污水源热泵系统火用分析..docVIP

污水源热泵系统研究现状及其火用分析 陈鹏飞 哈尔滨工业大学市政环境工程学院 摘要： 污水源热泵系统较经济、环保，且技术性较强。本文首先对其在国内外发展给出了简单介绍，然后分析了目前该系统的主要问题，即污垢引起的一系列问题和蒸发器和散热器的特殊设计。接着简单介绍相应解决方法，最后对污水源热泵系统在热泵及制冷工况下的各个设备的进行火用分析，给出各个设备的火用损失及整个热泵机组的火用效率计算公式。并进行实例计算，得出火用效率随着污水温度的变化的规律。 关键词：污水源热泵，污垢， 火用分析，火用效率 Abstract: urban sewage source heat pump system is an economical, environmentally friendly, and more technical system. Firstly, its domestic?and?overseas development are given a brief introduction, and then analyzes the main problems of the system, namely a series of problems caused by dirt and special design of the evaporator and the radiator. Then a brief appropriate solution, and finally to the water source heat pump system in the conduct of each fire pump and refrigeration equipment with conditions analyzed, each device fire with fire damage and the entire heat pump units with efficiency calculation formula. And examples of calculated the exergy efficiency law sewage temperature changes over time. Keywords: urban sewage source heat pump, fouling, exergy analysis , exergy efficiency 0 引言 利用城市污水这一可再生能源实现建筑物供热空调，对促进建筑 能源和环境三者间的和谐发展将产生深远的影响。我国每年污水排放量为464×108m3/a，可利用的热量可供采暖空调面积为5亿m2以上。以黑龙江省为例，2000年全年污水排放量为1114×108m3/a,若考虑70%可用，可利用的热量可供暖面积为1100万m2。城市污水的最大特点是冬暖夏凉，冬季温度一般在13℃左右，夏季温度稳定在22℃左右,而且一年之内，一天之内的水温相对稳定，水量也相对稳定。城市污水水量巨大，分布广泛，热能潜力巨大。中国是个严重缺水的国家，因此污水的回收再利用越来越受到关注, 并且在很多城市已经有实际工程运用了。 污水源冷热水机组就是以城市污水作为冬季供热的热源，通过电驱动的压缩机把污水的低温热能转变为更高品位的热能供给用户。夏季时作为制冷的冷源,通过制冷循环制取低温以满足用户制冷空调的需求。这种装置既可用作供热采暖设备，又可用作制冷降温设备，从而实现一机两用。 1国内外研究及发展现状 受能源危机的影响，20 世纪 70 年代以来，世界各国对热泵的研究工作十分重视，并且取得了显著进展。对城市污水源热泵（urban sewage source heat pump，USSHP）空调系统的研究，日本、挪威、瑞典及其他一些北欧供热发达国家起步很早，但由于城市污水水质的特殊性，一直以来进展缓慢。杨图夫斯基等人于 1978 年首次对河水、污水、海水的热能利用进行了研究探讨，认为热泵站供热可比热化电站、区域锅炉房集中供热节省燃料 20%～30%，提出利用莫斯科河水作为热泵热源进行区域供热的方案，并从宏观角度分析了城市污水源热泵系统应用的价值与前景，引起了各供热发达国家的重视，挪威、瑞典、日本等国于 20 世纪 80 年代初期开始了相关的应用研究与实践。20 世纪 80 年代初在瑞典、挪威等北欧国家建造的一些以污水为低温热源的大型热泵站相继投入运行。 目前，瑞典斯德哥尔摩 40%的建筑物采用热泵技术供热，其中 10%是利用污水处理厂的二级出水。挪威奥斯陆 1980 年开始建设利用城市污水干管的污水作为低温热源的热泵站，第一台热泵机组已在 1983 年投入使用。塞勒利用处理后的污水作为低温热