天津某研究所污水源热泵工程方案书

世界首创技术水平国际领先天津市园艺工程研究所污水源热泵工程方案书天津市金大地能源工程技术有限公司2011年7月地址：天津市河西区环湖南路9号9门（邮编300060）电话：[phone]公司网址：传真：[phone]电子信箱：[e-mail]联系人：刘兴泽13072213011天津市园艺工程研究所污水源热泵工程方案书天津市金大地能源工程技术有限公司1目录一、污水源热泵方案设计……………………………………………2二、技术参数设计………………………………………………………3三、运行参数与工艺流程………………………………………………4四、主要设备选型………………………………………………………5五、污水源热泵投资及运行费用估算…………………………………6六、污水源热泵的优势………………………………………………7七、污水源热泵的应用情况…………………………………………8八、技术及原理概要…………………………………………………11九、质量服务体系………………………………………………………19一、污水源热泵方案设计天津市园艺工程研究所污水源热泵工程方案书天津市金大地能源工程技术有限公司2（一）项目概况本工程为天津某研究所,建筑面积为4000㎡。采用风机盘管和散热器作为空调系统的末端装置，拟采用污水源热泵作为空调系统的热源。用以满足该建筑夏季制冷、冬季采暖的需求。表1.建筑面积及冷负荷、热负荷项目经济技术指标名称面积（m2）热指标(w/m2)热负荷（kw）冷指标(w/m2)冷负荷（kw）住宅楼400070280260合计400070280260备注：设计总制热量为280kw。设计总制冷量为260kw。根据本项目的冷、热负荷，为节省该项目的初投资，建议使用一套污水源热泵系统，解决建筑的采暖、空调。（二）项目资源状况本方案利用王顶堤复康路污水干渠中原生污水作为冷、热源，采用热泵技术供热、空调。（三）总体建设方案为节省该项目供暖、空调系统的一次性投资、便于管理等，建设一个污水源热泵机房，满足建筑供热、空调需求。按单项建设分为：（1）污水的取水和排水系统工程建设。（2）水泵、换热器、热泵机组购置及安装，按工程需求量。天津市园艺工程研究所污水源热泵工程方案书天津市金大地能源工程技术有限公司3（3）热泵机房管线等安装建设。（4）热泵站低压配电控制系统建设。（四）此方案优点：（1）降低初投资；节省运行费用；（2）集中控制、集中管理。（五）方案要点（1）污水输送管道敷设可以采用开挖式，也可以采用非开挖式。（2）热泵机组的选型按设计冷、热负荷为依据。（六）空调设计依据GB50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ242-82《采暖与卫生工程施工及验收规范》二、技术参数设计（一）污水数据（常规数据）（1）冬季水温：10-16℃；（2）夏季水温：22-24℃；（3）污水水质：PH≈７；（4）设计污水温差冬季3℃、夏季5℃。三、运行参数与工艺流程1、运行参数：天津市园艺工程研究所污水源热泵工程方案书天津市金大地能源工程技术有限公司4表2.系统运行参数名称夏季空调，系统制冷冬季采暖，系统制热污水循环24℃进水，29℃出水，温差5℃，水量53.8m3/h10℃进水，7℃出水，温差3℃，水量60.34m3/h中介循环27℃进水，32℃出水，温差5℃，水量53.8m3/h4℃进水，7℃出水，温差3℃，水量60.34m3/h末端循环7℃供水，12℃回水，温差5℃，水量44.8m3/h45℃供水，40℃回水，温差5℃，水量48.3m3/h2、工艺流程：采用闭式污水源热泵系统，污水先将热量或冷量传递给清洁水（起中介导热作用，又称中介水），中介水再进入热泵机组进行冷热量转换。全系统分为三个子系统：（1）污水开式子系统、（2）中介水闭式子系统、（3）末端循环水子系统。污水源热泵工艺流程图末端泵中介泵末端设备一级污水泵取水井污水换热器热泵机组污水干渠防阻机二级污水泵3、主要设备：1．热泵机组2.污水换热器3.污水泵4.中介泵5.末端泵6.防阻机四、主要设备选型天津市园艺工程研究所污水源热泵工程方案书天津市金大地能源工程技术有限公司5该污水热泵系统主要设备及其选型见下表。表3.系统主要设备及其选型表序号设备名称型号及规格性能数量备注1热泵机组单台制热量：170kW制热功率：38kW单台制冷量：150kW制冷功率：29kW2台非标内切型2污水换热器单台换热面积130m2单台换热量340kw1组专用01型3一级污水泵单台流量38m3/h，扬程22米，功率4kw350ZJWQ38-22-4两用一备4中介水循环泵单台流量38m3/h，扬程24米,功率4kw3台两用一备5末端循环水泵单台流量25m3/h，扬程35米，功率5.5kw3台两用一备6定压补水装置单台流量2m3/h，扬程21米，功率0.75kw1个7软化水箱V=1m31个8高位水箱V=0.5m31个9快速除污器处理水量50m3/h1个DN5010快速除污器处理水量50m3/h1个DN5011机房安装（管路、辅材、阀门、保温等）1套12电控柜及电缆的供货与安装1套污水源热泵机房配电量105kw。五、污水源热泵投资及运行费用估算一、污水源热泵系统初投资估算：天津市园艺工程研究所污水源热泵工程方案书天津市金大地能源工程技术有限公司61、热泵机组2台（非标内切型板式）………………………………20.4万元2、专用污水换热器1组……………………………………………15万元3、辅助设备（水泵、水箱、软水器等）…………………………5万元4、管材、阀门、配电等……………………………………………7万元5、机房系统安装……………………………………………………5万元总计52.4万元注：1、冷、热负荷为原设计说明中的数值，如实际发生变化，投资也相应变化。2、本报价中不含室外管网。3、本套系统要改为地源热泵，按每口井120米计算，每延米取热40Kw需要打井58眼，采用双U型高密度PE管，间距4.5米。