污水源熱泵技術(shù)是一項直接利用污水中的能量進行冬季采暖、夏季空調(diào)，全年生活熱水供應的技術(shù)。該技術(shù)具有明顯的節(jié)能環(huán)保效應并實現(xiàn)了低位能向高位能的轉(zhuǎn)化。本工程是馬來西亞某污水處理廠中采用污水源熱泵技術(shù)實現(xiàn)全年夏季制冷的應用，說明推廣污水源熱泵這個可再生能源應用技術(shù)的廣闊的發(fā)展前景和良好的環(huán)保效應和經(jīng)濟效益。
20世紀80年代以來，美國、日本、挪威等國家相繼建立了一批大型城市二級污水源熱泵系統(tǒng)。大型城市二級污水源熱泵系統(tǒng)在國外已有十幾年的運行歷程，但是利用城市原生污水供冷、供熱，一直是污水源熱泵應用的瓶頸。原生污水水源熱泵系統(tǒng)最關(guān)鍵的問題是污水動態(tài)防阻問題，即阻止原生污水內(nèi)的雜質(zhì)造成系統(tǒng)堵塞。本文論述的污水源熱泵系統(tǒng)解決了污水動態(tài)防阻問題、采用專用污水換熱器以污水中的能量為低位能，通過少量電能輸入，采用污水換熱和熱泵技術(shù)，將污水中不易利用的低位能開發(fā)利用，使其變成可利用的高位能。由于利用了污水低品位熱能，通常情況下，輸入1kW電能可獲得5kW以上的冷量。
2項目簡介
馬來西亞某污水處理廠位于馬來西亞首都吉隆坡、工程設計規(guī)模32.0175萬t/d、為全地下式污水處理廠、污水主體處理工藝采用A2O活性污泥法。污水處理系統(tǒng)的細格柵及旋流沉砂池、調(diào)節(jié)池、A2O生化池、二沉池、鼓風機房、維修車間、生物除臭設備、污水源熱泵等均位于地下。地下構(gòu)筑物上部覆土厚度為1.0m、地面休閑公園即建在該地下式污水處理設施上部、是一個休閑運動兼具的功能性場所、主要有活水公園、文化廣場、體育設施、城市多功能綠地特征區(qū)及主體文化帶等。
馬來西亞吉隆坡屬熱帶雨林氣候、年溫差小、平均氣候在25-28℃之間、為全年制冷地區(qū)、污水廠附屬建筑物如綜合樓、活動中心等公共建筑一年四季需要制冷。本工程擬采用金大地專用污水換熱器，采用污水源熱泵系統(tǒng)、利用該污水處理廠的污水為水廠的綜合樓、車間等提供供冷，總制冷面積約為9770.3平方米?？偫湄摵?200kw、用于滿足上述建筑物全年制冷需求。
3系統(tǒng)設計內(nèi)容
本次設計范圍主要為：熱泵機房污水源熱泵系統(tǒng)工藝管道設計機房內(nèi)污水送、回水工藝管道設計熱泵機房污水源熱泵系統(tǒng)工藝控制方案設計
4原生污水源熱泵系統(tǒng)可靠性論證及系統(tǒng)分析
4.1馬來西亞氣候特征（見表一）
4.2城市污水的主要熱特性
城市污水溫度變化幅度較小，與環(huán)境溫度相比，表現(xiàn)為冬暖夏涼。與河水以及空氣相比較，城市污水溫度在冬季最高，而夏季為最低，可見,在馬來西亞、利用城市污水在夏天為空調(diào)系統(tǒng)提供冷源是個很好的選擇。
4.3工程應用污水源熱泵系統(tǒng)原理及主要設備表
4.3.1污水源熱泵系統(tǒng)原理介紹
由于馬來西亞屬于全年供冷的地區(qū)、系統(tǒng)運行時采用間接式污水源熱泵系統(tǒng)，污水通過專用污水換熱器進行換熱，污水把中介水冷卻后排回到污水管道中，中介水進入熱泵機組將冷量傳遞給末端空調(diào)水系統(tǒng)，達到制冷目的。該系統(tǒng)只利用污水的冷量進行供冷、不改變污水的水質(zhì)、不會影響污水處理廠的污水處理工藝。在整個過程中，機組的能量輸入輸出比最高可達到5，即電機輸入電能是1kcal時，末端系統(tǒng)得到的冷量是5kcal。在整個過程中消耗少量的電能，極大的利用污水中的能量，從而達到節(jié)能目的。
4.3.2污水源熱泵系統(tǒng)主要設備選型（見表二）
4.4污水源熱泵系統(tǒng)專用換熱裝置技術(shù)介紹
該換熱技術(shù)是介于管殼式換熱和板式換熱之間的一種換熱技術(shù)，污水換熱器內(nèi)的流道是單流道，污水進入換熱器后僅走一個流道，因此可形象而簡單地說，該換熱器的每一管程只有一根“管子”，這樣就增大了流道，解決了堵塞問題。特點如下：
