中央空调技术--城市污水源热泵系统

一、前言
今天，可持续发展已经成为热门话题，环境因素作为可持续发展三要素之一，已引起各个方面的关注。可持续发展意味着维护、合理使用并且提高自然资源基础，意味着在发展计划和政策中纳入对环境的关注和考虑。用热泵系统回收城市污水中的热能，既开发了一种清洁能源，同时又降低了城市废热的排放，保护了环境。开展城市污水热能利用技术的研究，是一项具有节能和环保意义的应用技术研究。
城市污水源热泵中央空调技术是利用污水处理厂出水量大，水质稳定，常年温度在13℃至25℃等特点，以污水作为热源进行制冷、制热循环的一种空调装置。污水源热泵具有热量输出稳定、COP值高、换热效果好、机组结构紧凑等优点，是实现污水资源化的有效途径。污水源热泵比燃煤锅炉环保，污染物的排放比空气源热泵减少40%以上，比电供热减少70%以上。它节省能源，比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比燃煤锅炉节省1/2以上的燃料。由于污水源热泵的热源温度全年较为稳定，其制冷、制热系数比传统的空气源热泵高出40%左右，其运行费用仅为普通中央空调的50%-60%。因此，污水源热泵有着广阔的应用前景，但其使用还需解决以下问题：清洁技术的选择、系统形式的选择、污水源水温、流量的问题以及其保证性和经济性问题。

二、国内外发展现状
北欧国家发展污水源热泵空调技术开发和规模目前在国际上处于领先地位。1983年挪威的第一个城市污水源热泵系统在奥斯陆SkøyenVest投入运行。从污水热能提取方式看，北欧国家以污水热能直接提取方式为主，城市污水经过过滤后直接喷淋或进入热泵机组蒸发器，该方式换热效果好，污水热能输送能耗低。从换热设备防堵塞技术看，北欧国家早期主要采用机械过滤(或筛分器)和沉淀技术，近几年格栅式传送带和四通换向反冲洗技术在大型污水源热泵中开始应用。从污水换热设备形式看，北欧国家早期采用喷淋式管束式或板式换热器，随着污水防堵塞技术的成熟，大型壳管式污水换热器的应用越来越多，并成为主导换热器形式。如今，污水源热泵空调技术在北欧国家已经得到大规模应用，技术发展成熟且处于国际领先地位。
日本是亚洲利用城市污水热能较早的国家，其污水源热泵技术在国际上取得了突破性进展。与北欧国家污水源热泵技术相比，日本污水源热泵技术突出的特点在于针对城市原生污水在堵塞和换热过程中的特殊性，开发了闭式污水自动清污过滤器和开式自动旋筛过滤器，保证了城市污水取水的连续性和稳定性;开发了内置滑动毛刷的、具有能够实现换热管内污水流向自动换向功能的自清洗污水换热器，减小了因污水中的污杂物在换热管内的沉积而带来的换热器换热效率降低的问题，提高了污水换热器的换热效率。
我国早在80年代末就开始关注国外污水源热泵技术的研究与应用进展。首例城市污水源热泵系统到2000年才在北京高碑店污水处理厂成功示范。此后，北京、秦皇岛、石家庄等地相继建成污水源热泵系统，但上述工程均采用污水厂二级污水(水质好、污杂物含量低)为低位热源，没有解决污水取水过程中的污杂物堵塞问题。真正对我国城市污水源热泵空调技术的应用和发展起到重大推动作用的研究，是哈尔滨工业大学完成的城市原生污水热能资源化工艺与技术，该技术于2003年9月份开始应用于哈尔滨望江宾馆，成功运行两年后，被成果鉴定委员会评价为“世界首创，国际领先”。2007年，在山东诸城华元大厦开发应用的太阳能辅助污水源热泵供热空调技术与节能建筑一体有机结合，更是对太阳能技术、污水源热泵空调技术和建筑节能技术综合应用的成功探索。