打井及外管网费用约40万。二、污水源热泵年运行费用估算：表4.系统运行参数值项目标准项目标准制冷周期100天/年供暖周期120天/年日开机时间供暖24小时电价0.70元/度制冷12小时平均负荷系数冬季0.6；夏季0.95调节系数0.6天津市园艺工程研究所污水源热泵工程方案书天津市金大地能源工程技术有限公司7（1）城市污水热泵系统运行费用为电费。年运行费用如下表。表5.污水源热泵年运行费用表(单位:人民币万元)单项计算公式总计（万元）年供暖费用(制热功率+附属设备功率)×负荷系数×调节系数×日运行小时数×年运行天数×电价105kw×0.6×0.6×24小时×120天×0.70元/度7.62（万元）（19.05元/㎡）年制冷费用(制冷功率+附属设备功率)×附属设备系数×负荷系数×调节系数×日运行小时数×年运行天数×电价87kw×0.95×0.6×12小时×100天×0.70元/度4.17（万元）（10.41元/㎡）六、污水源热泵的优势1、城市污水源热泵空调技术能实现冬季供暖、夏季空调、全年生活热水供应（很廉价的热水供应方案）、夏季部分免费生活热水供应。城市污水热泵空调是一项高新技术，具有节能、环保及经济效益，符合经济与社会的可持续性发展战略。2、城市污水源热泵机组以污水为冷热源，冬季采集来自污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能（1份），将所取得的能量（大于4份）供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。它有以下特点：（1）环保效益显著城市污水源热泵是利用了污水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。（2）高效节能冬季，污水温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季污水温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。天津市园艺工程研究所污水源热泵工程方案书天津市金大地能源工程技术有限公司8（3）运行稳定可靠污水的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。（4）一机多用，应用范围广此热泵系统可供暖、空调，生活热水供应（夏季免费）等。一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。天津市园艺工程研究所污水源热泵工程方案书天津市金大地能源工程技术有限公司9七、污水热泵的应用情况（一）应用情况本污水热泵供暖空调技术为一项新技术，目前建设投运的工程情况如下：北京首都机场东污水厂本项目为首都机场扩建工程中水回用系统供暖工程，供暖空调面积为8000m2采用节能环保的污水源中央空调系统。工程比传统集中供热加单冷机空调系统，初投资费用减少32%，运行费用减少35%，节能效果明显。西青污水处理厂本项目采用污水热泵系统实现5000m2办公建筑的冬季供暖和夏季制冷。比传统供热空调方式初投资费用减少25%，节能效果明显。空港污水处理厂本工程为天津空港物流加工区污水处理厂污水源热泵中央空调系统工程。天津空港物流加工区污水处理厂一期工程日处理能力15万吨，利用原生污水梯度温差建设原生污水热泵机站一座，满足综合楼及厂区建筑物6000平米的空调和采暖需求。节能效果明显。天津市园艺工程研究所污水源热泵工程方案书天津市金大地能源工程技术有限公司10北京弘利苑大厦城市原生污水源热泵系统工程，是哈工大担任工程设计和技术总负责，采用自主研发的第三代专利技术产品。该工程于2006年投运。建筑面积15000㎡，热泵系统装机容量1350KW。该工程运行效果良好，取得了可观的环保与经济效益（北京市对热泵技术应用的扶持政策较为完善其中可再生能源的利用补贴较高，本工程得到了政府补贴款50元∕㎡）。哈尔滨望江宾馆原生污水源热泵系统工程是本课题研发组担任工程设计和技术总负责，采用自主研发的第一代专利技术与产品（能量采集装置A型）实现的第一个试点工程。该工程于2003年投运，建筑面积16000㎡，热泵系统装机容量1500kW。原燃煤年供暖空调费用61元/平方米，现费用41元/平方米，节省运行费用30%以上该工程运行效果良好，年节省运行费用80万元。哈尔滨太古商城原生污水源热泵空调工程是本课题研发组进一步利用第二代专利技术与产品（能量采集装置B型）实施的第二个大型的试点工程。该工程于2004年投运，建筑面积34000m2，热泵系统装机容量1800kW。该工程运行效果良好，年节省运行费用90万元。北京悦都大酒店城市原生污水源热泵系统工程，是哈工大担任工程设计和技术总负责，采用自主研发的第三代专利技术产品。该工程于2006年投运。建筑面积15000㎡，热泵系统装机容量1350KW。该工程运行效果良好，取得了可观的环保与经济效益（北京市对热泵技术应用的扶持政天津市园艺工程研究所污水源热泵工程方案书天津市金大地能源工程技术有限公司11策较为完善其中可再生能源的利用补贴较高，本工程得到了政府补贴款50元∕㎡）。北京南站北京南站位于北京市南二环右安门东滨河路以南，建筑面积约为25万平米，其中17万平米采用原生污水源热泵空调系统。北京南站是国家重点建设项目，建设规模大，建设周期短、要求高、社会影响大。天津公馆该工程建筑面积5.4万㎡，位于天津市解放南路与绍兴道交口。主要功能为商业、办公、住宅。是目前天津市首例应用城市原生污水作为冷热源的空调工程。八、技术及原理概要（一）热泵空调系统的原理各类可再生性低位清洁能源利用是通过热泵技术实现的。热泵空调技术是根据逆卡诺循环原理，将低温热源（如城市污水、各种废水、地下水等）中的低品位热能进行回收，转换为高品位热能的一种节能与环保性技术，利用这项技术的逆过程同时还可以达到