污水源熱泵技術是一項直接利用污水中的能量進行冬季采暖、夏季空調，全年生活熱水供應的技術。該技術具有明顯的節能環保效應并實現了低位能向高位能的轉化。本工程是馬來西亞某污水處理廠中采用污水源熱泵技術實現全年夏季制冷的應用，說明推廣污水源熱泵這個可再生能源應用技術的廣闊的發展前景和良好的環保效應和經濟效益。

20世紀80年代以來，美國、日本、挪威等國家相繼建立了一批大型城市二級污水源熱泵系統。大型城市二級污水源熱泵系統在國外已有十幾年的運行歷程，但是利用城市原生污水供冷、供熱，一直是污水源熱泵應用的瓶頸。原生污水水源熱泵系統最關鍵的問題是污水動態防阻問題，即阻止原生污水內的雜質造成系統堵塞。本文論述的污水源熱泵系統解決了污水動態防阻問題、采用專用污水換熱器以污水中的能量為低位能，通過少量電能輸入，采用污水換熱和熱泵技術，將污水中不易利用的低位能開發利用，使其變成可利用的高位能。由于利用了污水低品位熱能，通常情況下，輸入1kW電能可獲得5kW以上的冷量。

2項目簡介

馬來西亞某污水處理廠位于馬來西亞首都吉隆坡、工程設計規模32.0175萬t/d、為全地下式污水處理廠、污水主體處理工藝采用A2O活性污泥法。污水處理系統的細格柵及旋流沉砂池、調節池、A2O生化池、二沉池、鼓風機房、維修車間、生物除臭設備、污水源熱泵等均位于地下。地下構筑物上部覆土厚度為1.0m、地面休閑公園即建在該地下式污水處理設施上部、是一個休閑運動兼具的功能性場所、主要有活水公園、文化廣場、體育設施、城市多功能綠地特征區及主體文化帶等。

馬來西亞吉隆坡屬熱帶雨林氣候、年溫差小、平均氣候在25-28℃之間、為全年制冷地區、污水廠附屬建筑物如綜合樓、活動中心等公共建筑一年四季需要制冷。本工程擬采用金大地專用污水換熱器，采用污水源熱泵系統、利用該污水處理廠的污水為水廠的綜合樓、車間等提供供冷，總制冷面積約為9770.3平方米。總冷負荷1200kw、用于滿足上述建筑物全年制冷需求。

3系統設計內容

本次設計范圍主要為：熱泵機房污水源熱泵系統工藝管道設計機房內污水送、回水工藝管道設計熱泵機房污水源熱泵系統工藝控制方案設計

4原生污水源熱泵系統可靠性論證及系統分析

4.1馬來西亞氣候特征（見表一）

4.2城市污水的主要熱特性

城市污水溫度變化幅度較小，與環境溫度相比，表現為冬暖夏涼。與河水以及空氣相比較，城市污水溫度在冬季最高，而夏季為最低，可見,在馬來西亞、利用城市污水在夏天為空調系統提供冷源是個很好的選擇。

4.3工程應用污水源熱泵系統原理及主要設備表

4.3.1污水源熱泵系統原理介紹

由于馬來西亞屬于全年供冷的地區、系統運行時采用間接式污水源熱泵系統，污水通過專用污水換熱器進行換熱，污水把中介水冷卻后排回到污水管道中，中介水進入熱泵機組將冷量傳遞給末端空調水系統，達到制冷目的。該系統只利用污水的冷量進行供冷、不改變污水的水質、不會影響污水處理廠的污水處理工藝。在整個過程中，機組的能量輸入輸出比最高可達到5，即電機輸入電能是1kcal時，末端系統得到的冷量是5kcal。在整個過程中消耗少量的電能，極大的利用污水中的能量，從而達到節能目的。

