大连市某酒店污水源热泵系统方案论证

王辉

摘 要：本文介绍了大连市某酒店污水源热泵系统工程。从初投资成本和运行成本两方面将污水源热泵空调系统与普通的集中供热+冷水机组空调系统和燃煤锅炉+冷水机组空调系统进行比较，得出了污水源热泵系统的经济优势，并论证了其节能环保的效果，为东北地区污水源热泵的设计提供参考。

关键词：污水源热泵系统；经济性分析；节能环保

0 引言

污水源热泵系统是利用城市污水作为冷热源的水源热泵技术，具有节能、环保、高效的特点。

本文针对大连市某酒店污水源热泵工程进行设计和经济性分析，使读者对污水源热泵系统有更清晰的认识，为今后污水源热泵系统工程设计提供依据。

1 工程概况

本工程为辽宁省大连市某有限公司酒店中央空调工程，建筑物地处东北且靠海，属夏热冬冷地区，酒店建筑面积约32910m2，要求夏季制冷，冬季采暖，冬季采暖供水温度为45℃，夏季制冷空调供水温度为7℃。装机冷负荷为2370 kW，装机热负荷为1843kW。

2 冷热源设计方案

该酒店周边无城市热力管网和其他冷热源，仅在建筑物身后53.5米处有一城市污水渠，经论证比较后，选择污水源热泵系统作为空调系统的冷热源，冬季采集来自污水的大量低品位热能，给室内取暖；夏季热泵机组运行，将室内的余热排放到污水中。该污水源热泵系统的工艺流程为污水渠上游取部分污水-处理污水-与热泵机组换热-排入污水渠下游。冬季采暖供回水温度为45℃、40℃，夏季制冷供回水温度为7℃、12℃。根据计算负荷，选用两台热泵机组，单台机组制冷量为1203kW，制冷功率为229kW；制热量为947kW，制热功率为275kW，污水流量为246m3/h。

3 污水源换热器设计计算

污水源换热器是污水源热泵系统的关键部位，由于水质的原因会使换热器出现堵塞、腐蚀的现象，导致换热器的传热系数降低，增大流动阻力，严重影响了换热器的使用效果，需将污水处理到二级出水水质标准。

根据污水源热泵机组的总制热量、总制冷量和污水总流量，计算得到匹配换热器总数量如下：

总的制热量Qr=1843kW；总的制冷量Ql=2370kW；污水总流量G=246×2=492m3/h；污水换热量Qh=制冷量+制冷功率=2370+229×2=2828（kW）。

换热器算术平均温差ΔTm=[换热器污水进出水温差+中介水进出温差]÷2

=[（11—8.5）+（6—3.5）]÷2=2.5

污水换热器的传热系数（所测值含污垢等因素）K=1.2 kW/m2·℃

所需换热面积F=Qh÷ΔTm÷K=2828÷2.5÷1.2=943m2

采用JTHP-HR-410污水换热器换热面积为150 m2，因此选择数量为943÷150=6.28≈7台。

4 经济性分析

4.1 投资成本分析

（1）酒店热泵机房部分的投资成本约452.5万元

（2）室内末端部分

该项目室内末端概算指标为90元m2，建筑面积共计32 910 m2，因此，地热部分总造价为296.19万元。污水引水取水部分由当地市政部门报价。

（3）污水源热泵系统总投资

由酒店热泵机房部分和室内末端部分的初投资，可得污水源热泵系统总投资=452.5+296.19=748.69万元，每平方米造价为227.5元。

4.2 运行成本分析

运行费用=额定功率×开机台数×每天运行时间×实际运行天数×空调负荷率×电价；

冬季运行时间为140d，平均每天运行14h，夏季运行时间为70d，平均每天运行14h；冬季空调运行率为70%，夏季空调运行率为65%；电价按当地电价计算：采暖0.56元/kW·h，制冷0.56元/kW·h。计算后，得到冬、夏季污水源热泵系统的运行成本约为15.09元/m2，冬季污水源热泵系统的运行成本约为8.16元/m2。

4.3 与传统系统相比较

由于室内末端可以共用同一套系统，所以只需比较机房的初投资及运行成本即可。

（1）与集中供热+冷水机组初投资及运行成本比较：

采用污水源热泵系统比传统的集中供热+冷水机组使用年限长1.5倍，虽然初投资增加8.21元，但年运行费用节约了45%左右，经过12年的使用期后，污水源热泵系统可节约771.67万元，是一种经济性较强的节能系统。

（2）与燃煤锅炉+冷水机组初投资及运行费用比较：

与燃煤锅炉+冷水机组系统相比，污水源热泵系统初投资增加172.76万元，但年运行费用可节约38%左右，而且使用寿命大大增加，经过12年的使用期后，污水源热泵系统可节约409.72万元。

5 结语

（1）以地处沿海地区的大连市某酒店污水源热泵系统为例进行经济技术分析的结果表明，采用污水源热泵空调系统比采用普通的集中供热+冷水机组空调系统和燃煤锅炉+冷水机组空调系统初投资增加约 25%，年运行费用节约 41%左右，简单的回收期为0.13年和3.56年。

（2）污水源热泵的应用还存在初投资较高、污物对系统的阻塞与污染，以及换热器表面结垢、阻塞、腐蚀等问题，需要设计人员在工程设计中多积累多思考，将技术的可靠性和节能性、环保性有效地结合起来。

（3）随着该项技术的进一步发展和完善，污水源热泵系统经济性将更加突出，该系统也必将在大连市乃至更多的地区得到广泛的应用。

参考文献

[1]周文忠，李建兴，涂光备.污水源热泵系统和污水冷热能利用前景分析[J].暖通空调，2004，34（8）：25-28.

[2]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1995.

[3]位强.北京南站工程污水源热泵系统应用技术[J].铁道标准设计，2010（z2）：99-103.

（作者单位：大连中盈机电工程有限公司）