**污水處理廠

再生水源熱泵工程初步方案

**市**地熱開發(fā)有限責任企業(yè)

2023年11月

目錄

一、項目概況...........................................錯誤!未定義書簽。

二、設計根據(jù)...........................................錯誤!未定義書簽。

三、設計條件...........................................錯誤!未定義書簽。

3.1熱負荷..........................................錯誤!未定義書簽。

3.2系統(tǒng)設計參數(shù)....................................錯誤!未定義書簽。

3.3再生水水源的條件...............................錯誤!未定義書簽。

四、再生水源熱泵系統(tǒng)方案設計..........................錯誤!未定義書簽。

4.1設計原則.......................................錯誤!未定義書簽。

4.2系統(tǒng)方案設計的重要技術路線....................錯誤!未定義書簽。

4.3方案概述.......................................錯誤!未定義書簽。

4.4重要設備的設計選型............................錯誤!未定義書簽。

4.5系統(tǒng)原理圖.....................................錯誤!未定義書簽。

4.6重要設備選型匯總...............................錯誤!未定義書簽。

五、熱泵機房自控系統(tǒng)設計..............................錯誤!未定義書簽。

5.1概述...........................................錯誤!未定義書簽。

5.2設計根據(jù).......................................錯誤!未定義書簽。

5.3設計原則.......................................錯誤!未定義書簽。

5.4功能規(guī)定及監(jiān)控對象............................錯誤!未定義書簽。

5.5系統(tǒng)構造.......................................錯誤!未定義書簽。

5.6控制方略分析....................................錯誤!未定義書簽。

5.7節(jié)能系統(tǒng)分析....................................錯誤!未定義書簽。

六、系統(tǒng)運行經(jīng)濟性分析.................................錯誤!未定義書簽。

6.1系統(tǒng)初投資估算................................錯誤!未定義書簽。

6.2運行費用估算...................................錯誤!未定義書簽。

附件一**簡介及部分工程業(yè)績簡介.....................錯誤!未定義書簽。

附件二**類似項目業(yè)績簡介...........................錯誤!未定義書簽。

1、奧運村再生水熱泵冷熱源工程......................錯誤!未定義書簽。

2、國家重點科技攻關課題一奧運專題.................錯誤!未定義書簽。

3、燕山辦事處辦公樓污水熱泵供暖供冷工程簡介.......錯誤!未定義書簽。

4、世博軸項目......................................錯誤!未定義書簽。

5、2023百千萬人才資助項目——直接式污水源熱泵系統(tǒng)應用中關鍵技術的研

究..................................................錯誤!未定義書簽。

6、張家港購物公園污水源熱泵項目...................錯誤!未定義書簽。

7、安陽廣廈新苑再生水源熱泵項目...................錯誤!未定義書簽。

一、項目概況

蘭州市**安寧區(qū)污水廠位于蘭州市安寧區(qū)北濱河路西段、是日處

理能力2()萬噸的先進污水處理廠，服務面積42km2,東臨大片的住宅

小區(qū)。

污水處理廠終沉池合計8座，單座凈尺寸40x40m,池邊水深4.3m。

終沉池采用中心法水、周圍出水形式幅流池。

污泥回流泵房為矩形鋼筋混凝土構造，屋層采用網(wǎng)架構造屋面,

平面尺寸18.4x10.4m,地面如下深度8m,分為污泥回流泵井和剩余污

泥泵井兩部分，兩泵井設連通閘板，剩余污泥泵井可兼顧終沉池放空。

每座回流污泥泵房6臺潛水排污泵，電動閘板10個以及對應的起吊、

配電等附屬設施。

目前:該水廠是廿肅省規(guī)模最大，工藝先進，污泥污水設施齊全,

沼氣發(fā)電、余熱充足運用的都市污水處理廠。

**污水處理廠目前實際日污水處理量約為16萬噸/天，常年水溫高

于1()℃,處理后的二級污水中具有大量的低位熱能，經(jīng)熱泵系統(tǒng)提取

后口J用于該區(qū)域的集中供熱。

再生水源熱泵系統(tǒng)是新型的I可再生清潔能源運用技術，可以滿足

供暖、制冷、供應生活熱水的多元需求，使用過程中不會產(chǎn)生任何污

染，是實現(xiàn)節(jié)能降耗和污染減排的重要措施和手段，符合構建資源節(jié)

省型、環(huán)境友好型友好社會W、J規(guī)定，對蘭州市發(fā)展新型可再生能源可

以起到良好的J示范作用。

如下將給出項目的初步技術方案和系統(tǒng)口勺經(jīng)濟性分析。

二、設計根據(jù)

