1、我廠污水源熱泵能效分析一、研究背景污水源熱泵系統(tǒng)是一種可以利用中水既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系 統(tǒng)。水源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位 熱能的轉(zhuǎn)移。水源熱泵機(jī)組工作原理就是在夏季將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到水源中， 由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，而冬季，則從水源中提取能量，由 熱泵原理通過空氣或水作為制冷劑提升溫度后送到建筑物中。通常水源熱泵的電 能與熱能比為1:4。我廠的污水源熱泵采用的是開式系統(tǒng)，開式系統(tǒng)是指污水經(jīng) 過換熱器直接排放的系統(tǒng)。我廠原冬季供暖采用2t燃油鍋爐供暖方式，末端采用鋼制暖氣片，出水溫 度85C，室內(nèi)溫度16C，車間溫度0-5C。

2、現(xiàn)改為水源熱泵機(jī)組進(jìn)行供暖及制 冷，位于體育館北側(cè)，設(shè)計供暖面積為9000 m2，設(shè)計制冷面積為3000m2。供暖 時水源熱泵機(jī)組運(yùn)行的設(shè)定溫度為45C，室溫為18C，車間溫度5-10C。二、污水源熱泵的原理污水源熱泵的水源取水點(diǎn)為1#線出水口，此處安裝有2臺15kw的上海凱泉 生產(chǎn)的潛水泵，流量50m3/h，揚(yáng)程34 m，這兩臺泵是生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定時的取水泵。 同時在1#線4#澄清池安裝有兩臺15kw的潛水泵，流量50m3/h，揚(yáng)程34 m，這 兩臺潛水泵是作為備用取水泵使用，當(dāng)停產(chǎn)或減產(chǎn)時可以抽取池中水源。經(jīng)取水 泵提取的水通過管道輸送到水源熱泵房內(nèi)與板式換熱器進(jìn)行能量交換，交換后的 水直接排

3、放到下水道內(nèi)。板式換熱器通過提取潛水泵提供的污水中的能量與冷凍水循環(huán)泵提供的自 來水進(jìn)行能量交換，冷凍水循環(huán)泵將板式換熱器提取能量后的水源供給水源熱泵 機(jī)組，污水將板式換熱器中的能量帶走排放。板式換熱器為阿拉法拉生產(chǎn)，換熱 器換熱量為470kw、換熱面積為74.2 m 2，流道寬12mm，板片厚度為0.5mm，流 量為87 m 3/h，共兩臺，每臺換熱器可供機(jī)組單臺運(yùn)行時所需的制冷/制熱量。 冷凍水循環(huán)水泵采用上海凱泉生產(chǎn)的管道泵，電機(jī)功率為7.5kw，流量93 m3/h， 揚(yáng)程17.4m，共3臺。冷凍水循環(huán)泵提取能量后的水源進(jìn)入到水源熱泵機(jī)組內(nèi)，冷卻水循環(huán)泵將軟 化水也供給水源熱泵機(jī)組，機(jī)組

4、通過冷凝器和蒸發(fā)器對兩路循環(huán)水進(jìn)行冷/熱交 換，冷凍水循環(huán)泵將水送回板式換熱器進(jìn)行再次交換，冷卻水循環(huán)泵將水輸送至 各末端設(shè)備。水源熱泵采用的是南京五洲制冷集團(tuán)生產(chǎn)的WZRD470S型機(jī)組，共 2臺，機(jī)組的制熱功率為95.6kw，制熱量為470.4kw，機(jī)組的制冷功率為72.4kw， 制冷量為459.4kw。冷卻水循環(huán)水泵采用上海凱泉生產(chǎn)的管道泵，電機(jī)功率為 18.5kw，18.5kw，共 3 臺，流量 87 m3/h，揚(yáng)程 38m。末端設(shè)備采用風(fēng)機(jī)盤管，為江蘇勞特斯制造，分為立式明裝、臥式安裝風(fēng)機(jī) 盤管兩種，共187臺（實(shí)裝184臺）。三、經(jīng)濟(jì)效益分析1、運(yùn)行直接成本分析我廠原燃油鍋爐供暖，

5、以每年150天周期計算，每年燃油約162.6噸，費(fèi)用 為1,219,668.00萬元人民幣（參照2009-2010年度供暖）。現(xiàn)我廠污水源熱泵機(jī)組供暖，以每年150天周期計算，使用我廠二次出水為 熱源，每年節(jié)省資金近80余萬元，根據(jù)市場行情（以2011年柴油單價為基準(zhǔn)）， 預(yù)計4年可收回成本。（總投資：443.18萬元，設(shè)備款：156.99萬元，工程安裝 款：267.17萬元。我廠2010年-2011年冬季供暖季夏季制冷運(yùn)行費(fèi)用約為45.5 萬元，2011-2012年冬季供暖運(yùn)行費(fèi)用約為39.5萬元，不含檢修及保養(yǎng)費(fèi)用。）2、維修成本分析原我廠燃油鍋爐電子打火器、防火墻、循環(huán)水管線等須經(jīng)常性維

