□ 申 康（安陽市萬金渠管理處）

0 引言

隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，安陽市城市框架逐漸拉大，水資源短缺及水環(huán)境污染的矛盾日益凸顯。近年來，地下水源熱泵技術(shù)在建筑中的應(yīng)用有了較快的發(fā)展，但地下水源熱泵技術(shù)受到地下水資源的條件限制，長期大量抽取地下水會導(dǎo)致地下水量減少，也會造成回灌困難，同時還存在污染地下水的可能性。目前城市水資源普遍存在不足的情況，導(dǎo)致水資源的供需矛盾突出，制約了水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用，在水資源不足的前提下，其實還有大量地表水及城市污水沒有進行有效的循環(huán)再利用，結(jié)合安陽市水資源實際情況，采用污水源熱泵技術(shù)，實現(xiàn)水資源的綠色環(huán)保循環(huán)、可持續(xù)利用，具有重要意義。

1 應(yīng)用原理

城市生活排放的生活污水中，每立方米約含5000～10000 KCAL的熱量，相當(dāng)于燃燒1～2 kg煤的發(fā)熱量，污水源熱泵應(yīng)用原理是先從污水中提取熱量進行制熱、再利用向污水中排放熱量進行制冷，系統(tǒng)能效比可達到3.50以上，運行費用比一般中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)省30%以上，既經(jīng)濟又環(huán)保，能取得較好效果。

2 工程實例

2.1 項目概況

安陽市廣廈新苑小區(qū)位于安陽市東區(qū)，中華路以西，德隆街以北。廣廈新苑建筑總面積20.86萬m（2其中可再生能源建筑應(yīng)用示范面積17.01萬m2）。

2011年5月,安陽市廣廈新苑小區(qū)開始運行，小區(qū)利用污水源熱泵，為居民提供冬季供暖、夏季供冷和生活熱水，制冷溫度及制熱溫度均能達到設(shè)計要求，效果良好,實現(xiàn)了污水的再循環(huán)利用。

2.2 設(shè)計參數(shù)

2.2.1 建筑面積

廣廈新苑小區(qū)建筑面積共17.36萬m2，其中住宅14.56萬 m2，公建2.80萬m2，居民863戶，住戶約3000人。

2.2.2 負荷指標

住宅：冷負荷50W/m2，熱負荷40W/m2。公建：冷負荷100W/m2，熱負荷60W/m2。熱水：按80 L/人·d，熱水溫度55℃，小時變化系數(shù)2.32計算。（數(shù)值為約數(shù)）

同時使用系數(shù)：住宅公建：制冷為65%，制熱為80%。見表1。

表1 廣廈新苑空調(diào)冷熱負荷表

2.3 再生水源情況

安陽市廣廈新苑水源熱泵所需再生水，利用安陽市東區(qū)污水處理廠的污水，該廠污水出水量日變幅較小，比較穩(wěn)定，目前出水水質(zhì)達到《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）的二級標準，年底將達到國家一級標準（中水）。

2.3.1 水量

再生水量（平均）：7萬 t/d；夏季：日最高：12萬 t/d，日最低：6萬t/d；冬季：日最高：10萬t/d，日最低：5萬t/d；再生水水量小時平均：2800 t/h；再生水水量小時最高：5400 t/h；再生水水量小時最低：1800 t/h。

2.3.2 水溫

夏季平均水溫：26℃，冬季平均水溫：10℃。

2.3.3 水質(zhì)

廣廈新苑小區(qū)污水源熱泵利用的污水水質(zhì)中，經(jīng)檢測，pH值為7.20，電導(dǎo)率 (25℃)為1630 us/cm，含有氯離子222.27 mg/L，硫酸根離子230.26mg/L，酸消耗量（以碳酸鈣計）304.34 mg/L，總硬度（以碳酸鈣計）455.01mg/L，鈣硬度（以碳酸鈣計）314.50mg/L，二氧化硅22.68mg/L，氨氮6.21mg/L，硝酸鹽氮15.50mg/L，亞硝酸鹽氮1.40mg/L，溶解性總固體1095.30mg/L，鐵0.04mg/L，銅 <0.05mg/L，懸浮物<30mg/L。

其中部分指標活動范圍：pH指標：6～8，氨氮：2～30mg/L。

3 廣廈新苑小區(qū)污水源熱泵設(shè)計原理

冬季需要熱量時，將10～12℃再生水過濾，經(jīng)過板式換熱器，將再生水中的熱量傳遞到中間循環(huán)的清水中，此時，再生水的溫度降為6℃，而吸取再生水中熱量后的中間循環(huán)清水經(jīng)過熱泵機組將熱量傳遞給樓內(nèi)暖氣循環(huán)水，此時，出水溫度有40～45℃。夏季需要冷氣時，18～21℃再生水過濾，經(jīng)過換熱器換熱后，熱泵機組中溫度較高的中間循環(huán)水將熱量通過板式換熱器傳遞給再生水后，再生水溫度升為20～23℃，中間循環(huán)水溫度降為7～12℃。污水源熱泵可通過切換機房系統(tǒng)閥門來實現(xiàn)冬季、夏季轉(zhuǎn)換。再生水被提取能量或釋放能量后，水質(zhì)無任何變化，冬季再生水可用于灌溉，夏季的生活熱水可利用回收熱量。

