利用污水能源節能的設計探討

孫巍

【摘要】根據污水處理廠的出水水質確定了污水源熱泵系統的系統形式。冷熱負荷與污水冷熱供應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季的設計供回水溫度。按設計負荷和各環路的設計供回水溫度，對主要設備進行了設計選型。

【關鍵詞】污水能源；節能設計

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定、水溫適宜的優點。污水中蘊藏的低品位熱能用于冬季供熱和夏季供冷，具有可觀的經濟效益和環境效益。對于一些污水廠周圍無集中供熱、夏季空調供冷系統也沒有實現。實施污水處理廠污水源熱泵項目，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問題。對節能減排有重要作用。

1. 系統設計

1.1 系統形式的選擇。

系統選用污水處理廠出水作為熱源，檢測相應的水質標準。須滿足表1要求，表內有害物允許值摘自《地源熱泵冷熱源機房設計與施工》（06R115），滿足允許值標準的污水可以直接介入熱泵機組。考慮到污水受季節和處理水量的影響，很可能在出現水質超標的情況，一般采用間接式連接，污水不直接進去熱泵機組，而是經過板式換熱器，將熱量傳遞給熱源側循環水。系統形式見圖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，如果熱泵冷卻水進水溫度高于33℃，則熱泵的運行工況與常規的冷卻塔相當，無法體現系統的節能性；冬季，為防止溫度過低導致機組結冰，蒸發器進水溫度不應低于4℃。因此，與污水進行換熱的熱源側循環水的水溫限值為4～33℃。

1.2.3 污水的最不利溫度根據冷、熱負荷與污水冷、熱供應能力的比值確定。冷、熱負荷與污水冷、熱供應能力比值最大點即為污水設計溫度。為便于定量分析，需要對冷、熱負荷與污水冷、熱供應能力進行無量綱化。

1.2.4 負荷的無量綱化參照《城鎮供熱管網設計規范》（CJJ34-2010）全年耗熱量計算公式，按下式計算：

1.2.8 依據《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》查當地的氣象參數，根據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比圖，冬季供熱負荷與污水供熱能力對比圖，夏季供冷負荷與污水供冷能力對比圖。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。

采用冷水機組直接供冷時，空調冷水供水溫度不宜低于5℃，冷水供、回水溫差不應小于5℃。夏季空調用戶側冷水供、回水溫度按7℃/12℃設計。

冬季熱用戶既有空調用戶，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，冬季用戶側熱水供、回水溫度取55℃/45℃。

1.4 設備選型。

依據周圍用戶分布，確定冬、夏季負荷。通過負荷特點的分析、確定系統分區。最終確定機組的大小，以及數量。選型中，機組大小的合理搭配，保證機組在高效率下運行，節能效果明確。

2. 系統設計中需注意的幾個問題

（1）空調負荷計算應進行全年動態冷、熱負荷計算，分析冷、熱負荷隨時間的分布規律。

（2）污水計算溫度必須根據污水處理廠統計資料選取。

（3）熱泵機組空調水側供熱工況的設計出水溫度不宜高于60℃，溫度取10℃。

（4）污水進、出換熱器的溫差不超過7℃。

（5）由于初投資較高，污水源熱泵系統經濟型分析必須考慮資金成本、投資回收年限、運行費用等因素。通過經濟性分析，對經濟效益明顯的污水源熱泵系統進行建設決策。

參考文獻

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[3] CJJ34-2010. 城鎮供熱管網設計規范[S]. 中華人民共和國建設部. 北京：中國建筑工業出版社，2010.

[4] GB50736-2012. 民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S]. 中華人民共和國建設部. 北京：中國建筑工業出版社，2012.endprint