6、修，每年平 均維修費(fèi)用約為4.3萬元；現(xiàn)我廠污水源熱泵系統(tǒng)經(jīng)一個周期的運(yùn)行，只發(fā)生正 常性的維護(hù)費(fèi)用及檢查費(fèi)用，約1.3萬元，同期節(jié)省資金3萬元，僅為同期維修 費(fèi)用的30.23%，預(yù)計污水源熱泵系統(tǒng)未來5年內(nèi)年品均檢修維護(hù)費(fèi)用約5.5萬元。3、人工成本分析原燃油鍋爐運(yùn)行為4班導(dǎo)，須4個鍋爐工連續(xù)運(yùn)行5個月時間，按現(xiàn)人工費(fèi) 核算（每人每月4000元），約為8萬元；現(xiàn)污水源熱泵機(jī)組運(yùn)行人員為我廠一 分變電所人員兼管，白班人員1人，人工費(fèi)用約2萬元，每年可節(jié)省資金6萬元， 僅為同期費(fèi)用的25%。四、污水源熱泵能效比分析我廠采用的污水源熱泵機(jī)組為南京五洲制冷集團(tuán)有限公司出品，機(jī)組型號為 WZRD470

7、S，制冷/制熱量為 459.4kw/470.2kw，功率為 72.4kw/95.6kw，能效比 計算值（名義制冷量/制熱量與運(yùn)行功 率之比，即EER和COP）分別為6.35 和 4.92。根據(jù)我國具體的能效等級劃定（能效標(biāo)識能效等級）2.62.8五級2.83.0四級3.03.2三級3.23.4 二級3.4及以上一級（特佳水地源熱泵中央空調(diào)能效 比5.0以上）我廠污水源熱泵機(jī)組能效比為一級，其中制冷能效比為6.35，大于5.0為 特價級能效比。五、循環(huán)完善度分析為確定我廠污水源熱泵機(jī)組的循環(huán)完善程度，可根據(jù)制冷空調(diào)產(chǎn)品循環(huán)的不 可逆性損失進(jìn)行分析。根據(jù)熱力學(xué)角度實(shí)際循環(huán)不可逆性，可分為可以利用的

8、不可逆性和阻力型不 可逆性，阻力型不可逆性不可能沒有，是由非動力性的摩擦、擾動引起的功變?yōu)?熱，例如壓縮機(jī)的不可逆性和節(jié)流閥的不可逆性等；可利用型不可逆性是可以減 少的，但不可以沒有，可經(jīng)過調(diào)節(jié)進(jìn)行控制的，根據(jù)我廠實(shí)際情況，其主要分為 以下三類：1、壓縮過程中的不可逆性由壓縮機(jī)的吸排氣節(jié)流、摩擦、熱量傳遞、泄漏，其中泄漏是可以通過日常 檢查及設(shè)備維修、維修進(jìn)行解決。2、兩器的不可逆性換熱器的面積（包含末端散熱的風(fēng)機(jī)盤管），換熱器的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、兩器的 對數(shù)平均溫差，可以根據(jù)我廠實(shí)際情況進(jìn)行增減或維修。3、節(jié)流過程中的不可逆性工質(zhì)、壓縮比，由實(shí)際的外界條件及設(shè)備性能所控制。如減少污水源熱泵循環(huán)完善

9、度的措施，盡可能的確保以上三個過程中的不可 逆性損失為目的，根據(jù)我廠實(shí)際情況，必須確保管道泄漏量、末端裝置的開啟狀 態(tài)，以及供暖/制冷過程中室內(nèi)外溫差及室溫的控制，來提高循環(huán)完善度，減少 熱量損失。六、節(jié)能減排對比分析燃油鍋爐能耗材料主要是柴油，柴油在不完全燃燒的情況下將產(chǎn)生二氧化硫、 一氧化碳、氮氧化物等對大氣污染的氣體，我廠年耗柴油162.6噸，其中二氧化 硫排放量為0.98噸，一氧化碳排放量為6.82噸，氮氧化物排放量為0.4噸；而 污水源熱泵則用我廠二次污水中的熱能，通過電能壓縮轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行供暖，不 存在燃油鍋爐產(chǎn)生的大氣污染氣體。根據(jù)污水源熱泵在我廠實(shí)際應(yīng)用情況及上訴各方面對比分析，污水源熱泵無 論從設(shè)計上，還是在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢遠(yuǎn)大于原有的燃油鍋爐情況。序號比對項目燃油鍋爐污水源熱泵1實(shí)際供暖面枳7000平方米7000平方米2供