利用污水能源節(jié)能的設(shè)計(jì)探討

孫巍

【摘要】根據(jù)污水處理廠的出水水質(zhì)確定了污水源熱泵系統(tǒng)的系統(tǒng)形式。冷熱負(fù)荷與污水冷熱供應(yīng)能力比值的全年變化曲線分析，確定了污水在采暖季和空調(diào)季的設(shè)計(jì)供回水溫度。按設(shè)計(jì)負(fù)荷和各環(huán)路的設(shè)計(jì)供回水溫度，對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行了設(shè)計(jì)選型。

【關(guān)鍵詞】污水能源；節(jié)能設(shè)計(jì)

Utilization of Sewage energy saving design

Sun Wei

（Shaanxi dawn of Architectural Research Ltd Xi'an Shanxi 710000）

【Abstract】Determine the system in the form of sewage source heat pump system according to water quality and sewage treatment plants. Annual heating load curve with hot and cold water supply capacity ratio analysis to determine the water in the heating season and air conditioning supply and return water temperature quarter design. According to the design load and design of each loop supply and return water temperature， the main equipment for the design and selection.

【Key words】Sewage energy；Energy-saving design

城市污水具有水量穩(wěn)定、水溫適宜的優(yōu)點(diǎn)。污水中蘊(yùn)藏的低品位熱能用于冬季供熱和夏季供冷，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。對(duì)于一些污水廠周圍無集中供熱、夏季空調(diào)供冷系統(tǒng)也沒有實(shí)現(xiàn)。實(shí)施污水處理廠污水源熱泵項(xiàng)目，可以解決周邊建筑的供熱、供冷問題，更解決了污水直接排放的能源浪費(fèi)問題。對(duì)節(jié)能減排有重要作用。

1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)形式的選擇。

系統(tǒng)選用污水處理廠出水作為熱源，檢測(cè)相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。須滿足表1要求，表內(nèi)有害物允許值摘自《地源熱泵冷熱源機(jī)房設(shè)計(jì)與施工》（06R115），滿足允許值標(biāo)準(zhǔn)的污水可以直接介入熱泵機(jī)組?？紤]到污水受季節(jié)和處理水量的影響，很可能在出現(xiàn)水質(zhì)超標(biāo)的情況，一般采用間接式連接，污水不直接進(jìn)去熱泵機(jī)組，而是經(jīng)過板式換熱器，將熱量傳遞給熱源側(cè)循環(huán)水。系統(tǒng)形式見圖1。

1.2 污水可利用溫差。

1.2.1 污水的供、回水溫度直接影響污水源熱泵的供熱能力。

1.2.2 夏季，如果熱泵冷卻水進(jìn)水溫度高于33℃，則熱泵的運(yùn)行工況與常規(guī)的冷卻塔相當(dāng)，無法體現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能性；冬季，為防止溫度過低導(dǎo)致機(jī)組結(jié)冰，蒸發(fā)器進(jìn)水溫度不應(yīng)低于4℃。因此，與污水進(jìn)行換熱的熱源側(cè)循環(huán)水的水溫限值為4～33℃。

1.2.3 污水的最不利溫度根據(jù)冷、熱負(fù)荷與污水冷、熱供應(yīng)能力的比值確定。冷、熱負(fù)荷與污水冷、熱供應(yīng)能力比值最大點(diǎn)即為污水設(shè)計(jì)溫度。為便于定量分析，需要對(duì)冷、熱負(fù)荷與污水冷、熱供應(yīng)能力進(jìn)行無量綱化。

1.2.4 負(fù)荷的無量綱化參照《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ34-2010）全年耗熱量計(jì)算公式，按下式計(jì)算：

1.2.8 依據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》查當(dāng)?shù)氐臍庀髤?shù)，根據(jù)污水處理廠提供夏季、冬季的污水的最低和最高溫度。通過無量綱化分析，繪制污水全年出水溫度與全年氣溫對(duì)比圖，冬季供熱負(fù)荷與污水供熱能力對(duì)比圖，夏季供冷負(fù)荷與污水供冷能力對(duì)比圖。比較確定污水夏季供、回水溫差和冬季供、回水溫差。必須注意：夏季水溫不能不能高于33℃，冬季不低于4℃。

1.3 供、回水溫度確定。

采用冷水機(jī)組直接供冷時(shí)，空調(diào)冷水供水溫度不宜低于5℃，冷水供、回水溫差不應(yīng)小于5℃。夏季空調(diào)用戶側(cè)冷水供、回水溫度按7℃/12℃設(shè)計(jì)。

冬季熱用戶既有空調(diào)用戶，也有地板采暖采暖用戶。考慮到地板輻射采暖用戶所占比例較大，冬季用戶側(cè)熱水供、回水溫度取55℃/45℃。

1.4 設(shè)備選型。

依據(jù)周圍用戶分布，確定冬、夏季負(fù)荷。通過負(fù)荷特點(diǎn)的分析、確定系統(tǒng)分區(qū)。最終確定機(jī)組的大小，以及數(shù)量。選型中，機(jī)組大小的合理搭配，保證機(jī)組在高效率下運(yùn)行，節(jié)能效果明確。

2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需注意的幾個(gè)問題

（1）空調(diào)負(fù)荷計(jì)算應(yīng)進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)冷、熱負(fù)荷計(jì)算，分析冷、熱負(fù)荷隨時(shí)間的分布規(guī)律。

（2）污水計(jì)算溫度必須根據(jù)污水處理廠統(tǒng)計(jì)資料選取。

（3）熱泵機(jī)組空調(diào)水側(cè)供熱工況的設(shè)計(jì)出水溫度不宜高于60℃，溫度取10℃。

（4）污水進(jìn)、出換熱器的溫差不超過7℃。

（5）由于初投資較高，污水源熱泵系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)型分析必須考慮資金成本、投資回收年限、運(yùn)行費(fèi)用等因素。通過經(jīng)濟(jì)性分析，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益明顯的污水源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)決策。

參考文獻(xiàn)

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