摘要：随着国家节能减排政策的出台，新型能源的研发和能源的再生利用越来越被人们所重视。城市生活污水和工业废水以其流量稳定排放的同时也浪费了很多热能。利用污水的热量供热也越来越多被人们所利用。但污水的温度低，温差小，水质差的特点无形中损耗了电能及增加了一次投资的成本。对于供热企业，这种直观上的能源节约与运行和投资成本的比较也是决定污水源热泵在供热行业发展前景的重要依据。 

关键词：污水源热泵、换热器、冷凝器 

　　1国外研究进展 

　　1.1国外研究应用进展 

　　对城市污水源热泵空调系统的研究，日本、挪威、瑞典及一些其它北欧等供热发达国家比较活跃。最早起源于杨图夫斯基（前苏联）等人对河水、污水、海水的利用探讨，1978年，杨图夫斯基等人对热泵站供热与热化电站、区域锅炉房集中供热进行比较，得出热泵站供热可节省燃料20%-30%，并提出利用莫斯科河水作水源热泵站区域供热方案。1981年6月，瑞典在塞勒研究开发了第一个净化污水源热泵系统。自此发达国家纷纷投入大量的财力和人力进行此项研究，并取得了一定的发展。 

　　1.2国内研究应用进展 

　　国内应用较早、较为突出的是北京高碑店污水处理厂的二级出水。2000年，北京市排水集团在高碑店污水处理厂开发了污水源热泵实验工程，空调建筑面积900m2，这是我国最早的城市污水源热泵系统。 

　　2、工作原理 

　　污水源热泵的主要工作原理是借助污水源热泵压缩机系统，消耗少量电能，在冬季把存于水中的低位热能“提取”出来，为用户供热，夏季则把室内的热量“提取”出来，释放到水中，从而降低室温，达到制冷的效果。其能量流动是利用热泵机组所消耗能量（电能）吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源，而起所消耗能量作用的是使介质压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。污水源热泵系统由通过水源水管路和冷热水管路的水源系统、热泵系统、末端系统等部分相连接组成。根据原生污水是否直接进热泵机组蒸发器或者冷凝器可以将该系统分为直接利用和间接利用两种方式。直接利用方式是指将污水中的热量通过热泵回收后输送到采暖空调建筑物；间接利用方式是指污水先通过热交换器进行热交换后，再把污水中的热量通过热泵进行回收输送到采暖空调建筑物。 

　　3、污水源的评估 

　　如果想在某个区域内利用污水源热泵供暖，那么首先要对这个污水源进行调查研究。污水的水量。水质情况及冬季污水温度是主要的调查对象。我们就沈阳虎石台城市污水处理厂北厂区（以下简称虎石台污水处理厂）为例进行简要的阐述。根据调查了解，虎石台污水处理厂的污水日处理量为1.3万t/天，其中生活污水占总处理量的90%，其余10%为工业废水处理。冬季处理后的污水温度在16℃左右，排放温度在12-13℃左右。污水经过两级处理（一级处理为沉淀法，二级处理为活性污泥法），处理后的水质情况见下表： 

　　计算得：当满足上述条件时，供热负荷为3149.42KW。供热区域内平均热指标按50W/�计算。供热面积约为6.3万�。以上的计算只考虑了污水降温排放所释放的热量，而未计算热泵耗电蒸发转化热能的数值，所以实际的供热面积应比现计算得数值高。具体详细的计算应待更深入的探讨研究后方能给出。 

　　4、供热系统的设计、运行和维护 

　　在确定污水源的换热能力以后，我们应该就污水源所处的地理位置，周围的居民情况，工业厂房的分布情况进行统计，确定经济有效的供暖半径，选择合理的供暖区域。供暖半径不易过长，以减少能量损失。供暖区域确定后，应根据供暖区域内采暖热用户对供热的需求及该地区冬季室外温度选择是否需要设置备用热源，以防止意外事故的发生。例如某地区为严寒地区，且在污水源热泵供热区域内存在学校、幼儿园、医院等需要保证供暖质量的特殊场所。应设置备用热源，以满足供暖要求。 

　　污水源热泵机组、除污器及相关管件的选择也应该充分考虑当地污水源的水质情况，选择合理的设备。为保护机组的冷凝器和蒸发器，污水不能直接进入机组，必须经过中间换热。冬季污水温度较低，为尽量提高热泵机组的制热效率，要求换热器具有小温差、高传热系数等特性。根据换热介质为污水这一特点，选择宽流道型换热器。不易堵塞、便于清洗，能够适应污水的特殊要求。换热器使用一段时间后，内壁上会附着污泥，如不及时清理会严重影响换热器效率和水流量，严重时甚至会使换热器堵死，10-20天必须定期清洗，如果拆卸清洗换热器工作量较大，因此我们应对换热器设置反冲洗系统，利用洁净的水源高速反冲换热器（5-10分钟），操作时仅需要简单开关一些阀门就可以实现快速冲洗，可缩短板式换热器清洗周期，使板式换热器在通畅高效的状态下运行。 

　　5、结论 

　　污水源热泵原理是利用污水处理厂出水量大，水质稳定，常年温度在13-25℃等特点，以污水作为热源进行制热循环的一种供热形式。污水源热泵的技术状况和经济性与污水热能的特点密切相关。对热泵系统来说，理想的污水热能应具有以下特点：在供热季有较高且稳定的温度，可大量获得，不具有腐蚀性或污染性，有理想的热力学特性。在大多数情况下，污水热能的性质是决定其使用的关键。 

　　污水源热泵采用污水作为水源热泵的热能，它具有以下特点：产生量大，几乎全年保持恒定的流量；冬季高于室外温度，而且在整个供暖季，水温波动不大；含有大量的热能，据估计，城市社区产生的废热40%含在污水中。因此，污水与热泵一起使用为区域供热提供一种理想的热源。污水源热泵系统其供暖系统原理和普通水源热泵相同，主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流机。构成一个最简单的蒸汽压缩式热泵装置作为供热系统的热源。它通过蒸发器从污水中吸取热量Qe，在冷凝器中放出热量Qc（Qc=Qe+W）供给供热系统。这种供热系统只要消耗少量的电能W，便可得到满足房间供热所需要的热量Qc。 

　　以上只是简单的阐述了污水源热泵的工作原理及供热特点。如果要开展污水源热泵工程，应组成设计小组，综合分析污水源情况，工程投资成本，节能情况，与传统的燃煤供暖形式比较，选择适合当地的供暖形式。希望污水源热泵在今后的城市供热中能够大放光彩。