太阳能、风能、潮汐能等等。

2、热泵供暖与空调是一项既节能又环保的技术。
　　热泵能够使用少量电能从环境（水或空气）中攫取大量冷、热能量去满足建筑物对冷、热的需求。在将电能的利用率提高四倍或以上的同时，对环境是零污染。上述替代能源大都需要通过热泵加以利用。

3、城市污水是热泵空调理想的冷、热源。
　　热泵是需要环境能源的，例如天然水、河水、空气等，又称低温热源。而这种合适、可用的低温热源却并非处处都有。例如在我国北方严寒地区，冬季室外大气温度太低，已无法被用作热泵的热源；根据传统的技术，可作为热泵冷、热源的只有地下水，而地下水的开采是受限制的。
　　城市污水温度适宜稳定，冬季在严寒地区也有100C以上，是丰富的热源；夏季20几摄氏度是空调废热理想的排放处。城市的生活污水虽然水质很差，但酸碱度适用（PH=7）。对管路设备无严重的腐蚀作用，一般可采用碳钢材质做污水换热器。城市原生污水遍布城区，凡在建筑需要采暖空调之处，均有污水的排放。其数量浩大，建筑物排放污水中所含的热能足以供应1/6左右相应建筑面积采暖空调的能耗。

4、实现无堵塞连续换热是城市原生污水作为冷、热源的技术关键。
　　本成果已经解决城市污水冷热源的技术关键在于在取、排热过程中如何防止
　　恶劣水质对换热设备的堵塞与污染。此前在世界范围内还没有城市原生污水作为热泵冷热源成规模应用的工程实例和研究成果（供应几百平方米建筑采暖空调很小规模的浸泡式工艺除外）。已有的研究成果和工程实例均是利用污水处理站中的二级出水的。这种水的水质已相当好，作为热泵冷热源本来就没有原则上的技术困难。因此，以往城市污水源热泵只能建在污水处理站附近，去供应污水处理站附近的建筑，其使用范围和开发空间是很有限的。在暖通空调新能源开发利用领域中，真正有吸引力的是将城市原生污水开发成为热泵冷热源。
　　为解决恶劣水质对换热设备及管路的堵塞与污染问题而进行传统意义上的水处理是不可行的，因为即使采用最简单的水处理工艺，其处理成本也要大大地高于热泵从水中取热与取冷的价值，况且在城区水处理工艺的占地也成问题。
　　本技术成果初步，但成功地解决了这个问题。采用该项技术与设备，可以保证在采用城市原生污水时换热设备无堵塞地长时间运行，附加设备体积小，价格低廉，从而使大规模地使用城市原生污水作为热泵冷热源成为可?堋?/SPAN>

节能与环保价值

1、节能与节煤
　　采暖时每使用一吨污水，可获取5000--10000千卡热能（与冬季污水的水温条件有关），相当于1.5--3?kg燃煤供热的有效热值。

如果考虑本项目使用的是火电，即所使用的电力原来也是燃煤发出的，则有如下粗略计算：

燃煤发电的效率为1/3左右，热泵的能源利用效率为400%左右，两者综合得到热泵供热的能源利用效率为3/4?=?1.33?。而直接燃煤供热的能源利用效率仅为0.6左右（考虑到锅炉效率，输运损失，不平衡时调节不利的损失等）。两者比较可知热泵供热比燃煤供热节煤55%?。

全国全年排放污水总计600亿吨左右，此外，该项技术成果可以很容易地推广应用到使用江、河、湖、海等地面水。利用这些水中的热能资源解决我国南方广大地区的采暖问题是完全可行的，大力开发每年可节煤上亿吨。

2、环保
　　在冬季采暖时，燃煤1kg将向大气排放3kg左右的?。本成果在全球的推广应用将减少多少温室气体排放！?
　　在夏季空调工况中，空调废热被排放到了污水中，而不是像常规空调那样通过冷却塔排放到大气中。这对夏季炎热的南方城市有特殊的意义，可完全避免所谓“空调越开，城市越热”的所谓“热岛现象”。

