原生污水源热泵在北京悦都大酒店中的应用

摘要：在全球能源短缺问题日趋严峻和环境污染日益严重的今天，节能减排已经成为当今时代的主题。同时，由于建筑面积的不断增加，建筑能耗占到了总能耗的很大比例，而供暖制冷的耗能又占到建筑能耗的很大比例。

引言

在全球能源短缺问题日趋严峻和环境污染日益严重的今天，节能减排已经成为当今时代的主题。同时，由于建筑面积的不断增加，建筑能耗占到了总能耗的很大比例，而供暖制冷的耗能又占到建筑能耗的很大比例。针对这一问题，各个地方政府加强了对建筑供暖制冷的要求，低能耗、高效率成为了一大趋势。

能源是人类生存、发展必需的燃料和动力来源，是生产力发展和人类生活水平提高的重要物质保障。我国人均能源相对贫乏，然而作为二十一世纪国民经济的支柱产业的建筑业却是耗能大户，据统计暖通空调用能约占国民经济总能耗的13%以上。因而研究、开发建筑物节能技术及新能源，不仅关系到建筑业能否兴旺发达，也将关系到整个国家民生及社会的可持续发展。建立利用可再生清洁能源的空调供暖模式，对实现能源和环境的协调发展具有重要意义。

原生污水源热泵技术作为可再生能源利用的节能减排技术，不仅受到了设计人员的审视，更引起了政府部门的高度重视，同时原生污水源热泵系统正以其不可替代的优势，成为节能减排领域中增长最快的产业之一。

以城市原生污水作为热泵空调系统的冷热源是一项高效、节能、环保的技术，该技术的突出点在于从根本上解决了换热设备的阻塞及系统稳定换热。北京悦都大酒店是由北京瑞宝利热能科技有限公司设计施工的以原生污水源热泵系统作为采暖制冷设备的工程。现以实际运行(自2006年12月投入使用，运行至今，系统运行稳定，运行效果良好)为例，着重剖析运行参数的特征、运行的效果及投资分析、通过对以上内容的分析和总结可为污水源热泵的推广应用提供实际运行工况数据和可借鉴经验。

工程概况及分析

工程背景

北 北京悦都大酒店建筑面积为15000㎡，原有设备为冷水机组加燃煤锅炉。改造前，设备比较陈旧、效率低，已不能满足正常使用要求。该系统2006年改为城市原生污水源热泵空调系统，冬季供暖制冷、夏季空调及全年生活热水。冬季供暖热负荷为720KW，夏季空调负荷为650KW，生活热水负荷为450KW。室内温度设计冬季22℃，夏季26℃。污水源流量设计为110m³/h，为城市原生污水，含有大量的污杂物，酸碱性约呈中性，污水温度冬季12℃左右，夏季22℃左右。

污水源热泵工艺流程及设计参数

城市原生污水源热泵空调系统由污水循环换热系统、热泵机组、末端循环系统组成。污水循环换热系统由原生污水经一级污水泵加压进入污水防阻机，再经二级污水泵进入污水专用换热器与中介水进行热交换，换热后的污水进入防阻机进行反冲洗，伴随污杂物排入污水干渠下游。换热后的中介水进入热泵机组。

本系统选用1台SL-600M型热泵机组供暖制冷，最高出水温度55℃，制热量为720KW，输出功率为148KW;制冷量为650KW，输出功率为112KW。选用1台SL-400M型热泵机组全年供应生活热水，制热量450KW，输出功率90KW;制冷量400KW，输出功率68KW，设30m³水箱。

系统运行能耗特性及运行费用分析

系统能耗

系统能耗包括两部分，即热泵主机电能耗和辅助性水泵点能耗。设计能耗状况见下表：

运行费用分析

改造前全年费用

冬季采暖运行费用：14 000㎡×24元/平方米=33.6万元

夏季空调运行费用：25.2万(KW·h)×0.8元/(KW·h)=20.16万元

冬夏生活热水费用：2万元/月×12月=24万元

年运行费用总计33.6+20.16+24=77.6万元

年平均每平方米运行费用：77.6万元÷1.4万㎡=55.54元/㎡

改造后全年运行费用

冬季供暖、夏季空调及热水供应共计65万KW·h

运行费用：65万KW·h×0.8元/(KW·h)=52万元

年平均每平方米运行费用52万元÷1.4万㎡=37元/㎡

改造后所节省费用

改造后节省费用77.6万元-52万元=25.76万元，折合年节约为18.4元/㎡

结论

1、 城市原生污水源热泵系统运行效果良好，制热、制冷均能达到室温设计要求。

2、 水源侧运行参数包括污水温度与中介水温度，两者呈对应关系，变化趋势一致。污水水流量及污水温度较稳定。

3、 污水水源热泵系统中，热泵机组能耗约占75%，其它占25%，机组制热系数在4.0，系统制热系数在 3.5左右，空调制冷时分别为5.0，4.0。因此尽管中介水传输热量，能耗效率依然保持较高水平。

4、 污水源热泵系统投资与运行费用相对较低，按当前市场行情，改造投资的回收年限约为6-7年。

污水源热泵的技术性分析

1. 污水源热泵机组可以达到一机两用的效果，即冬季利用污水源热泵采暖，夏季进行制冷。既节约了制冷机组的费用，有节省了锅炉房的占地面积，同时达到了环保。

2. 用于生活采暖和生活水加热等需要的能源消耗，如果依靠直接电热会造成能源再浪费，是不可取的，采用污水源热泵供热和加温才能更有效的利用电能。

3. 使用污水源热泵技术供热采暖对大气及环境无任何污染，而且高效节能，属于绿色环保技术和装置，符合目前我国能源、环保的基本政策，对用户本身也无形中起到自我宣传的作用。

污水源热泵供热的经济性分析

污水源热泵的经济性是由多方面来确定的，它与锅炉房供热相比，显然具有以下特点：

运行附加费较小

运行附加费较小是因为：

1、热泵装置不需要燃料输送费用和保管费、排渣运输费等;

2、检修周期较长，因锅炉设备与高温烟气接触，构件极易受损;而污水源热泵系统只有两个部件运动，磨损少，平时无需任何检修。

3、管理人员与劳动强度均可减少，节省工资开支。

运行直接费用(电费)一般比燃煤锅炉大

运行直接费用(电费)一般比燃煤锅炉大，是污水源热泵的主要开支。

污水源热泵初投资费用常大于锅炉房设备(指单纯为冬季供热而设)

相同容量的制热设备比锅炉设备贵。此外，初投资与装置规模，机房土建规模投资亦有关。

目前，污水源热泵系统目前在我国的大部分城市得到了推广与应用，例如：北京、天津、山西、山东、石家庄、新疆、广西等地。随着整个社会节约能源、环保意识的提高、污水源热泵的应用领域也在不断的扩展。除了在城市公共事业(供暖制冷、制取生活热水)应用外，还在食品、生化、制药工业、种植养殖及农副产品加工储藏领域均得到应用。而社会也在向充分利用各类可再生的低温热源或废热热源，完善和推广热泵技术，为建立节约型社会提供科学的、多元化的发展空间发展。