污水源热泵空调节能技术应用的研究

污水源热泵空调节能技术应用的研究

刘姝玮

中核新能核工业工程有限责任公司山西太原030000

摘要：当前随着社会经济的不断发展，城市化的进程逐渐加快，城市环境污染现象逐渐加重，人们也逐渐意识到环境保护的重要性。为了遵循“节能减排”的环保理念，通过对各种应用设备进行改进和更新，减少环境污染，利用污水源热泵空调节能系统代替传统的锅炉和冷却塔，能够有效节约资源，提高系统的应用效能。本文将从污水源热泵空调节能技术的应用方面进行分析，提出相应的措施。

关键词：污水源热泵；空调节能技术；应用

污水源热泵空调技术的节能减排效果十分显著，是一项发展前景十分广阔的技术。主要是将城市中的污水作为存储能量的热水源，通过热泵机组系统内部的物态循环，从而实现制冷制热的效果，这样能够减少电能的消耗，能够实现节能减排的效果。污水源热泵技术的应用关键是防污染、防堵塞，能够保证在全时段中对能源的充分利用，而且该种装备能够保证在电力应用的高峰阶段内，减少对电力的消耗，保证系统的正常运行，产生一定的经济效益。

一、污水源热泵的应用原理

污水源热泵的应用原理是借助污水源热泵系统，能够在冬季将存入的热能用于供暖系统中，在夏季将室内的热量存入到水中，可以降低室内的温度，也就达到制冷的效果，降低室内的温度。其中能量的流动主要是在热泵机组系统中进行热量的传输，所消耗的能量会起到高温高压的状态，能够吸收热源中的热能。污水源热泵系统主要是由水源管道系统、热泵系统等相关系统组成，而且该种系统的应用主要分为直接利用和间接利用两种，直接利用的方式是将热量直接输送到采暖的空调中，间接利用是将污水在经过热交换之后，再将热量进行回收。在我国的北方地区，城市污水是重要的资源，一年四季的温度也是恒定的，在冬季，污水温度相对比环境温度高，在夏季，污水温度比环境温度低，污水源所具备的特性被应用到热泵空调系统中，能够实现环保节能的效果，保证空调系统的运行效率。

二、污水源热泵技术的应用特点

污水源热泵技术利用了城市中的废热，通过能量之间的转化提供冷热能源，实现供暖空调系统。（1）具有很大的环保作用，污水能够始终处于一个密闭的环境中循环，不会污染到环境和一些水系统，能够在换热设备中留下冷量，在供热的过程中，还会省去燃煤和燃气等的过程中，节约了能源，同时也避免了环境污染，也不会产生任何的废气和废渣。（2）运行稳定，水体的温度是恒定的，波动的范围也相对较小，能够成为很好的热源和冷源，由于该种特性保证水源热泵机运行的稳定和安全，也能够充分保证系统运行的高效性和经济性。（3）具备高效节能的特点，在冬季，水体温度高于环境温度，热泵蒸发的温度就会提高，在夏季，水体温度低于环境温度，制冷温度就会降低，冷却的效果也会增强，能源的利用效率也会相应提高。

三、污水源热泵技术的研究

污水源热泵技术能够实现对污水的预处理，避免用电阶段造成的各种副作用。当前在市场上应用到的污水源热泵设备较大，电力资源高，能耗也相对较大，对于污水热泵技术的研究，能够降低空调系统对电力资源的依赖，而且系统的结构相对比较简单，经济效益也是比较明显，而且设备的有效系统也在显著提升。污水源热泵技术的研究，会使能量的输入和输出比控制在1：4的范围内，会比平常的污水源热泵高出300-600千瓦的热量，能够有效降低空调对城市电能的依赖，污水源热泵的开发和研究，能够促进节约型社会的发展，促进我国环境的保护，实现社会的可持续发展。如果从热力学的角度进行分析，中介煤质的存在，会增加传热的阻力，能量在传输过程中的质量也就会降低，整个热泵系统的制热效率也就相应降低，直接污水源热泵系统的形式得到简化，调试和调节操作都相对比较简单，在运行管理方面也是方便，直接污水源热泵系统属于水切换式系统，直接系统的结构比较简单，也会是未来的一种主流系统形式，目前的采用的是二级污水源作为冷热源的热泵空调系统，采用的是直接换热系统，其中水质较差的城市采用的是间接形式，能够减少对空调机组的腐蚀。

1.水系统的设计

水系统的设计需要有两个系统，污水流量是污水处理厂的处理量，污水进出的流量控制在1.12m/s，为了能够保证污水供应的均匀，需要将进水管进行调整，分两路对称设计，通过对水力的计算调整进水口的孔径，要保证进水口流量的相同，充分保证均匀换热，其中的出水管道需要设计在换热池液位高度以上的部位。二次换水的系统是闭式系统，在换热池中通过间接换热之后，能够作为冷热源进行供应，循环水泵会在各冷热源机房内，能够尽量保证二次换热器流量的相同，还需要在换热器旁设置过滤器和温度计，能够及时进行检查，了解水温状况。

2.曝气系统的设计

在换热池中，曝气系统的设计主要是为了强化换热，加大对流换热的系数，通过在换热池中增设一套曝气系统，促进换热池中的水流能够加速流动，也会更快增强换热的效果。需要在换热池旁边设置一个风机，根据风机的大小和相对位置，需要在中间部位安装一个风机，能够从风道处将风引入到换热池中。对于该系统的建立，需要利用CFD模型进行模拟分析，其中气泡的粒径换热效果越好，污水的流速就会相应加快，曝气量能够充分保证经济性，将其应用到实际工程施工中，能够充分保证水流速度。由于在气体的输送过程中，会由于输送的阻力导致空气送出的流量大，下游的流量小，为了保证均匀性，就需要增大空气孔之间的距离，减少送气的密集性。如下图1是CFD污水处理模型。

图1CFD污水处理模型

四、污水源热泵技术的发展

污水源热泵技术的发展和应用需要结合实际的地埋管和地热能源的联合供能，要能够充分利用各种免费的能源，能够实现高效、节能、环保的供能发展形式。污水池换热能够增加一次换热使污水能够停留在换热池中，日后的维护工作需要在换热池中完成，也就会避免污水进入到热泵机组中，避免了安全卫生隐患，能够实现高效的供能系统。当前电器的过度使用，导致对电能源的依赖性过大，造成电力能源的过度使用，会增加电能的高负荷，造成一系列不安全因素的发生。污水源热泵技术的应用，能够减少能源的消耗，而且有着很大的节能优势，也会有广阔的应用空间和发展前景。污水源热泵技术的投资成本低，运行费用低具有很大的经济效益，能够取得较大的经济效益和运营效果，污水热泵系统能够根据外界的环境温度进行自动调节，实现联网监控，污水源热泵系统的原理简单，可靠性较强，不存在对设备的维护问题。

结语

综上所述，污水源热泵空调技术具有节能减排的效果，而且热泵技术的可靠性高，系统设备原理简单，应用的前景广阔，能够减少用电高峰期存在的负荷多大的情况，是当前节能减排体系中较好的一项技术。而且系统的稳定会跟随外界环境的变化，对水温进行调节，能够实现对污水源的二次处理和回收利用，达到节能减排的效果。

参考文献

[1]刘伟.地源热泵空调节能诊断系统研究与开发[D].山东大学，2016.

[2]陈国庆.污水源热泵空调节能技术应用的研究[J].电子世界，2012（05）：105-108.