张伟峰

摘要：对严寒地区污水源热泵供暖系统的应用情况进行深入分析时，从不同角度出发探讨严寒地区污水源热泵供暖系统的具体运行效果。此外，需要分析污水源热泵供暖系统的具体特点，了解当前严寒地区热泵供暖系统在应用过程中的情况，可以对严寒地区污水源热泵供暖系统的发展提供一定参考。

关键词：污水源热泵;供暖系统;运行效果

前言

在严寒地区对污水源热泵供暖系统进行充分应用，可以减少能源消耗，具有较强的节能环保特性。目前，对污水源热泵供暖系统的研究和应用也越来越多。与其他热泵系统相比，污水源热泵系统在运行过程中有一定特殊性，为了充分掌握污水源热泵供暖系统的运行效果，需要了解其运行原理。同时从不同角度出发掌握污水源热泵供暖系统的实际运行效果。

一、污水源热泵供暖系统的特点

污水源热泵供暖系统在运行过程中需要将原生污水作为热源，在冬季可以直接采集污水低品位热能，借助热泵系统消耗部分电能，冬季可以将获取的能量供给室内取暖，在夏季污水源热泵供暖系统可以抽出室内的热量，将其释放到水中，具有空调的作用。污水源热泵供暖系统在运行过程中的主要特点表现在以下方面：第一，具有较强的生态环保效益。污水源热泵系统在应用过程中主要是将各种污水作为冷热源开展能量转换的系统，对污水进行处理以后污水换热器可以留下冷量或者热量返回污水渠道。污水与其他设备之间并不会接触污水，处于密闭循环的状态，不会对生态环境和其他设备、市政水系统产生不良影响。在供热过程中能够节省燃油、燃气、燃煤等锅炉房系统，节省燃烧环节，防止排烟污染。在供暖过程中可以节省冷却水塔，防止冷却噪声与霉菌污染。在运行过程中不会产生任何废气、废水以及废渣等，具有较强的生态环保效益。第二，该系统的节能效果也相对较强。在冬季系统运行过程中，污水温度比环境空气温度更高，可以提高热泵循环的蒸发温度，保证其能效。而夏季水体温度低于环境空气温度，制冷的冷凝温度也相对较低，具有较好的冷却效果。机组效率比较高，在供暖以及制冷过程中使用的电能更低，可以提高能源的综合利用效率。第三，系统的稳定性和可靠性比较强。在污水源热泵机组运行中，水体温度具有较强的稳定性，波动范围比空气波动变化更小，是良好的热泵热源以及空调冷源。污水体温度具有恒定的特性，可以提高污水源热泵机组的稳定性以及可靠性。同时能够提高其整体运行效率。在冬季空气源热泵不存在除霜问题，运维成本更低。第四，污水源热泵机组的功能比较多样。在污水源热泵系统运营过程中可以完成供暖、制冷、供应生活热水等各项功能，实现一机多用的目的。对污水源热泵系统进行安装，可以替换原有的锅炉空调两套系统，利用市政污水达到冬季取供暖、夏季制冷的目的，全年可以实现取热供应生活热水。夏季空调能够提供免费生活热水供应，实现三联供目的。第五，该系统的经济成本相对较低。城市污水源热泵机组的初始投资成本比较低，运行过程中的维护费用也比较低，具有极强的经济优势。在该系统运行过程中经济效益比较显著，污水热泵系统地面积是其他系统面积的50%左右，能够大大节约空间。并且系统可以根据室外温度和室内温度进行自动调节，实现无人看管，能够进行远程联网监控。污水源热泵系统的运行原理比较简单，可靠性更强，维护工作量比较少，后期的运营维护管理费用也相对较低[1]。

二、污水源热泵供暖系统运行效果

（一）系统原理

在对某建筑工程的污水源热泵供暖系统进行应用的过程中，需要设置三个循环，也就是污水循环、中介水循环以及用户侧循环水循环。在整个系统过程中的工作原理包括以下内容：第一，污水循环。城市原生污水需要利用污水泵与壳管式换热器进行换热，将热量传递给中介水之后排出。第二，中介水循环。中介水可以从污水中吸收热量，并利用中介水泵进入到热泵机组中，可以与热泵机组的制冷剂换热进行能量交换，之后回流。第三，用户侧循环水循环。这一阶段的循环主要是将被加热的制冷剂利用电力做功，在热泵中循环之后将热量传递给用户侧循环水。利用分水器可以将其分到末端装置，完成室内供暖。之后再利用集水器回流进入到下一次循环过程中[2]。