1.《采暖通風與空氣調(diào)整設計規(guī)范》(GB50019-2023)；

2.《地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范GB50366-2023》；

3.《住宅建筑規(guī)范》(GB50368-2023)；

4.《建筑給水排水設計規(guī)范》(GB50015-2023)；

5.《通風與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50243-2023）；

6.《全國民用建筑工程設計技術措施一暖通空調(diào)?動力》（2023版）；

7.《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計原則》（JGJ134—2023）；

8.《全國民用建筑工程設計技術措施一給水排水》（2023版）；

9.《蘭州市都市總體規(guī)劃（第三版）》供熱部分（2023年-2023年）

10.《蘭州市都市總體規(guī)劃（第四版）》（2023年-2023年）征求意見稿

11.甲方提供的資料及有關規(guī)定

12.其他有關國家和地方日勺現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范和原則。

三、設計條件

3.1熱負荷

自然氣候條件

蘭州市地處黃河上游，大陸性季風氣候明顯，屬中溫帶大陸性氣

候，冬無寒冷，夏無酷暑，四季分明。氣候特點是降水少，日照多，

光能潛力大，氣候干燥，晝夜溫差大，年日照時數(shù)為2600小時，無霜

期為180天,年平均降水量在25（）?35（）毫米，并集中分布在6~9月，

年平均氣溫9.3℃。

室外氣象參數(shù)

下表根據(jù)《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》給出了蘭州市

W、J設計用室外氣象參數(shù)，作為設計參照。

表1蘭州市設計用室外氣象參數(shù)

設計用室外氣象參數(shù)單位數(shù)值

采暖室外計算溫度℃-8.8

冬季通風室外計算溫度℃-8.5

冬季空氣調(diào)整室外計算溫度"C-II.4

冬季空氣調(diào)整室外計算相對濕度%70

冬季室外平均風速m/s0.3

冬季室外最多風向日勺平均風速m/s2.2

冬季最多風向—ENE

冬季最多風向歐J頻率%5

冬季室外大氣壓力Pa85283

冬季日照百分率%40

設計計算用采暖期日數(shù)El130

設計計算用采暖期初日—II月7日

設計計算用采暖期終日—3月16日

極端最低溫度-19.7

最冷月干球溫度變化圖如下所示:

最冷月干球溫度變化困

S15O

O

好

吃-5

球.1O

山-1②5

e，///////////////

t-日平均溫度rc)一日最高溫度rc)-0最低溫度(C)

熱負荷指標估算

根據(jù)國家部委有關“推進新建住宅和公共建筑嚴格執(zhí)行節(jié)能50%

的設計原則，直轄市及有條件H勺地區(qū)要率先實行節(jié)能65%H勺設計原則”

規(guī)定和甘肅省政府、蘭州市政府有關“蘭州等有條件的市州要率先實

行65%的原貝廠規(guī)定。2023年之前（含2023年）蘭州市居住建筑執(zhí)行

50%節(jié)能率的節(jié)能原則（二步節(jié)能原則），從2023年開始蘭州市在全省

率先強制推行65%節(jié)能率的I節(jié)能原則（三步節(jié)能原則）。

表2蘭州市2023-2023年規(guī)劃新建建筑面積熱指標表

居住建筑熱指標公共建筑熱指標綜合熱指標

名稱

w/maW/maw/ma

規(guī)劃新建建筑36.35244.2

結(jié)合蘭州市實際狀況，本方案設計顧客均為規(guī)劃新建建筑，故綜

合建筑面積熱指標取值45W/nf（包括5%W、J管網(wǎng)損失）。

3.2系統(tǒng)設計參數(shù)

冬季采暖設計熱水供/回水溫度70/57℃o

3.3再生水水源的條件

都市污水除具有“水”的特性和用途外，還儲存有大量的低位能

量，具有“能量”特性。冬季都市污水的水溫高于大氣環(huán)境溫度，是

污水源熱泵系統(tǒng)很好H勺低溫熱源，夏季都市污水H勺水溫低于大氣環(huán)境

溫度，是污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)很好的散熱體。污水源熱泵系統(tǒng)以其綠

色環(huán)境保護、高效節(jié)能越來越受到重視。

**污水處理廠污水日處理量16萬噸，處理原則為二級排放水。運

用排放的二級水結(jié)合熱泵系統(tǒng)為污水處理廠東側(cè)規(guī)劃新建小區(qū)提供區(qū)

域供暖熱源。

再生水源熱泵項目成敗的關鍵即為對水源條件的水質(zhì)、水溫、水

量等進行認真日勺調(diào)研、分析，制定具有針對性的技術方案，處理好水

源水量、水溫、水質(zhì)的關鍵問題，充足運用水源有利條件。

再生水水源水量

實行再生水源熱泵工程，須獲得再生水水水源水量逐時變化規(guī)律,

尤其關注再生水最小小時流量。目前該項監(jiān)測工作我企業(yè)正在進行。

根據(jù)甲方提供的既有資料初步按照再生水最大小時流量7000mVh,最

小小時流量6400m3/h計算。

再生水水源水溫

再生水水源水溫是再生水源熱泵系統(tǒng)日勺重要設計參數(shù)，再生水源

熱泵系統(tǒng)水源設計溫度應以數(shù)年冬季最低溫度作為設計溫度。該部分

資料需污水處理廠提供，目前我企業(yè)正在排水口進行排水溫度的逐時

監(jiān)測，本方案根據(jù)甲方提供的）既有資料按照再生水冬季最低溫度10℃,

最高溫度17℃進行設計計算。

再生水水源水質(zhì)

