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未来污水源热泵系统应用前景

未来污水源热泵系统应用前景
污水源热泵系统是我国当前各类热泵技术中发展和应用前景最被看好的一种。其原理十分简单，通过中介水和污水专用的换热器从污水中换取热量，带有热量的中介水进入蒸发器后，热量被制冷剂吸收，中介水通过循环泵动力在蒸发器和换热器之间循环。 
    比较而言，污水源热泵系统可以利用更少的电能，从污水中获得更多能量，然后供给用户制冷及采暖。同时，污水源空调系统在夏季的使用过程中由于不用设置冷却塔，不仅减少了相当一部分的运行能耗，更消除了冷却塔在使用过程中对环境造成的不良影响。这方面在其冬季的使用过程中表现得更为明显，由于没有传统空调系统中为建筑供热所配置的锅炉，污水源热泵系统能避免造成大气严重污染的烟气排放。由此看，传统的供冷和供热方案效率低、运行能耗费用高，而污水源热泵系统不论从供热供冷的效率，还是从未来的能源费用来看，都具有明显优势。 
    污水作为这类热泵系统冷热源的关键，在这里被定义为工业废水与生活污水的总和。虽然，污水在普通人看来是一种“利用意义不大的脏水”，但是在专家眼中，它却是一种“宝贝”、一种城市中非常难得的可再生性清洁能源。 
    据介绍，使用原生污水（市政干渠污水）与污水处理厂的二级出水作为冷热源时，有以下特点：第一，城市污水量占城市供水量的80%%以上，数量可观。第二，城市污水水温相对较高且随季节变化幅度较小，通常在10℃以内，具有冬暖夏凉的特性；温度全年浮动在10℃~25℃之间，适合暖通空调系统冬夏两用；供暖时水温较地下水温高3℃~5℃，制冷时较空气温度低10℃~15℃。第三，城市污水热能分布与人口及城市工业化程度基本成正比，将城市污水作为一种新能源，在优化能源结构的同时，还能有效缓解能源缺乏及分布不均匀的问题。第四，污水作为一种载热水体，其热容量大，相对空气源、土壤源而言，换热设备具有更高的传热系数，使得热泵系统运行效率提升。第五，城市污水较空气源、地下水源、土壤源以及其他离建筑物较远的冷热源更具经济价值，体现为系统的初投资相对较低，即便与常规冷热源系统相比，初投资也要低很多。第六，污水源热泵系统可以最大程度地避免集中空调内“致命杀手”——军团菌的存在。污水源空调没有冷却水（冷却塔）系统，有效地减少了这种病菌的传播区域和途径。 
    如今，可持续发展已渐渐成为热门话题，环境因素作为可持续发展的三要素之一，自然引起了各方的密切关注。可持续发展意味着合理的维护和使用，意味着在发展计划和政策中纳入对环境的关注和考虑。正是由于这种观念逐步取得人们共识，污水源热泵系统得到了业内外的认可，并有了进一步向纵深发展的可能。 
    中国制冷空调工业协会、北京中冷通质量认证中心有限公司副总经理郭勇认为，用热泵系统回收城市污水中的热能，既开发了一种清洁能源，同时又降低了城市废热的排放、保护了环境，污水源热泵系统理应有着广阔的应用前景。他的观点得到了中国建筑学会暖通空调分会名誉理事长吴元炜等诸多资深人士的赞同，不过他们纷纷表示，从目前来看，污水源热泵系统仍然有包括清洁技术和系统形式的选择、污水源水温和流量以及其保证性和经济性等问题亟待解决，这些技术门槛将直接影响到污水源热泵系统未来在中国的应用和发展。 
    在污水源热泵系统中，与污水直接接触的换热器因为水质所造成的堵塞、腐蚀以及结垢问题显得尤为突出。以结垢问题为例，据调查，目前在国内所有的污水源系统项目中，90%%以上的换热设备都存在不同程度的污垢问题。污垢使传热热阻增加，不仅恶化了换热器的传热性能，而且垢层的增厚使流通面积减小，在流量维持恒定的情况下，导致平均流速的上升。同时，污垢还使得流道表面变得粗糙，增大了摩擦系数和局部阻力系数，引起整个换热器的流动阻力压降增大，并造成机组消耗的功率增加。因此，在污水源热泵系统中换热器的设计和使用中，如何防垢、抑垢、除垢是非常重要而关键的课题。 
    专家认为，杂质含量多，考虑到污水换热器的腐蚀、结垢等多方面的因素，以采用耐腐蚀、寿命长、易清洗的塑料类污水换热器为佳；对于采用污水处理厂二级出水或再生水的污水源热泵系统，则可采用再生水用做冷却水的水质标准。如果再生水达到了相应的水质标准，可采用金属换热器，否则可采用非金属类污水换热器。 
    企业和大专院校也纷纷为解决这项难题提供思路。哈尔滨工业大学、北京工业大学等高校不久前相继公布了关于解决污水换热器材料革新的研究成果；上海富田空调冷冻设备有限公司对换热器内部进行了纳米涂层处理，避免了污染及对换热器的腐蚀，取得了不错的效果。 
    污水源热泵系统在技术日益完善的今天，前景显得无比光明，但其依旧难以“脱俗”。如何使之发挥出应有功效，避开各种“为了用而用”等形式主义的出现，是很多人士关注而担忧的焦点。据记者了解，2008年北京奥运会某项目曾选取污水源热泵系统为之配套，看似这是倡导节能、力求环保的“典型”，不过很多业内专家却私下表态，批评“这种选择费力不讨好”。 
    “那个位于清河的污水厂离项目那么远，热泵节省的那些能耗早就搭在水体长距离传输上了，这种‘走形式’的做法今后一定要避免。”一位不愿意透露姓名的人士表示。
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