污水源热泵系统在新疆盈科广场的应用分析

    直接利用城市污水里蕴含的低品位热能，用于满足用户冬天里的供热需求，听起来似乎是天方夜谭。近日，笔者来到位于乌鲁木齐市北京路高新区的盈科广场，现场目睹了运用污水源热泵技术“直接利用城市污水供暖”的来龙去脉。
    据介绍，盈科广场污水源热泵项目2009年12月19日安装完工，2010年1月21日起调试运行，现已转入正常运行。该项目是建设部、财政部2008年可再生能源建筑应用示范工程，也是乌鲁木齐市2009年热泵技术建筑应用示范工程。
    “盈科广场污水源热泵项目是2008年建设部批准的全国最大污水供暖项目。项目建成之后，自治区、市政府的领导和专家先后前来考察，对项目给予了肯定评价。项目投运后运行状况良好，冬季建筑室内温度可达20℃以上，按电采暖电价计算，整个采暖期运行费用为13.7元/平米。另外，这个项目也引起了其他省市的普遍关注，石家庄等城市也将派遣相关人员前来学习借鉴。”
    新疆盈科广场建筑8.6万余平米，建筑类型为居住/公建，经过勘察，了解到建筑物附近有足够的污水流量，作为污水源热泵系统的热源和冷源非常适合。因此采用上海富田空调冷冻设备有限公司的高效能污水源热泵系统为该大楼的空调和采暖系统提供冷热源。该系统能够实现对整栋楼的供冷供热。在冬季，为用户供热时，热泵机组从污水源中提取低品位热能，通过电能驱动的水源中央空调主机“泵”送到高温热源，以满足用户供热需求。在夏季，热泵机组将用户室内的热量，通过水源中央空调主机转移到水源中，以满足用户制冷需求。
    原生污水源热泵可分为三个能量转换过程：
    第一过程：机组的介质在蒸发器内蒸发需要吸收热量，介质的蒸发温度为-20℃，此时15℃左右的中介水在蒸发器中经过，与介质换热，并将热量释放给介质，介质吸收热量蒸发。
    第二过程：机组自身介质循环，蒸发的气体被压缩机吸入并压缩，变成高温、高压的气体，进入冷凝器，实现热量向冷凝器转化的过程，而冷凝器是与末端系统连接的。
    第三过程：机组的高温、高压的介质进入冷凝器冷凝，放出热量，并与系统水进行热交换，实现将在蒸发器内吸收的热量和输入的电能的总和输出给采暖系统水的过程，采暖系统水带着热量释放给房间，达到制热的目的。在整个的过程中消耗少量的电能，极大地利用污水能量，从而达到节能目的。制冷过程是制热过程的逆过程。
    其原理类似于人们常见的普通空调，所不同的是普通空调利用空气进行冷热交换，而原生污水源热泵利用的却是原生污水。
    据了解，盈科广场污水源热泵项目全部采用污水源热泵系统为该大楼的空调和采暖系统提供冷热源。采用该系统预计可以实现年节省能量9611400kWh的能量，折合成标准煤约为1182吨标准煤，每年减少排放二氧化碳2919.5吨、二氧化硫23.6吨、氢氧化物8.82吨、烟尘47.3吨、煤渣226.9吨，环境效益明显。
    据统计，乌鲁木齐市每天污水排放量约80万立方米，污水资源丰富，如能充分开发利用，不仅可以满足数百万平米建筑供暖，还可以节约大量的能源，同时又可避免由于大量燃煤产生的环境污染，为乌鲁木齐市的大气污染治理提供一个示范，为乌鲁木齐市的节能减排提供一种可行的思路和途径。
    全国每年排放城市生活污水500亿吨左右，其中潜存着巨大的热能，如能全部利用，可为20亿平方米建筑提供供热和制冷。
    据介绍，城市污水是一种蕴含丰富低位热能的可再生热能资源，原生污水源热泵空调系统则是以城市污水为建筑冬季采暖、夏季空调和全年生活热水供应的重要技术，也是城市污水资源化开发与利用的新思路和有效途径，目前，在世界各国已经得到一定程度的应用。原生污水源热泵空调技术是我国当前各类热泵技术中发展和应用前景最被看好的一类技术，节能减排效果显著。
    污水源热泵空调系统在对建筑物实现冬季采暖、夏季空调的同时，还可以替代现有的电热水器、燃油燃气锅炉和燃煤锅炉全年向建筑物提供生活热水，同样从一次能源利用效率和运行费用的角度，污水源热泵空调系统具有较大的节能效果。因此，开发利用城市污水低位热能资源，降低建筑冬季采暖、夏季空调和生活热水供应对化石燃料能源资源的消耗，对促进我国建设节约型社会、节约能源、保护环境具有重要社会发展意义。