如下給出的是都市污水的水質(zhì)原則，本項目采用該污水廠排出日勺

二級原則水作為熱泵系統(tǒng)日勺冷熱源。

表3污水水質(zhì)原則（單位mg/L）

序號基本控制項目一級原則二級原則三級原則

1C0D>5萬m3/d5080100

1-5萬m7d5080100

<1萬m3/d6080100

2BOD>5萬nV7d102030

1-5萬m3/d102030

<1萬nf7d152030

3ss152030

4動植物油135

5石油類135

6LAS0.512

7總氮1520—

8NH：-N5525

9總P（以P計）0.50.53

10色度（稀釋倍數(shù)）303030

11PH6?96?96~9

糞大腸菌群數(shù)

12103104104

“（個兒）

根據(jù)我企業(yè)實行奧運村再生水熱泵冷熱源項目的經(jīng)驗，及對項目

應用水源BU三年日勺在線儀器及人工檢測成果表明，污水處理廠的二級

排放水日勺水質(zhì)大概85%以上的時間內(nèi)是達標排放日勺，其他時間內(nèi)水質(zhì)

均相對較差，低于三級水原則。水中重要有：

1）污雜物：樹葉、塑料、紙片、菜葉、魚鱗、毛發(fā)、短纖維等；

2）懸浮物：1微米?數(shù)十毫米；

3）綠苔、藻類、微生物及衍生物

4）無機化合物：鈣、鎂、鉀、鈉、氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽；

根據(jù)我企業(yè)和清華大學熱能系共同完畢日勺國家科技部重點科技攻

關課題一一《再生水熱能綜合運用系統(tǒng)關鍵技術日勺研究》成果表明，

水質(zhì)對污水源熱泵系統(tǒng)重要會產(chǎn)生如下三種影響：

1）腐蝕

再生水中氯根和硫酸根含量較少，腐蝕重要是生物、顆粒、析晶

和污垢腐蝕。根據(jù)試驗室加速腐蝕試驗及現(xiàn)場掛片試驗研究得到了二

級水對不一樣金屬日勺腐蝕速率。

試驗成果可直接指導熱泵系統(tǒng)的過濾器、換熱器等關鍵設備、部

件的I選材的耐腐蝕設計。

2）懸浮物的沉積、附著、結(jié)垢、堵塞

二級水中的污雜物、懸浮物會對污水熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生沉積、附著、

結(jié)垢、堵塞等不利影響；

需要設計具有針對性H勺自清洗過濾系統(tǒng)以處理污雜物對熱泵系統(tǒng)

