摘要；自来水热泵是以城市自来水作为低温热源，来进行采暖制冷。它的特点是，整个工艺过程不消耗1KG自来水，关键是它能保证水质的绝对安全，它的应用范围更广，每个城市都有丰富的自来水能量。笔者认为，自来水热泵和自控专利技术的推广应用是解决我国城市采暖制冷的有效途径。
关键词；自来水热泵 动态能效比 VWV即可变水量 控制系统 流量和循环泵转速的随动调节回路 温度和主机转速的控制系统
一、概述
在2013年，太原市二十一世纪节能智能工程公司和太原市供水集团达成的联合作开发自来水热泵的意向，拟选定太原市供水集团公司加压站办公楼作为示范项目。
本工程由太原二十一世纪节能智能工程公司和全国一流热泵企业南京丰盛新能源共同投资、共同设计、施工。项目投资采用合同能源管理方式。自来水热泵系统保证实现原设计的采暖、制冷功能，还可以常年供热水，实现一机三用。
该项目有四个特点；
1、使用自来水作为热源，它不消耗1KG自来水，关键是能保证水质的绝对安全。
2、工艺过程设计了多个自动控制回路，可以实现对末端温度的自动调节，主机和变频泵的功率输出将随着末端负荷的变化而变化，以达到节能的最大化。在办公楼设计一个中央控制室，由计算机控制、记录整个工艺过程的温度、压力、流量、液位、压差、电机开停、报警、电能消耗等工艺参数，为下一步建设厅组织论证和推广自来水热泵和自控专利技术打下良好基础。
作为一个节能环保的示范工程，我们准备在楼顶安装太阳能发电系统，为办公楼照明用电提供电源。
3、本项目一期工程是为6000平米办公楼和泵房提供热源、冷源。二期工程是建一个自来水热力站，利用一期供水3万吨的10%，即每小时3000吨的自来水进入自来水热力站，可以为约60万平米的住宅提供热源冷源。一期工程是在五台加压泵的出口管上预留了短管和阀门。以方便明年施工。
4、完成示范工程的重要意义
自来水热泵专利是原生污水、中水源热泵技术的一种延伸，但是系统运行条件更好，工艺更简单，是一种完全成熟的技术，又设计了配套的自动控制系统，它可以使系统的动态能效比达到6-8，即每消耗1KW电能，可以产生6-8KW热能。示范工程将通过记录各种工艺数据，来具体证明该技术的优越性、可行性，为以后的大力推广创造良好的条件。
二、推广自来水热泵和自控专利技术的有利条件
通过近20年的工程实践和研究，笔者认为；
1、城市集中供热是一个过渡性的采暖措施；
目前，我国城市95%的房屋采暖是采用集中供热方式。这种采暖方式既不节能又不环保。它是把几百个小烟筒，集中到一个大烟筒排放，以2×30万KW热电联产机组为例，每年要排放二氧化碳130万吨，排放二氧化硫1415吨，还有大量的微尘等污染物。大量的燃煤造成了空气污染。而且，热电厂的总热效率仅为0.45。
所以，尽快开发新能源来解决民用建筑的采暖、制冷是迫在眉睫的难题。
2、可再生能源的利用受客观条件限制很难广泛推广：
1997年11月《中美能源效率及可再生能源合作议定书》签定，主要内容之一就是在中国推广地∕水源热泵技术,在国内已建成了多个样板工程，该技术以其良好的节能环保效果，取得国家和用户的广泛支持好评。
但是，受我国城市建设客观条件的限制，这些节能环保技术很难在全国推广
（1）地源热泵
由于房地产项目的开发大多在大中型城市，城市土地资源稀缺，楼距相对较小，没有可供打井埋管的空地，而且受土壤导热系数及初始投资较大的影响，使这项技术难以大面积推广。
（2）水源热泵：
我国北方城市地下水资源的缺乏，各级地方政府都制定强制性政策，不许在城市打井取水，所以，这项井水源热泵技术在城市几乎没有推广空间。
（3）原生污水源和中水源热泵
污水方涵或管道都位于城市道路的下方，因受其自身所在位置的限制，原生污水源热泵技术只能用于道路两旁的建筑，而且白天和夜晚污水流量相差较大，只能用于办公楼、学校等项目。中水源热泵也是受污水处理厂位置的影响，只能用于个别区域，所有这些因素都限制了其发展。
三、加压站办公楼自来水热泵采暖制冷方案
