利用污水能源节能的设计探讨
城市污水具有水量稳定、水温适宜的优点。污水中蕴藏的低品位热能用于冬季供热和夏季供冷，具有可观的经济效益和环境效益。对于一些污水厂周围无集中供热、夏季空调供冷系统也没有实现。实施污水处理厂污水源热泵项目，可以解决周边建筑的供热、供冷问题，更解决了污水直接排放的能源浪费问题。对节能减排有重要作用。
【摘要】根据污水处理厂的出水水质确定了污水源热泵系统的系统形式。冷热负荷与污水冷热供应能力比值的全年变化曲线分析，确定了污水在采暖季和空调季的设计供回水温度。按设计负荷和各环路的设计供回水温度，对主要设备进行了设计选型。
【关键词】污水能源,节能设计
1. 系统设计
1.1 系统形式的选择。
系统选用污水处理厂出水作为热源，检测相应的水质标准。须满足表1要求，表内有害物允许值摘自《地源热泵冷热源机房设计与施工》(06R115)，满足允许值标准的污水可以直接介入热泵机组。考虑到污水受季节和处理水量的影响，很可能在出现水质超标的情况，一般采用间接式连接，污水不直接进去热泵机组，而是经过板式换热器，将热量传递给热源侧循环水。系统形式见图1。
1.2 污水可利用温差。
1.2.1 污水的供、回水温度直接影响污水源热泵的供热能力。
1.2.2 夏季，如果热泵冷却水进水温度高于33℃，则热泵的运行工况与常规的冷却塔相当，无法体现系统的节能性;冬季，为防止温度过低导致机组结冰，蒸发器进水温度不应低于4℃。因此，与污水进行换热的热源侧循环水的水温限值为4～33℃。
1.2.3 污水的最不利温度根据冷、热负荷与污水冷、热供应能力的比值确定。冷、热负荷与污水冷、热供应能力比值最大点即为污水设计温度。为便于定量分析，需要对冷、热负荷与污水冷、热供应能力进行无量纲化。
1.2.4 负荷的无量纲化参照《城镇供热管网设计规范》(CJJ34-2010)全年耗热量计算公式，按下式计算：
1.2.8 依据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》查当地的气象参数，根据污水处理厂提供夏季、冬季的污水的最低和最高温度。通过无量纲化分析，绘制污水全年出水温度与全年气温对比图，冬季供热负荷与污水供热能力对比图，夏季供冷负荷与污水供冷能力对比图。比较确定污水夏季供、回水温差和冬季供、回水温差。必须注意：夏季水温不能不能高于33℃，冬季不低于4℃。
1.3 供、回水温度确定。
采用冷水机组直接供冷时，空调冷水供水温度不宜低于5℃，冷水供、回水温差不应小于5℃。夏季空调用户侧冷水供、回水温度按7℃/12℃设计。
冬季热用户既有空调用户，也有地板采暖采暖用户。考虑到地板辐射采暖用户所占比例较大，冬季用户侧热水供、回水温度取55℃/45℃。
1.4 设备选型。
依据周围用户分布，确定冬、夏季负荷。通过负荷特点的分析、确定系统分区。最终确定机组的大小，以及数量。选型中，机组大小的合理搭配，保证机组在高效率下运行，节能效果明确。
2. 系统设计中需注意的几个问题
(1)空调负荷计算应进行全年动态冷、热负荷计算，分析冷、热负荷随时间的分布规律。
(2)污水计算温度必须根据污水处理厂统计资料选取。
(3)热泵机组空调水侧供热工况的设计出水温度不宜高于60℃，温度取10℃。
(4)污水进、出换热器的温差不超过7℃。
(5)由于初投资较高，污水源热泵系统经济型分析必须考虑资金成本、投资回收年限、运行费用等因素。通过经济性分析，对经济效益明显的污水源热泵系统进行建设决策。
参考文献
[1] GJBT-967. 地源热泵冷热源机房设计与施工(06R115)[S]. 中国建筑标准设计研究院. 北京：中国计划出版社，2006.
[2] GB50366-2009. 地源热泵系统工程技术规范[S]. 中华人民共和国建设部. 北京：中国建筑工业出版社，2009.
[3] CJJ34-2010. 城镇供热管网设计规范[S]. 中华人民共和国建设部. 北京：中国建筑工业出版社，2010.