導致日勺堵塞，有效緩和懸浮物沉積、附著、結(jié)垢對換熱器效率日勺影響。

3）微生物代I沉積、生長

二級水中的微生物較多，水溫及水中日勺化學成分均有利與微生物

的生長，微生物在換熱器內(nèi)沉積、生長會影響換熱、減少效率乃至于

使系統(tǒng)不能運轉(zhuǎn)。

需要設計具有針對性日勺換熱器自清洗系統(tǒng)，以有效處理懸浮物、

微生物在熱泵系統(tǒng)換熱器內(nèi)沉積、附著、結(jié)垢對換熱口勺不利影響。

本系統(tǒng)方案按三級排放水原則進行系統(tǒng)設計。

水源條件分析小結(jié)：

1）水量：最大小時流量6700m3/h,最小小時流量6400m3/h；

2）水溫：冬季最低為10℃,最高17℃；

3）水質(zhì)：按三級排放水原則進行系統(tǒng)設計。

水源具有腐蝕性，系統(tǒng)的關鍵設備、部件須進行耐腐蝕設計，須

設計自清洗過濾系統(tǒng)，須設計換熱器自清洗系統(tǒng)。

四、再生水源熱泵系統(tǒng)方案設計

4.1設計原則

1）系統(tǒng)方案設計需在不一樣工況下很好的滿足系統(tǒng)供暖需求；系

統(tǒng)具有安全性、穩(wěn)定性、可靠性；

2）系統(tǒng)方案設計是全面、科學、合理、高效的，并可實現(xiàn)高效、

節(jié)能運行；

3）系統(tǒng)方案設計遵守投資較少、機房占地面積節(jié)省的原則；

4）選擇最佳的設備、系統(tǒng)配置方案，提高設備運用率及效率，實

現(xiàn)系統(tǒng)低成本運行；

5）系統(tǒng)方案設計遵守有助于系統(tǒng)維護、運行、控制、管理的原則；

6）重要設備選型先進合理.、使用壽命長、噪聲低、效率高、維護

簡樸。

7）重要設備選型均滿足再生水水源的特性規(guī)定，保證設備安全高

效穩(wěn)定運行。

4.2系統(tǒng)方案設計的重要技術路線

再生水源熱泵系統(tǒng)可分為兩種類型，即直接式和間接式。直接式

是再生水通過處理后直接進入熱泵機組的換熱器作為其冷熱源實現(xiàn)供

熱制冷，而間接式系統(tǒng)的再生水需通過換熱器進行換熱，再生水與熱

泵機組沒有直接連通，形成兩個獨立環(huán)路。兩種方式各有利弊，應根

據(jù)詳細項目狀況來選擇比較合適的系統(tǒng)。

系統(tǒng)方案設計日勺重要技術路線即為直接式與間接式再生水源熱泵

系統(tǒng)比較、選擇、設計。影響原因重要為再生水水源水溫、水量、水

質(zhì)條件和各系統(tǒng)口勺技術經(jīng)濟可行性。

根據(jù)前面對項目水源條件分析成果，水源最大小時流量為

6700m7h,最小小時流量為6400i//h,；水源水溫的設計條件冬季最高

為17℃,最低為10℃；無論是直接式系統(tǒng)還是間接式系統(tǒng)水質(zhì)均按三

級排放水原則進行系統(tǒng)設計；水源具有腐蝕性，系統(tǒng)日勺關鍵設備、部

件須進行耐腐蝕設計，須設計自清洗過濾系統(tǒng)，須設計換熱器自清洗

系統(tǒng)。

4.2.1間接式再生水源熱泵系統(tǒng)

間接式的污水熱泵系統(tǒng)的換熱器常用的重要有兩種類型，一種為

殼管式換熱器，一種為板式換熱器；為更多得提取再生水熱量，換熱

器二次側(cè)采用20%的乙二醇溶液作為換熱介質(zhì)。

殼管換熱器污水、軟化水間換熱溫差大，一般為5℃以上，換熱效

率較低，易受水量局限，且造價高，占地面積大，一般不推薦該方式。

圖1采用殼管式換熱器的間接式再生水源熱泵系統(tǒng)示意圖

板式換熱器再生水、軟化水間換熱溫差一般可低至2c左右，換熱

效率高，運用溫差為大，換熱溫差愈小所需板片面積越大，會增長換

熱器投資，設計為3℃換熱溫差。

圖2采用板式換熱器的間接式再生水源熱泵系統(tǒng)示意圖

間接式系統(tǒng)把再生水和熱泵系統(tǒng)分為兩個獨立環(huán)路，熱泵空調(diào)系

統(tǒng)只運用再生水源的溫差換熱，不受水質(zhì)影響，熱泵主機為常規(guī)水源

熱泵機組，機組效率高，在系統(tǒng)投資方面具有優(yōu)勢。但在運行維護方

面，再生水日勺過濾和換熱環(huán)節(jié)需增長投入，進行換熱器時定期清洗以

保持長期高效換熱效率，熱泵機組日勺運行效率高，整體系統(tǒng)的經(jīng)濟性

-Ar

fWjo

4.2.2直接式再生水源熱泵系統(tǒng)

直接式再生水源熱泵系統(tǒng)對熱泵機組日勺技術規(guī)定比較高，必須進

行非標設計，且在使用季節(jié)的切換時需對系統(tǒng)進行徹底的清洗，同步

進入熱泵前的再生水前端處理中，須設計自清洗過濾系統(tǒng)，需對系統(tǒng)

的關鍵設備、部件須進行耐腐蝕設計，須設計熱泵換熱器自清洗系統(tǒng)。

該系統(tǒng)的初投資費用較高，但系統(tǒng)簡潔，再生水運用效率高。

…一過善器

10C。□

4c

圖3直接式污水源熱泵系統(tǒng)示意圖

將直接式再生水源熱泵系統(tǒng)和間接式再生水源熱泵系統(tǒng)進行綜合

比較，如下表所示。

表4直接式與間接式再生水源熱泵系統(tǒng)的綜合比較

分項直接式間接式

熱泵機組非原則設計高效，原則化設計

水泵能耗低中

再生水源水溫受限條件小受限條件大

再生水源水量受限條件小受限條件大

直接影響熱泵機組，與熱泵機組無直接接觸

再生水源水質(zhì)