经济效益

初投资
　　污水源热泵系统初投资低于地下水源热泵、直燃机、燃煤锅炉+空冷机组、城市热网+空冷机组、空气源热泵机组、土壤源热泵系统。在同等冷热负荷及功能条件下，初投资节省均达到20%以上。与常用的几种系统相比如下图。

初投资和运行费用比较
1、初投资
污水源热泵初投资低于地下水源热泵、直燃机、热网+空冷机组、燃煤+空冷机组。以10000平方米建筑为例，初投资详细对比见下表：

2、运行费用

注：1）冬季采暖按120天计算，夏季季制冷按120天计算。
　　2）电费按0.8元/度计算，天然气按2.1元/m3计算。
　　3）末端为风机盘管，热负荷按60W/m2，冷负荷按70w/m2计算。

实施条件及程序

系统特点

　　1、高效、节能《节能率30℅—75℅》?该系统的运行方式，使能量输入与输出之比达到1：4以上，即输入1千瓦的电能，就能够得到4千瓦以上的能量，节能30—75%。采暖费与燃煤供热相比为70%，与燃气相比为50%、与燃油相比为30%。采暖时每使用一吨污水，可获取5000——10000千卡热能，相当于1.5㎏—3㎏标准煤供热的有效热值。
　　2、绿色环保　该系统不需要锅炉、冷却塔等设备。没有煤、油及天然气燃烧排放物污染，无室外机，不会产生令人不适的热岛效应，噪音大大低于传统空调。在冬季取暖时，利用一万吨污水为建筑物供热4个月，可减CO2排放量5040吨。
　　3、寿命长，维护费低　该系统主机设备使用寿命长达25年，污水防阻机和污水换热器寿命长达20年以上，系统不设室外机，不设冷却塔，设备维修简单，费用低，正常使用条件下无须维护。
　　4、一机多用，占地小　系统一机多用，一套系统可以代替原来的锅炉加空调两套装置。可以实现供暖、供冷、供热水三联供。机房占地面积只是原来的1/3。
　　5、运行稳定，安全可靠　污水的温暖度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于室外气温的波动，使得热泵机组运行可靠稳定。污水源热泵系统使用电能驱动热泵，吸收污水热量（或向污水排放热量），无须燃烧设备，从而不存在爆炸，燃烧等隐患。
　　6、应用广泛?WFJ污水热能采集装置分为：1型和11型，1型适用于对固体污杂物含量较高的城市原生污水。11型适用于对江、河、湖、海水等含有少量悬浮物的地表水源。?

实施条件及程序

实施目标　污水源热泵空调系统经过五年的成功实践，积累了丰富的经验，凭借我们成熟的技术、先进的设备以及配套设施，全面为用户提供服务。
　　实施条件　应用建筑须提供符合要求的电力（220V—380V），建筑物附近必须有足够的污水源，利用地表水作为冷热源时水温必须达到4℃以上。
　　实施程序　根据用户提供的建筑图纸，污水源及地表水温度（冬季）的资料及使用要求，从技术咨询开始，进行深入细致的可行性调研，为用户出具可行性建议方案书和投资概算，在得到用户认可后，接受用户委托进行详细的施工图设计并提供施工预算，签订系统安装合同，完成系统安装，经调试验收合格后，交给用户使用。
　　节能环保效益高　原生污水源热泵系统为冷热源，冬季供热、夏季空调和全年供生活热水。供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统，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及霉菌污染、大气污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。
　　2010年，我国年污水排放量将达500亿立方米，若大力开发利用，同时加大对江、河、湖、海水的开发，年节省标煤量可达亿吨以上（占全国总能耗的3℅，建筑能耗15℅），同时每年可减少CO2排放数亿吨。