4 廣廈新苑小區(qū)污水源熱泵的優(yōu)點

4.1 環(huán)保效果顯著

污水源熱泵利用城市生活污水作為水源，進行能量轉(zhuǎn)換，污水與中間循環(huán)清水分屬兩條管路，分別密閉循環(huán)，不接觸、僅通過板式換熱器進行能量轉(zhuǎn)換，互不干擾，既不污染環(huán)境，又不產(chǎn)生煙塵，沒有廢渣，每年可減少CO2排放量約4200 t，年可減少SO2約34 t，減少爐灰、顆粒物等大氣污染物排放量約17 t。

4.2 節(jié)能優(yōu)勢明顯

污水源熱泵通過板式換熱器進行能量轉(zhuǎn)換，不燃燒煤炭等能源、只靠消耗少量電能來運轉(zhuǎn)，但是運轉(zhuǎn)過程中消耗的電能卻可以產(chǎn)生5倍熱能或冷能，并且在熱泵運行過程中，熱泵也可以將它本身產(chǎn)生的熱能一并利用，利用效率高，能效比大，僅廣廈新苑小區(qū)每年就可替代煤1700 t。同時，由于利用的是原生污水，不用再設(shè)置冷卻塔，節(jié)約了大量的水資源，也創(chuàng)造了清潔新能源。

4.3 投資費用和運行費用較低

污水源熱泵具有占地面積小、投入低、收益大、效果顯著的特點，運行費用能夠比一般的中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)省30%以上，而且一個污水源熱泵機組可以冬夏兩季使用，運行穩(wěn)定。

5 污水源熱泵推廣應(yīng)用的思路

利用污水源熱泵技術(shù)可以實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的效果，確保水資源的可持續(xù)利用。因地制宜地利用污水資源，推廣污水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用，在合適的位置設(shè)置污水源熱泵機房，向周邊建筑進行供熱、供冷。城區(qū)中的河道、溝渠在水量、水質(zhì)滿足的情況下，均可作為水源。結(jié)合安陽的水資源情況，可考慮利用萬金渠渠水作為水源。

5.1 萬金渠城區(qū)段渠道現(xiàn)狀

安陽市萬金灌區(qū)城區(qū)段渠道長約28.38 km，擔(dān)負著城市生態(tài)供水任務(wù)和城市排澇任務(wù)，主要由萬金干渠、南干渠、北干渠、還水渠、六六渠組成,城區(qū)渠道供水量每天約13萬m3。同時，由于歷史原因，城區(qū)段排污管道不健全，雨污管道混流，導(dǎo)致沿渠存在許多排污口，生活生產(chǎn)污水直接排入渠內(nèi)，沿渠共有排污口約900余個，每日排放生活污水8000余m3，水量完全可以滿足污水源熱泵應(yīng)用的要求。

5.2 萬金渠渠道在污水源熱泵應(yīng)用方面的優(yōu)勢

5.2.1 地理位置優(yōu)越

污水源熱泵系統(tǒng)機組結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，可以選擇距離渠道較近的適當(dāng)?shù)攸c建立，由于萬金渠城區(qū)段渠道大部分位于市區(qū)，渠水和城市生活污水可以直接被引入污水源熱泵系統(tǒng)的引水渠，不用重新鋪設(shè)引水管道，減少了投資成本。熱泵產(chǎn)生的熱量可以直接向周邊居民和企業(yè)供暖，減少沿途損失。

5.2.2 污水源自然條件較好

城區(qū)段渠道上工廠較少，無工業(yè)污水，渠道內(nèi)污水由沖刷渠道的生態(tài)供水和生活污水構(gòu)成，供水量穩(wěn)定，渠道內(nèi)污水常年溫度保持在8～20℃左右，滿足污水源熱泵的水源要求。

5.2.3 可有較好的社會效益和經(jīng)濟效益

通過污水源熱泵系統(tǒng)可以有效利用污水，對污水進行重復(fù)再利用，能開發(fā)新的清潔能源。污水源熱泵系統(tǒng)能效比較高，熱量輸出較穩(wěn)定，產(chǎn)生的熱能完全可以滿足周邊居民的采暖需求，污水源熱泵系統(tǒng)周邊未鋪設(shè)熱力管道的居民小區(qū)，可以利用污水源熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能進行采暖，冬季不用再燒煤取暖，減少了環(huán)境污染。

利用萬金灌區(qū)渠道水源設(shè)立污水源熱泵系統(tǒng)，對污水的循環(huán)再利用是一項有益探索，對發(fā)展新能源、開拓新的經(jīng)濟增長點具有重要意義。灌區(qū)管理部門可以采取“以點帶面、循序漸進”的思路，將此項技術(shù)逐步在灌區(qū)推廣，惠及更多的居民。