處理精度規(guī)定低處理精度規(guī)定較高

系統(tǒng)總造價低

系統(tǒng)維護性難易

綜上，根據(jù)本項目特點，考慮系統(tǒng)的技術經(jīng)濟性規(guī)定，擬采用間

接式(板式換熱器)再生水源熱泵系統(tǒng)，力爭做到系統(tǒng)設計最優(yōu)化，

投資最小化，運行維護最簡化。

4.3方案概述

本項目設計為間接式再生水源熱泵系統(tǒng)，系統(tǒng)流程描述如下：本

系統(tǒng)再生水源來自**污水處理廠二級排放水，經(jīng)DN1000的水泥管線，

自流到再生水源熱泵空調(diào)機房取水口，最大水量為7000m7h,為保證

再生水水源的穩(wěn)定性，設置一種容積為lOOOn?日勺再生水蓄水池，再生

水提高泵從蓄水池中取水，經(jīng)全自動自清洗過濾器過濾后進入板式換

熱器進行換熱，板換二次側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)與熱泵機組的蒸發(fā)器或冷凝器

換熱，作為熱泵系統(tǒng)的冷熱源；再生水經(jīng)板換取熱或放熱后退回原河

道下游。熱泵空調(diào)軟化水系統(tǒng)提供建筑末端系統(tǒng)所需的采暖循環(huán)水。

因本項目規(guī)模較大，分區(qū)設置換熱站進行供熱。

考慮到設置了一種容積為4000/歐|再生水蓄水池，按照污水處理

廠平均水量6700nf/h計算該項目供熱能力。

再生水由10℃運用到4℃,可提供熱量：

Q=l.163X6700X(10-4)M6752.6kW

熱泵機組制熱效率(COP)取為3.6,結(jié)合熱泵機組可為末端提供的

熱量為:

Q供二QXCOP/(COPT)二64734.4kW

結(jié)合上文熱負荷估算分析，綜合建筑面積熱指標取值45W，nf(包

括5%的J管網(wǎng)損失)，將**污水處理廠污水熱能結(jié)合熱泵系統(tǒng)所有運用

起來可處理140萬平米規(guī)劃新建建筑供暖需求。

4.4重要設備的設計選型

4.4.1過濾器的設計選型

本項目水源為污水處理廠二級排水，過濾器在設計選型時須遵照

滿足水質(zhì)、水處理量和水處理精度H勺規(guī)定，保證運行安全可靠的原則。

按照如下技術規(guī)定進行設備選型:

表5過濾器設計規(guī)定

序號技術規(guī)定

1工況參數(shù)

總處理水量：6700m3/h

冬季

水溫：10℃

2過濾器性能指標

2.1單臺設計處理水量：^1200m3/h

2.2過濾精度：500Nm

2.3過濾器承壓：^l.OMPa

2.4過濾器工作壓力：0.2MPa-1.0MPa

2.5過濾器反清洗時壓力損失：W0.05MPa

2.6過濾器清洗方式：電動吸式清洗。

2.7過濾器使用壽命：423年

2.8持續(xù)供水，過濾器自清洗時不停流。

3過濾器材質(zhì)、工藝規(guī)定

序號技術規(guī)定

3.1濾筒整體（包括濾網(wǎng)、加強筋、支架等）材料：整體不銹鋼316L。

3.2過濾器殼體材料：優(yōu)質(zhì)碳素鋼，內(nèi)外表面加防腐涂層。

3.3設備進、出水口配帶配對法蘭、螺栓、螺母及墊片，過濾器并聯(lián)運行。

3.4排污導管材料：不銹鋼316。

3.5清洗機構材料：不銹鋼316Lo

本項目最大小時用水量6700m3/h,設計選擇六臺CBR-CW-Y4S全

自動自清洗過濾器，單臺處理量1200淀加，設計為六用一備，增長了

系統(tǒng)日勺安全可靠性。

過濾器重要零部件材質(zhì)如表6所示。

表6過濾器重要零部件材質(zhì)

本體涂襯環(huán)氧樹脂的'碳鋼37-2

濾網(wǎng)不銹鋼36L（編織）

濾網(wǎng)支架構造PVC

密封圈橡膠，EPDM

控制單元黃銅，不銹鋼，鋁

排污閥鑄鐵、天然橡膠、環(huán)氧樹脂涂布

過濾器機械部分滿足如下規(guī)定：

1）過濾器滿足長期持續(xù)工作，濾網(wǎng)可進行自動清洗，排污。

2）自動過濾器由筒體、過濾網(wǎng)、過濾網(wǎng)支撐構造、過濾器清洗裝

置、控制系統(tǒng)、壓差開關、排污閥、清洗計數(shù)器等構成。

3）產(chǎn)品制造符合設計規(guī)定，出廠前進行組裝、調(diào)試及性能試驗。

4）筒體材料采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼構造日勺焊接鋼管，防銹處理，環(huán)氧樹

脂涂料涂層厚度200—220微米，符合IS0-9001各項規(guī)定W、J規(guī)