（1）采用了單流道，流道增大，以不會出現(xiàn)堵塞為限，是根據(jù)試驗來確定的。事實上，污水進入換熱器之前都是經(jīng)污水泵抽送的，能夠經(jīng)過污水泵的懸浮物就能在換熱器能順暢地通過，一般不再有特大尺寸的雜質(zhì)，基本上都是纖維狀的較小的懸浮物。
（2）由于換熱器的結(jié)構(gòu)特殊，清洗污垢時，污水側(cè)的封板很容易拆卸，比管殼式換熱器沉重的封頭拆卸容易得多。且由于采用了單流道，流道數(shù)量很少，清洗工作量減少，清洗也更容易。
（3）由于采用了單流道，污水與清水采取全逆流結(jié)構(gòu)可有效地提高換熱效率。另外，流道增大以后，污水在換熱器內(nèi)所走的流程長度達數(shù)百米以上，在換熱器長度3-5米的情況下，污水在換熱器內(nèi)來回幾十下，形成折流，有效地提高了換熱效率。
4.5污水源熱泵系統(tǒng)運行經(jīng)濟性分析（見表三、表四）
4.6污水源熱泵系統(tǒng)運行環(huán)保性分析
污水熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用污水作為冷熱源，污水經(jīng)過換熱設備后留下冷量或熱量返回污水干渠，污水與其他系統(tǒng)不接觸，不污染其他設備或系統(tǒng)。這已經(jīng)在國內(nèi)很多項目比如天津公館、北京南站、北京首都機場東污水處理廠、美國費城污水處理廠等項目中得到驗證。在環(huán)境保護方面，該污水處理廠污水源熱泵系統(tǒng)在夏季空調(diào)工況中，空調(diào)廢熱被排放到了污水中，而不是像常規(guī)空調(diào)那樣通過冷卻塔排放到大氣中，可避免“熱島效應”。
5原生污水源熱泵系統(tǒng)典型工程應用介紹
美國費城污水處理廠：美國費城污水處理廠原來采用的供暖方式為用煤氣鍋爐供暖、鍋爐總熱負荷約為220KW?，F(xiàn)在采用污水一體機取代煤氣鍋爐供暖。污水一體機采用費城污水處理廠內(nèi)的污水作為建筑供熱的熱源、利用防阻換熱及熱泵提升作用、達到取代燃煤鍋爐為建筑供暖的目的。
污水一體機供熱供冷技術(shù)主要創(chuàng)新點：1.全自動液體過濾器，解決了傳統(tǒng)城市污水源熱泵系統(tǒng)堵塞問題；2.省去了傳統(tǒng)污水源熱泵系統(tǒng)中的污水源換熱器，占地面積?。?.經(jīng)全自動液體過濾器過濾后的污水直接進入污水源熱泵機組換熱、系統(tǒng)運行易于清洗與維護、效率高、成本低，是值得廣泛推廣的系列化產(chǎn)品。
天津公館：天津公館污水源熱泵空調(diào)工程總建筑面積5.4萬平方米，是目前全國最大、天津市首例應用城市原生污水作為冷熱源的空調(diào)及提供生活熱水的工程，被國家建設部、財政部列為“可再生能源建筑示范項目”。該污水源熱泵供冷供暖及生活熱水技術(shù)滿足國家建筑節(jié)能設計標準，即公共建筑50％，居住建筑65%。系統(tǒng)的投資較其他系統(tǒng)包括燃煤、燃油、燃氣節(jié)省30%左右，而運行費用則節(jié)省30%以上。每年可減少標準煤消耗635噸，減少SO2排放2.8噸，NOx排放5.7噸，粉塵排放1.1噸，固體廢棄物排放80.4噸。此項目不僅具有節(jié)能環(huán)保效益，亦符合生態(tài)建筑的發(fā)展趨勢。
全球未來的能源發(fā)展戰(zhàn)略是節(jié)能和提高能源的有效利用率，由于現(xiàn)有污水源熱泵供熱供冷系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)比較成熟完善、在污水量充足的前提下、原生污水源熱泵系統(tǒng)不僅節(jié)能環(huán)保，而且還具有較好的經(jīng)濟效益。開發(fā)污水中的低位品味能量結(jié)合熱泵技術(shù)供暖供冷，是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能新技術(shù)；是解決能源短缺這個問題的有效途徑！
