水源熱泵技術(shù)不是一項新技術(shù)，它的發(fā)展歷史已有100多年，技術(shù)非常成熟，應(yīng)用非常廣泛，生態(tài)效益、經(jīng)濟效益都非常顯著，已經(jīng)被大量的實踐所驗證，得到社會各界的廣泛認(rèn)可。污水源熱泵是水源熱泵的一個分支，能量的來源不是清潔的地下水和地表水，是已經(jīng)處理過的中水。
由于污水處理工藝的要求，達(dá)標(biāo)排放的中水溫度基本穩(wěn)定，與自然環(huán)境存在一定的溫差，冬天遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度，夏天遠(yuǎn)低于環(huán)境溫度，通過熱泵技術(shù)把溫差進一步“放大”，達(dá)到夏天制冷、冬天制熱的目的。比如北方達(dá)標(biāo)排放的城市污水，冬天在的溫度大約13℃—19℃可以吸取污水中的熱量，作為熱泵的熱源來制熱，夏天的溫度大約15℃—17℃可以往污水中放熱，作為熱泵的冷源來制冷。這些所謂的污水，水量巨大，蘊含的能量巨大，如果被充分利用，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益相當(dāng)可觀。
“污水”并不“污”
一般聽到“污水源熱泵”的“污水”兩個字，反映是黑浪翻滾、惡臭撲鼻，擔(dān)心污水源熱泵系統(tǒng)污染環(huán)境。實際上污水源熱泵系統(tǒng)利用的是經(jīng)過嚴(yán)格處理、完全達(dá)標(biāo)排放的生活廢水、工業(yè)廢水，經(jīng)污水處理廠處理后的中水也叫“再生水”，完全可以用于農(nóng)田灌溉、園林綠化、工業(yè)、消防、沖廁等等，不會存在污染問題。污水源熱泵系統(tǒng)采用密閉循環(huán)換熱，不會增加污染，只是溫度發(fā)生了變化，利用后的污水會“從哪兒來、到哪兒去”，經(jīng)過換熱后一般會再次回排到原取水地，不會造成二次污染。
向“污水”要清潔能源
城市污水是由工業(yè)廢水和生活污水組成，水量巨大，蘊含非常豐富的低品位熱能。據(jù)空調(diào)制冷專家的調(diào)研，我國目前城市每年排放的將近900億噸污水，蘊含了城市中40%的低品位廢熱能，是非常寶貴的可再生熱能資源。我國北方城鎮(zhèn)70%采用集中供熱方式取暖，如果使用污水源熱泵系統(tǒng)，可以為城市25%的建筑提供高品位熱能，每年節(jié)省約0.75億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
據(jù)估算，使用污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)方式運行，其能量輸入與輸出之比可達(dá)到1：6，即輸入1KW電能可獲得6KW的熱量，節(jié)能率可達(dá)80%。這種方式的采暖費分別為燃煤供熱方式的40%、燃?xì)夤岱绞降?0%、燃油供熱方式的60%。采暖時，每使用一噸污水可獲取13～25kW熱能，相當(dāng)于1.5kg～3kg標(biāo)準(zhǔn)煤供熱的有效熱值。
目前，該技術(shù)較為成熟，國內(nèi)外工程實例很多，20世紀(jì)80年代初在瑞典、挪威等北歐國家就已經(jīng)開始對污水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用，而現(xiàn)在我國污水源熱泵也得到快速發(fā)展。青島市是污水能源利用比較廣泛的城市，新開工建設(shè)污水源熱泵、地下水源熱泵等清潔能源供熱項目20多個，項目建成后，每個供熱季能節(jié)約標(biāo)煤近20萬噸，減排二氧化碳40多萬噸。
沈陽陽光100國際新城水源熱泵項目采用水源及原生污水源熱泵系統(tǒng)來提供供暖，冬季平均供熱溫度可達(dá)22℃。不僅成功解決了陽光100超大型住宅小區(qū)的供熱問題，并且有效實現(xiàn)每年減少CO2排放量18478噸，減少SO2排放量59.8噸，減少氮氧化物排放量52噸。
2017年科靈節(jié)能參與建設(shè)的淄博石橋鎮(zhèn)舊村改造項目污水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)成功運行，該項目依托污水處理廠穩(wěn)定的污水作為熱源，通過熱泵技術(shù)提取污水熱能，用于小區(qū)冬天取暖。項目建成后將解決了石橋鎮(zhèn)村近120萬平米的取暖問題，每天節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)約為300噸,減少CO2排放量約為80噸、SO2排放量約為250kg、NO2排放量約為220kg。
當(dāng)前地方政府面臨巨大的環(huán)保考核壓力，萬元GDP污染物排放、萬元GDP能源等指標(biāo)成為地方經(jīng)濟發(fā)展中繞過不去的一道坎。污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，不消耗煤炭，不排放任何污染物，環(huán)境效益明顯，在地方經(jīng)濟發(fā)展進程中必將成為清潔能源利用的首要選擇。