定。

5）濾網(wǎng)、排污內(nèi)部導管等采用不銹鋼316L材料制造。

過濾器電氣部分設計如下：

1）自動過濾器進、出水管上裝有PDS敏捷口勺壓差傳感器，壓差檢

測精確、可靠。并且裝有對應口勺進、出口壓力表。

2）電動機滿足IEC原則，采用鼠籠式感應電動機，防護等級為

IP54o

3）自動過濾器日勺沖洗電機設過熱保護機構，當電機過熱保護機構

動作時，自動控制柜接受過熱信號，并自動切斷沖洗電機電源,

使故障指示燈亮。

4）當過濾器產(chǎn)生故障時，控制柜輸出報警信號，以便操作人員及

時進行檢修。

5）過濾器控制系統(tǒng)不僅設差壓清洗，還設有定期清洗功能（沖洗

間隔時間最大概24小時并可調(diào)）及持續(xù)清洗功能，保證清洗

效果。

表7控制盤上的重要部件列表

序號重要部件名稱品牌或型號單位數(shù)量備注

1可編程程序控制器SIEMENS臺1德國

2電源轉(zhuǎn)換器440.380/24V/120V套1德國

3電機保護器Telemecanigue套1法國

4電路保護裝置ABB套4德國

5電路狀態(tài)指示器Telemecanigue套2法國

6電機啟動器Telemecanigue套2法國

7時間設定器OMRONH3CR套1日本

8差壓傳感器604DZI套1美國

9電磁閥GEM-SOL套1德國

4.4.2板式換熱器設計選型

1、板換材質(zhì)的選擇

本項目水源為污水處理廠二級排水，污水水質(zhì)對板換H勺影響重要

有三種：腐蝕、結(jié)垢及堵塞、微生物沉積生長，板換材質(zhì)須滿足水質(zhì)

規(guī)定，以保證系統(tǒng)運行安全可靠。

根據(jù)甲方提供已經(jīng)有水質(zhì)參數(shù)，本項目二級排放水中氯根和硫酸

根含量較少，對于不銹鋼材料不構成腐蝕威脅；腐蝕另有其他原因；

初步判斷引起腐蝕的污垢種類為：生物、顆粒、析晶和腐蝕污垢。

****新源科技有限企業(yè)和清華大學熱能系共同完畢的國家科技部

重點科技攻關課題一一《再生水熱能綜合運用系統(tǒng)關鍵技術的研究》，

采用試驗室電化學法進行了金屬材質(zhì)日勺腐蝕性試驗。根據(jù)得到日勺不一

樣不銹鋼材質(zhì)在不一樣的污水環(huán)境中H勺電化學腐蝕試驗成果，結(jié)合本

項目的水質(zhì)狀況，初步選擇適合該項目的性價比好的板換板材為不銹

鋼316。

2、板換換熱溫差確實定

板式換熱器的換熱溫差直接影響板換口勺面積和造價，為減少系統(tǒng)

初投資，設計板換對數(shù)換熱溫差為3℃。

按照如下技術規(guī)定進行設備選型:

表8板式換熱器選型技術規(guī)定

序號技術規(guī)定

1形式：水/水板式換熱器

一次側(cè)再生水（三級出水）

1.1換熱介質(zhì)

二次側(cè)20%乙二醇溶液

1.2換熱器沖洗方式：反沖洗

2工況參數(shù)