（二）运行效果分析

对严寒地区污水源热泵供暖系统的具体运行效果进行分析时，需要从以下角度出发探讨其运行效益：第一，对污水适宜性进行分析。在该系统实际运行过程中，污水温度保持在6.7℃到12.3℃之间，进出口的最小温差为1℃，最大温差为3℃。通常情况下，污水进出口的温差维持在2℃左右。严寒地区的供暖及室外气温变化比较大，污水温度变化波动相对较小，可以在最大程度上降低气候对其产生的不良影响，确保污水的水温稳定可靠，可以将其作为稳定的热源应用。第二，对中介水循环水、供回水温度进行深入分析，发现中介水进出蒸发器以及末端用户循环水进出冷凝器的温度是随着时间变化而变化的，会对热泵机组的瞬时放热量以及吸收热量产生影响。对供暖期间的中介水循环水进出口温度以及温差进行分析，可以发现中介水的供水温度维持在6.1℃到10.1℃之间，平均温度为8.1℃左右，回水温度平均值为6.5℃左右，供回水温差平均值为1.7℃。用户侧循环水的供水溫度维持在46.8℃到49.6℃之间，平均温度为48℃左右，用户侧的回水温度平均值为44℃，供回水的温差平均值为4℃，中间水循环水的供回水温差相对较小。第三，从热泵机组的吸收热负荷、制热负荷以及热泵机组的耗电负荷变化幅度相对较小，整体出趋于稳定状态。但是吸热负荷和制热负荷的变化波动相对较大。在供暖期间热泵机组地平均吸热负荷为479kW、平均制热负荷为708kW、平均耗电为204kW。第四，对热泵机组系统制热性能系数进行分析，可以发现在整个系统运行过程中，热泵机组作为核心设备，机组能效会对系统的能效产生直接影响。因此，需要对机组的实际运行性能进行评价。经过计算可以发现在整个供暖期间的系统性能系数、机组性能系数都有一定变化，其中机组的性能系数平均值为4.7，而系统性能系数平均为2.5。供暖系统的性能系数趋于稳定，说明系统的运行比较可靠稳定。机组性能系数平均值上下波动变化的情况，并且幅度相对较大，说明机组在运行过程中不稳定[3]。

三、结语

总而言之，在此次污水源热泵供暖系统运行过程中，整个供暖季的污水温度波动比较小，整体处于稳定状态，在供暖初期以及供暖末期，污水温度相对较高。整个供暖期的污水进出口温差比较稳定，保持在2℃左右。理想条件下污水源热泵机组的最大利用热负荷为737kW，能够满足除极寒天气之外的供暖需求。因此，在严寒地区可以将污水作为热泵供暖系统的可再生能源进行利用。除此之外，在供暖期间热泵机组地平均吸热负荷与制热负荷分别479kW、708kW，平均耗电负荷为204kW。整个热泵机组在运行期间的能耗水平相对较低。此外，中介水温差以及用户侧循环水温差都比较小。但是在热泵机组运行过程中，机组运行不稳定，可能是清洗污水-中介水换热器过程中，机组启停导致的。利用热水循环泵以及中介水循环泵变频模式可以对整个系统的运行效益进行优化。

参考文献：

[1]刘馨，尹泽开，梁传志，等. 寒冷地区某绿色建筑污水源热泵供暖及实际应用效果研究[J]. 建筑科学，2018，34（08）：13-20.

[2]张晓明，张曦，王若川. 严寒地区污水源热泵系统的节能改造及效果分析[J]. 建筑与预算，2018，000（007）：42-45.

[3]任玉成，聂辉，焦剑，等. 严寒地区某高校公共浴室废水余热回收利用潜力分析[J]. 节能，2019，038（011）：88-90.