污水源热泵技术是一项直接利用污水中的能量进行冬季采暖、夏季空调，全年生活热水供应的技术。该技术具有明显的节能环保效应并实现了低位能向高位能的转化。本工程是马来西亚某污水处理厂中采用污水源热泵技术实现全年夏季制冷的应用，说明推广污水源热泵这个可再生能源应用技术的广阔的发展前景和良好的环保效应和经济效益。

20世纪80年代以来，美国、日本、挪威等国家相继建立了一批大型城市二级污水源热泵系统。大型城市二级污水源热泵系统在国外已有十几年的运行历程，但是利用城市原生污水供冷、供热，一直是污水源热泵应用的瓶颈。原生污水水源热泵系统最关键的问题是污水动态防阻问题，即阻止原生污水内的杂质造成系统堵塞。本文论述的污水源热泵系统解决了污水动态防阻问题、采用专用污水换热器以污水中的能量为低位能，通过少量电能输入，采用污水换热和热泵技术，将污水中不易利用的低位能开发利用，使其变成可利用的高位能。由于利用了污水低品位热能，通常情况下，输入1kW电能可获得5kW以上的冷量。

2项目简介

马来西亚某污水处理厂位于马来西亚首都吉隆坡、工程设计规模32.0175万t/d、为全地下式污水处理厂、污水主体处理工艺采用A2O活性污泥法。污水处理系统的细格栅及旋流沉砂池、调节池、A2O生化池、二沉池、鼓风机房、维修车间、生物除臭设备、污水源热泵等均位于地下。地下构筑物上部覆土厚度为1.0m、地面休闲公园即建在该地下式污水处理设施上部、是一个休闲运动兼具的功能性场所、主要有活水公园、文化广场、体育设施、城市多功能绿地特征区及主体文化带等。

马来西亚吉隆坡属热带雨林气候、年温差小、平均气候在25-28℃之间、为全年制冷地区、污水厂附属建筑物如综合楼、活动中心等公共建筑一年四季需要制冷。本工程拟采用金大地专用污水换热器，采用污水源热泵系统、利用该污水处理厂的污水为水厂的综合楼、车间等提供供冷，总制冷面积约为9770.3平方米。总冷负荷1200kw、用于满足上述建筑物全年制冷需求。

3系统设计内容

本次设计范围主要为：热泵机房污水源热泵系统工艺管道设计机房内污水送、回水工艺管道设计热泵机房污水源热泵系统工艺控制方案设计

4原生污水源热泵系统可靠性论证及系统分析

4.1马来西亚气候特征（见表一）

4.2城市污水的主要热特性

城市污水温度变化幅度较小，与环境温度相比，表现为冬暖夏凉。与河水以及空气相比较，城市污水温度在冬季最高，而夏季为最低，可见,在马来西亚、利用城市污水在夏天为空调系统提供冷源是个很好的选择。

4.3工程应用污水源热泵系统原理及主要设备表

4.3.1污水源热泵系统原理介绍

由于马来西亚属于全年供冷的地区、系统运行时采用间接式污水源热泵系统，污水通过专用污水换热器进行换热，污水把中介水冷却后排回到污水管道中，中介水进入热泵机组将冷量传递给末端空调水系统，达到制冷目的。该系统只利用污水的冷量进行供冷、不改变污水的水质、不会影响污水处理厂的污水处理工艺。在整个过程中，机组的能量输入输出比最高可达到5，即电机输入电能是1kcal时，末端系统得到的冷量是5kcal。在整个过程中消耗少量的电能，极大的利用污水中的能量，从而达到节能目的。

4.3.2污水源热泵系统主要设备选型（见表二）

4.4污水源热泵系统专用换热装置技术介绍

该换热技术是介于管壳式换热和板式换热之间的一种换热技术，污水换热器内的流道是单流道，污水进入换热器后仅走一个流道，因此可形象而简单地说，该换热器的每一管程只有一根“管子”，这样就增大了流道，解决了堵塞问题。特点如下：
（1）采用了单流道，流道增大，以不会出现堵塞为限，是根据试验来确定的。事实上，污水进入换热器之前都是经污水泵抽送的，能够经过污水泵的悬浮物就能在换热器能顺畅地通过，一般不再有特大尺寸的杂质，基本上都是纤维状的较小的悬浮物。
（2）由于换热器的结构特殊，清洗污垢时，污水侧的封板很容易拆卸，比管壳式换热器沉重的封头拆卸容易得多。且由于采用了单流道，流道数量很少，清洗工作量减少，清洗也更容易。
（3）由于采用了单流道，污水与清水采取全逆流结构可有效地提高换热效率。另外，流道增大以后，污水在换热器内所走的流程长度达数百米以上，在换热器长度3-5米的情况下，污水在换热器内来回几十下，形成折流，有效地提高了换热效率。

4.5污水源热泵系统运行经济性分析（见表三、表四）

4.6污水源热泵系统运行环保性分析

污水热泵空调系统利用污水作为冷热源，污水经过换热设备后留下冷量或热量返回污水干渠，污水与其他系统不接触，不污染其他设备或系统。这已经在国内很多项目比如天津公馆、北京南站、北京首都机场东污水处理厂、美国费城污水处理厂等项目中得到验证。在环境保护方面，该污水处理厂污水源热泵系统在夏季空调工况中，空调废热被排放到了污水中，而不是像常规空调那样通过冷却塔排放到大气中，可避免“热岛效应”。

5原生污水源热泵系统典型工程应用介绍

美国费城污水处理厂：美国费城污水处理厂原来采用的供暖方式为用煤气锅炉供暖、锅炉总热负荷约为220KW。现在采用污水一体机取代煤气锅炉供暖。污水一体机采用费城污水处理厂内的污水作为建筑供热的热源、利用防阻换热及热泵提升作用、达到取代燃煤锅炉为建筑供暖的目的。

污水一体机供热供冷技术主要创新点：1.全自动液体过滤器，解决了传统城市污水源热泵系统堵塞问题；2.省去了传统污水源热泵系统中的污水源换热器，占地面积小；3.经全自动液体过滤器过滤后的污水直接进入污水源热泵机组换热、系统运行易于清洗与维护、效率高、成本低，是值得广泛推广的系列化产品。

天津公馆：天津公馆污水源热泵空调工程总建筑面积5.4万平方米，是目前全国最大、天津市首例应用城市原生污水作为冷热源的空调及提供生活热水的工程，被国家建设部、财政部列为“可再生能源建筑示范项目”。该污水源热泵供冷供暖及生活热水技术满足国家建筑节能设计标准，即公共建筑50％，居住建筑65%。系统的投资较其他系统包括燃煤、燃油、燃气节省30%左右，而运行费用则节省30%以上。每年可减少标准煤消耗635吨，减少SO2排放2.8吨，NOx排放5.7吨，粉尘排放1.1吨，固体废弃物排放80.4吨。此项目不仅具有节能环保效益，亦符合生态建筑的发展趋势。

全球未来的能源发展战略是节能和提高能源的有效利用率，由于现有污水源热泵供热供冷系统技术已经比较成熟完善、在污水量充足的前提下、原生污水源热泵系统不仅节能环保，而且还具有较好的经济效益。开发污水中的低位品味能量结合热泵技术供暖供冷，是一种可持续发展的建筑节能新技术；是解决能源短缺这个问题的有效途径！