經(jīng)濟效益提供了強大支撐
一個項目生態(tài)效益、環(huán)境效益、社會效益再好，如果沒有經(jīng)濟效益的支撐是不會長久的，不靠市場化運作是不會有生命力的。
我們以北方某項目測算的數(shù)據(jù)為例，用電平均電費0.55元/度，每平方米供熱面積用電功率0.01kW，滿負(fù)荷率70%，年供熱運行電費為11.09元/m2 ；管理人員、維護保養(yǎng)、折舊費用和更換部件費用，折合每年每平方米2.27元/m2；供熱運營成本大約13.36元/㎡。如果按物價部門核定的收費標(biāo)準(zhǔn)，年供熱運營利潤相當(dāng)客觀，投資回收期一般高于4年。與熱電聯(lián)產(chǎn)、以及各種清潔供熱方式的對比，污水源熱泵的經(jīng)濟效益十分顯著。
作為一項市政工程，污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)有一定利潤空間，有合理的投資，投資、合作形式的選擇空間很大，合同能源管理、PPP、由政府出資、由企業(yè)投資、多方合作，等等，只要有共同意愿，明確各自權(quán)利和義務(wù)，就一定會找到正確的運作模式。
應(yīng)用廣泛待推廣
山東省正在建設(shè)一處占地面積3300平的電子產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，擬采用污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。由于電子產(chǎn)品生產(chǎn)對環(huán)境溫度要求較高，除了員工居住區(qū)、企業(yè)辦公區(qū)，包括所有的生產(chǎn)車間都需要空調(diào)系統(tǒng)。地處城市配套的供熱半徑之外，新上熱電項目受到指標(biāo)的制約，采暖成為開發(fā)區(qū)面臨的一大難題。經(jīng)認(rèn)真調(diào)研，決定利用距離不遠(yuǎn)的污水處理廠達(dá)標(biāo)排放的污水作為熱源，建設(shè)污水源熱泵空調(diào)能量站，順利通過了專家論證。經(jīng)測算，供熱區(qū)域的建筑總面積200萬平方米，每年供熱量80多萬GJ，折合標(biāo)準(zhǔn)煤近3萬噸，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2萬多噸，減排二氧化碳5.4萬噸，解決社會就業(yè)50多人，為開發(fā)區(qū)的后續(xù)發(fā)展提供了保障。
山東東營蝦苗養(yǎng)殖場利用油田排放廢水的余熱，經(jīng)過污水源熱泵供熱，全年水溫恒定，降低供熱成本70%以上，取得了良好的經(jīng)濟效益；
山東省濰坊市在環(huán)保治理中禁止使用燃煤鍋爐后，很多果品和蔬菜烘干企業(yè)紛紛采用蒸汽、天然氣、空氣源熱泵烘干機組，也有多家企業(yè)利用污水源熱泵、水源熱泵烘干機組，經(jīng)過與蒸汽、天然氣、空氣源熱泵等烘干形式的對比，污水源熱泵系統(tǒng)在成本控制方面優(yōu)勢非常明顯。
城市污水處理廠一天的處理量達(dá)幾十萬方、上百萬方，可以作為城市、企業(yè)集中供熱的污水源熱泵能源站。洗浴中心的廢水排放量雖小，但熱量很高，完全可以汲取熱量再次利用，可以大大降低能源消耗、降低使用成本。目前污水源洗浴熱泵發(fā)展較快，成為熱泵利用的一個新領(lǐng)域。
污水的水量有大有小，溫度有高有低，有針對性地進行利用是關(guān)鍵。
解決好防堵、防腐兩個難題
前幾年污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)有多起失敗的案例，主要是沒有解決好防堵、防腐問題，這應(yīng)引起有關(guān)方面的高度重視。污水畢竟是污水，與清潔的地下水、地表水相比，雖然經(jīng)常處理達(dá)標(biāo)排放，但是仍然含有多種溶解物、懸浮物、固體物等等，成分復(fù)雜，化學(xué)特性不穩(wěn)定，與普通水源熱泵相比，污水源熱泵面臨兩個難題：一是防堵問題，二是防腐問題。近年來，企業(yè)和研究機構(gòu)針對這兩個問題進行了深入研究，積累了豐富經(jīng)驗。解決堵塞問題，一是在污水進入換熱器之前，使用篩濾器去除懸浮物質(zhì)。二是選用防止堵塞的蒸發(fā)器，三是在換熱器中設(shè)置自動清洗裝置。解決腐蝕問題，易造成腐蝕的設(shè)備主要是換熱設(shè)備，采用銅鎳合金換熱管合成材料殼體等可以有效解決防腐的問題。同時也需要加強運營期間的維護保養(yǎng)，落實好各項防堵塞、防腐蝕的措施。
解決好防堵、防腐兩大難題，是技術(shù)問題、是經(jīng)驗問題，所以選擇具備一定技術(shù)實力、具備豐富經(jīng)驗的企業(yè)是關(guān)鍵。
隨著環(huán)保力度的加大、減排要求的提高，污水源熱泵的發(fā)展已經(jīng)引起了各方面的高度重視，下步需要政府的引導(dǎo)、政策的扶持、企業(yè)的推動、各方的協(xié)作，污水源熱泵一定會大有可為，大有作為。
