污水源熱泵的國內(nèi)外研究應用與進展
1、國外研究應用進展 對城市污水源熱泵節(jié)能裝備的研究,日本、挪威、瑞典及一些其它北歐等供熱發(fā)達國家比較活躍。最早起源于楊圖夫斯基(前蘇聯(lián))等人對河水、污水、海水的利用探討,1978年,楊圖夫斯基等人對熱泵站供熱與熱化電站、區(qū)域鍋爐房集中供熱進行比較,得出熱泵站供熱可節(jié)省燃料20%-30%,并提出利用莫斯科河水作水源熱泵站區(qū)域供熱方案。1981年6月,瑞典在塞勒研究開發(fā)了第一個凈化污水源熱泵系統(tǒng)。自此發(fā)達國家紛紛投入大量的財力和人力進行此項研究,并取得了一定的發(fā)展。 針對污水水質問題,以挪威、瑞典為代表的一些國家,開發(fā)出淋水式污水換熱器污水源熱泵系統(tǒng),典型實例是挪威奧斯陸1980年開始建設利用未處理城市污水作為熱源的熱泵站,1983年投入使用。
奧斯陸利用未經(jīng)處理污水做熱源的熱泵站位于地下污水干渠(新建污水干渠)旁,污水干渠中的污水經(jīng)格柵流入污水泵的吸水池,然后通過縫寬2mm的自動篩濾器,粗粒污水通過排污管排入下水管。水由水泵輸送,經(jīng)粗孔噴嘴均勻淋在板式蒸發(fā)器上,使水成膜狀流動。被冷卻后的水返回下水道中,每臺熱泵有一臺蒸發(fā)器,其淋水量360t/h。每臺板式換熱器設計負荷為1500kW,有80個板組,每個板組為4m2,這些板組分兩層疊置。水的流程為4m。蒸發(fā)器每3-5天用高壓水沖洗,每年有1-2次化學清洗。
瑞典1982年建成了科靈節(jié)能熱泵的污水源熱泵站,使用二級出水,供熱量為39000Kw。目前,瑞典斯德歌爾摩有40%的建筑物采用熱泵技術供熱,其中10%是利用污水處理廠的出水。
日本也是利用城市污水低溫熱能很早的國家之一,開發(fā)出殼管式污水源熱泵系統(tǒng),東京政府從1987年開始啟動城市污水熱能回收項目,現(xiàn)有12個熱泵系統(tǒng)在運行,四套設備使用污水泵站的未處理城市污水作為熱源(實際為一級出水),另外八套設備使用二級或三級出水。
俄羅斯莫斯科市烏赫托姆斯基小區(qū)也建有用處理后的城市污水作為低溫熱源向生活小區(qū)供熱的熱泵系統(tǒng)。
國內(nèi)研究應用進展 國內(nèi)應用較早、較為突出的是北京高碑店污水處理廠的二級出水。2000年,北京市排水集團在高碑店污水處理廠開發(fā)了污水源熱泵實驗工程,空調(diào)建筑面積900m2,這是我國最早的城市污水源熱泵系統(tǒng)。近幾年,北京工業(yè)大學以高碑店為實驗對象,針對污水的水質特點專門設計了污水換熱器,該污水換熱器屬浸沒式,但制冷劑與污水直接換熱,無中介系統(tǒng)。經(jīng)過實驗探討,分析了污水低位能源開發(fā)利用的可行性及運行過程中的能效狀況。在此基礎上,比較了利用污水源與其他能源的技術經(jīng)濟,論證了污水源的實用性和應用前景。
污水源利用的系統(tǒng)形式(包括間接利用、直接利用)、污水源的節(jié)能性、環(huán)保性、經(jīng)濟性做了深入探討,調(diào)查了我國可利用污水源熱能的分布情況。 哈爾濱工業(yè)大學以試點工程為實例,針對污水中大尺度雜物問題,研究開發(fā)了污水冷熱源的應用工藝與裝置,對殼管式污水源熱泵系統(tǒng)做了深入的理論研究與實驗、應用設計。