4.3.2污水源熱泵系統主要設備選型（見表二）

4.4污水源熱泵系統專用換熱裝置技術介紹

該換熱技術是介于管殼式換熱和板式換熱之間的一種換熱技術，污水換熱器內的流道是單流道，污水進入換熱器后僅走一個流道，因此可形象而簡單地說，該換熱器的每一管程只有一根“管子”，這樣就增大了流道，解決了堵塞問題。特點如下：
（1）采用了單流道，流道增大，以不會出現堵塞為限，是根據試驗來確定的。事實上，污水進入換熱器之前都是經污水泵抽送的，能夠經過污水泵的懸浮物就能在換熱器能順暢地通過，一般不再有特大尺寸的雜質，基本上都是纖維狀的較小的懸浮物。
（2）由于換熱器的結構特殊，清洗污垢時，污水側的封板很容易拆卸，比管殼式換熱器沉重的封頭拆卸容易得多。且由于采用了單流道，流道數量很少，清洗工作量減少，清洗也更容易。
（3）由于采用了單流道，污水與清水采取全逆流結構可有效地提高換熱效率。另外，流道增大以后，污水在換熱器內所走的流程長度達數百米以上，在換熱器長度3-5米的情況下，污水在換熱器內來回幾十下，形成折流，有效地提高了換熱效率。

4.5污水源熱泵系統運行經濟性分析（見表三、表四）

4.6污水源熱泵系統運行環保性分析

污水熱泵空調系統利用污水作為冷熱源，污水經過換熱設備后留下冷量或熱量返回污水干渠，污水與其他系統不接觸，不污染其他設備或系統。這已經在國內很多項目比如天津公館、北京南站、北京首都機場東污水處理廠、美國費城污水處理廠等項目中得到驗證。在環境保護方面，該污水處理廠污水源熱泵系統在夏季空調工況中，空調廢熱被排放到了污水中，而不是像常規空調那樣通過冷卻塔排放到大氣中，可避免“熱島效應”。

5原生污水源熱泵系統典型工程應用介紹

美國費城污水處理廠：美國費城污水處理廠原來采用的供暖方式為用煤氣鍋爐供暖、鍋爐總熱負荷約為220KW�，F在采用污水一體機取代煤氣鍋爐供暖。污水一體機采用費城污水處理廠內的污水作為建筑供熱的熱源、利用防阻換熱及熱泵提升作用、達到取代燃煤鍋爐為建筑供暖的目的。

污水一體機供熱供冷技術主要創新點：1.全自動液體過濾器，解決了傳統城市污水源熱泵系統堵塞問題；2.省去了傳統污水源熱泵系統中的污水源換熱器，占地面積�。�3.經全自動液體過濾器過濾后的污水直接進入污水源熱泵機組換熱、系統運行易于清洗與維護、效率高、成本低，是值得廣泛推廣的系列化產品。

天津公館：天津公館污水源熱泵空調工程總建筑面積5.4萬平方米，是目前全國最大、天津市首例應用城市原生污水作為冷熱源的空調及提供生活熱水的工程，被國家建設部、財政部列為“可再生能源建筑示范項目”。該污水源熱泵供冷供暖及生活熱水技術滿足國家建筑節能設計標準，即公共建筑50％，居住建筑65%。系統的投資較其他系統包括燃煤、燃油、燃氣節省30%左右，而運行費用則節省30%以上。每年可減少標準煤消耗635噸，減少SO2排放2.8噸，NOx排放5.7噸，粉塵排放1.1噸，固體廢棄物排放80.4噸。此項目不僅具有節能環保效益，亦符合生態建筑的發展趨勢。

全球未來的能源發展戰略是節能和提高能源的有效利用率，由于現有污水源熱泵供熱供冷系統技術已經比較成熟完善、在污水量充足的前提下、原生污水源熱泵系統不僅節能環保，而且還具有較好的經濟效益。開發污水中的低位品味能量結合熱泵技術供暖供冷，是一種可持續發展的建筑節能新技術；是解決能源短缺這個問題的有效途徑！