工程概况，这是供水集团为了解决太原市东山吃水难，而新建的一个惠民项目。就是通过原有的800MM自来水管道，把自来水送入到5000立方蓄水池和280立方的吸水井，吸水井通过五台扬程70米，流量583立方米水泵加压后，送入东山用水区域。自来水热泵系统的五根引水管分别连接在五台泵的出水管上，该水管接到一台防负压的定压泵的入口，定压泵的出口压力设定要大于热泵系统一次循环水的压力，自来水通过加压后，进入食品级不锈钢换热器，进行热量交换后，自来水又返回到自来水出水总管，或返回到5000立方水池。蓄水池水池温度约13-25度，热量交换后水温度降低约5度，由于工艺过程用水量占总水量比例很小，约10-20%，而且自来水系统是一个动态的补水稳压系统，因此对水温影响很小。
1、自来水热泵的原理；
自来水是一种低温热源，它和太阳光，风一样，也是一种能源。所不同的是太阳光、风是一种间歇式能源，在夜晚和无风的情况下，他们停止工作，而自来水是全天候能源，无论何时都可以正常运行。可用一个公式来表示；
W—建筑物的热负荷
F—水的流量
△T—水的温差
C—水的热容量，4.17W/kg.C
这个公式说明，只要有流量，有温差，就可以产生热能，这个热能就可以用来采暖，地源热泵及所有的热泵系统都是基于这个原理。
2、如何保证自来水的绝对安全；
自来水热泵系统，它和任何热工系统一样，也是按热量平衡，物料平衡的原理来运行的。自来水通过一个防负压的定压泵，把水压提升到大于热泵的循环水压力，这是保证水质安全的关键措施，即使前面的五道防线同时失效，也是自来水渗入热泵系统，因为水总是从压力高的地方向压力低地方流动。加压后的自来水进入一个食品级不锈钢换热器，进行热量交换后，又返回到原来水系统，这也是保证水质的安全措施。
3、有现成的工程案例可以证明该技术的优势
北京自来水集团金水大夏对传统中央空调的改造，就是应用了自来水热泵技术，改造前，每年的夏季运行费用是62万元，改造后降低为21万元，节省了60%的费用，每年节省煤2000吨，投资回收期为2.3年。平米造价120元是各种热泵系统最低的，安装周期比普通地源热泵项目减少了一半。
以上这些就是我们开发自来水热泵技术的原因。
具体工作原理见附图。
四、自来水热泵和自控技术专利的优势
1、自来水热泵技术安全可靠，该技术在运行过程中不消耗1公斤自来水，关键是它能保证自来水利用后的绝对安全。北京自来水集团对金水大夏改造的工程案例，就是最有力的证明。
2、城市自来水中蕴藏着巨大的能量；
2012年，笔者在为一个项目做自来水热泵可行性方案时，询问了太原市市政管理局的主管领导，相关领导对太原市自来水分布、流量、温度做了较详细介绍。
太原市日耗自来水约80万吨、排污水约70万吨、日处理中水约60万吨，总共有210约万吨，如果我们从自来水、原生污水、中水各取1／3的流量，约70万吨，来用于城市采暖制冷。按实际经验来估算，即每小时流量为50吨自来水，在温差为5度时，可供10000平米住宅采暖。那么这些水资源可为1.7亿平米住宅采暖制冷，它相当于建设14个热电联产的电厂，投资约756亿元。所以，笔者认为如果我们能综合利用自来水、污水、中水和地源热泵技术，将是解决我国城市采暖的有效途径。
3、和地源热泵、水源热泵相比，自来水热泵工艺更简单，施工周期更短，工程造价更低。地源热泵从土壤导热系数的测试、打井、下管、试压。水源热泵从打井、水流量测定、井下施工、打回水井、回灌水等工序，施工工艺复杂，工期长，造价高，风险大。
4、自来水热泵应用范围最广；
它比地源热泵、水源热泵、污水源热泵应用范围更广阔，无论北方、南方，凡是有人居住的地方，就要用自来水，有水就有流量，有温差，就可设计自来水水源热泵，进行采暖、制冷、供热水。
5、最重要的是它不但可以用于新建筑，还可以对旧的高耗能建筑进行大规模的节能改造，这是其他能源无法代替的。
五、项目实施的关键
任何新技术的推广应用都必须满足三个条件，即技术安全可靠，有巨大市场需求，有良好的社会和经济效益。自来水热泵和自控专利技术完全能满足以上三个要求。但是，这是一项公用工程，它和百姓饮水安全及市政工程息息相关，所以必须得到政府的大力支持，供水单位的大力配合，政府可以组织专家对整个城市自来水资源储量、地下管道敷设状况、流量、温度等工艺数据等进行详细调查，制定综合开发规划。
说到底这是一项创新、惠民工程，在全国都有推广应用的巨大空间，并且完全符合我国提倡的“人人创新，万众创业”建国理念。
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