一次側(cè)進/出口溫度：10/4C

一次側(cè)壓力降：＜80KPa

2.1冬季運行工況二次側(cè)進/出口溫度：7/1℃

二次側(cè)壓力降：＜80KPa

對數(shù)平均溫差：03c

2.2一次側(cè)設計壓力：1.6MPa；二次側(cè)設計壓力：1.6MPa。

3換熱器性能指標

3.1使用壽命：430年

3.2換熱器傳熱效率：299%

換熱器應在環(huán)境溫度不低于5c不超過45℃,相對濕度不超過90%日勺

3.3

條件下正常運行。

4換熱器材料、工藝規(guī)定

4.1板片的材料：優(yōu)質(zhì)AISI316不銹鋼，原裝進口。

4.2換熱器內(nèi)流道形式：自由流

4.3板片厚度：40.5mm

4.4板片兩端應有對稱日勺懸掛定位構造。

4.5墊片材料：NBR橡膠。

4.6墊片固定方式：免粘接

4.7接口管道形式：法蘭連接。

4.8法蘭、接管材料：AISI316不銹鋼。

4.9導桿、支柱材料：優(yōu)質(zhì)碳素鋼，進行表面防銹處理。

4.10夾緊螺柱材料：45#優(yōu)質(zhì)碳素鋼，進行表面防銹處理，符合ISO630原則。

序號技術規(guī)定

框架板、壓板材料：Q235-B一般碳素鋼，經(jīng)噴丸除銹、噴漆、烘干等

4.11

工藝處理。

4.12焊接材料應符合GB/T983規(guī)定。

4.13換熱器框架應留有不不不小于15%的板片增容能力。

4.14換熱器采用單流程、平行流設計。

4.15一、一次側(cè)進出口在同一方問。

3、板換防堵塞、防結(jié)垢設計

二級水中的污雜物、懸浮物會對污水熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生沉積、附著、

結(jié)垢、堵塞等不利影響，導致?lián)Q熱量下降。本方案針對這一不利影響,

對板換換熱系統(tǒng)進行了專門的設計：板式換熱器選擇自由流板式換熱

器，增大板間距；設有反沖洗管路，定期切換水流進入板換的方向，

進行板換W、J自動反沖洗；采用我企業(yè)專利產(chǎn)品一一板式換熱器CTP在

線清洗系統(tǒng)，定期對板換進行在線自清洗，經(jīng)試驗驗證，該系統(tǒng)短時

間內(nèi)可恢復板換換熱效率90%,可保證換熱器持續(xù)的高換熱效果。

4、板換的選型計算書

本方案選擇7組丹麥S0NDEX的自由流板式換熱器(6用1備)，每

組由兩臺板換串聯(lián)構成，材質(zhì)為不銹鋼316,滿足本項目再生水運用時

防腐蝕規(guī)定。

板換設計計算書如下：

表9再生水板式換熱器型號參數(shù)表

SondexA/SPHE-Design&Datalist

PHE-TypeSF160-IS10-284-TLA-LIQUIDHotsideColdside

Flowrate(m3/h)1116.671409.60

Inlettemperature(°C)10.003.30

Outlettemperature(℃)6.756.00

Pressuredrop(bar)0.130.21

Heatexchanged(kW)4231

Thermodynamicproperties:Water20

Density(kg/m3)999.681,050.17

Specificheat(kJ/kg*K)4.203.80

Thermalconductivity(W/m*K)0.580.51

Meanviscosity(mPa*s)1.392.51

Wallviscosity(mPa*s)1.552.09

Foulingfactors(m2*K/kW)0.000.00

Dimensioningfactor%0.71

InletbranchFlF3

OutletbranchF4F2

DesignofFrame/Plate:

Platearrangement(passes*channel)1x141+0x0

Platearrangement(passes*channel)1x142+0x0

Numberofplates284

Effectiveheatsurfaceg451.20

OverallK-valueDuty/Clean(W/m2*K)2,520.982,538.90

Platematerial0.9mmAISI316

Gasketmaterial/Max.temp.NITRILHTSONDERLOCK(G)

Max.designtemperature(℃)90.00

Max.Working/testpressure(bar)10.0013.00

Max.Differentialpressure(bar)10.00

ApprovalNone

Liquidvolume(liter)3962

Framelength(mm)6235MaxNo.of

Netweight(kg)9319

FrametypeIS

ConnectionsHOTside:DN300FlangeSt.37PN10

ConnectionsCOLDside:DN300FlangeSt.37PN10

SondexA/SJernet9DK-6000Kolding

SondexA/SPHE-Design&Datalist

PHE-TypeSF160-IS10-286-TLA-LIQUIDHotsideColdside

Flowrate(m3/h)1116.67

Inlettemperature(℃)6.751.00

Outlettemperature(℃)4.003.29

Pressuredrop(bar)0.130.21

Heatexchanged(kW)3584

Thermodynamicproperties:Water20

Density(kq/m3)1,000.031,051.37

Specificheat(kJ/ka*K)4.203.80

Thermalconductivity(W/m*K)0.570.51

Meanviscosity(mPa*s)1.522.86

Wallviscosity(mPa*s)1.672.42

Foulinqfactors(m2*K/kW)0.000.00

Dimensioningfactor%0.70

InletbranchFlF3

OutletbranchF4F2

DesignofFrame/Plates:

Platearrangement(passes*channel)1x142+0x0

Platearrangement(passes*channel)1x143+0x0

Numberofplates286

Effectiveheatsurface(m2)454.40

OverallK-valueDuty/Clean(W/m2*K)2,447.99

Platematerial0.9mmAISI316

Gasketmaterial/Max.temp.NITRILHTSONDERLOCK(G)

Max.designtemperature(℃)90.00

Max.Working/testpressure(bar)10.00

Max.Differentialpressure(bar)10.00

ApprovalNone

Liquidvolume(liter)3990

Framelength(mm)6235Max.No.of

Netweiqht(kq)9356

FrametypeIS

ConnectionsHOTside:DN300FlangeSt.37PN10

ConnectionsCOLDside:DN300FlanqeSt.37PN10

4.4.3熱泵主機的設計選型

根據(jù)負荷規(guī)定，選擇六臺約克離心式高溫熱泵機組承擔系統(tǒng)熱負

荷，型號為:CYKZSZRK為25DLDJG。

熱泵機組W、J重要性能參數(shù)如下表所示：

表10熱泵機組重要性能參數(shù)表

制熱量HOOOkW

輸入功率3019kW

能效比（COP）3.643

蒸發(fā)器進出水溫度6/1℃（最低）

蒸發(fā)器流量1117t/h

冷凝器進出水溫度70/57℃

冷凝器流量727t/h

壓縮機型式離心式壓縮機

壓縮機數(shù)量2

能量調(diào)整范圍0%?100%無級調(diào)整

制冷劑R134a

電源10kV,50IIz

外形尺寸7214mmX6604mmX4928mm

運行重量61554kg

4.5系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)原理圖如下:

圖4間接式再生水源熱泵系統(tǒng)原理圖

4.6重要設備選型匯總

本系統(tǒng)重要設備包括自清洗過濾器，板式換熱器，熱泵主機，各

環(huán)路循環(huán)水泵，軟化水及定壓系統(tǒng)裝置等，各設備技術參數(shù)型號如下:

表11重要設備選型參數(shù)表

設備型號重要參數(shù)額定功率品牌備注

離心式水源

CYKZSZRK7U25DLDJG制熱量11000量3019kW約克6臺

熱泵機組

自洗式過濾以色列阿

CBR-CW-Y4SL=1200m3/h0.5mm5用1備

器米亞德

一次側(cè)：10℃?4℃二次側(cè):7℃?丹麥

板式換熱器6用1備

換熱量:7792kW材質(zhì)：不銹鋼316SONDEX

1套，清洗

CIP在線反沖

****板式換熱

洗系統(tǒng)

器用

板換二次側(cè)L=1200m7h,4=206用1備，

循環(huán)泵m變頻泵

空調(diào)系統(tǒng)

L=700m3/h,H=25m5用1備

循壞泉

再生水蓄水4000m3,混凝土

——1個

池池

L=1200m7h,420

污水提高泵6用1備

m

軟化水裝置—L=50?lOOt/h—1套

1只，空調(diào)

軟化水箱——

補水用

空調(diào)系統(tǒng)

軟化水補水L=50m7h,H=30m1用1備

泵

空調(diào)系統(tǒng)定

SQL1200-0.6——1個

壓罐

五、熱泵機房自控系統(tǒng)設計

5.1概述

伴隨科技的不停發(fā)展和進步，現(xiàn)代智能化、多功能化的大型建筑

物內(nèi)機電設備種類繁多，技術性能復雜，運行管理任務繁重，管理者

既要保證設備正常運行，又要最大程度的減少能耗，僅憑人來管理已

很難奏效。因此，采用自動化技術己成為現(xiàn)代建筑最重要的手段。它

可以大量日勺節(jié)省人力、能源、減少設備故障率、提高設備運行效率、

延長設備使用壽命、減少維護及營運成本，提高建筑物總體運作管理

水平。

5.2設計根據(jù)

該系統(tǒng)實行所波及日勺技術原則和規(guī)范，產(chǎn)品原則和規(guī)范及工程原

則規(guī)范包括如下：

冷熱源機房工程W、J有關rJ圖紙及闡明

《民用建筑電氣設計規(guī)范》(JBJ/T16-92)

《民用建筑電氣設計院原則》(JGJ/T16-92)

《中國室內(nèi)給水排水熱水供應設計規(guī)范》(GBJ15-74)

《工業(yè)企業(yè)通訊接地設計規(guī)范》(GBJ97-85)

《以太網(wǎng)100Base-T原則》(IEEE802.3u)

《千兆以太網(wǎng)原則》(IEEE802.3z)

《智能建筑設計原則》(GBJ08-47-95)；

《采暖、通風與空氣調(diào)整設計規(guī)范》(GBJ19-87)

《智能建筑設計原則》(GB/T50314-2023)

《智能建筑工程質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50339-2023)

《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范》GB/T50311-2023

《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程驗收規(guī)范》GB/T50312-2023

《建筑物防雷設計規(guī)范2023年版》GB50057-94

《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》(CBJ232—92)

《商用建筑線纜原則》(EIA/TIA-568A)

《信息技術互連國際原則》(IS0/IEC11801—95)

《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(GB50045-95)

《中國采暖通風與空氣調(diào)整設計規(guī)范》(JGJ/T16-92)

《自動化儀表安裝工程質(zhì)量檢查評估原則》GBJ131-90

5.3設計原則

我企'也對該系統(tǒng)W、J設計思緒遵照如下原則：

1、保證系統(tǒng)的先進性和合用性

系統(tǒng)的技術性能和質(zhì)量指標到達國內(nèi)先進水平；同步，系統(tǒng)的安

裝調(diào)試、軟件編程和操作使用簡便易行，輕易掌握，適合本項目的特

點O

2、追求優(yōu)化的系統(tǒng)設備配置

在滿足顧客對功能、質(zhì)量、性能、價格和服務等各方面規(guī)定日勺前

提下，追求優(yōu)化日勺系統(tǒng)設備配置，以盡量減少系統(tǒng)造價。

3、保留一定的擴展容量

伴隨項目W、J進展及在控制方面與招標人口勺深入W、J溝通交流，需要

控制的內(nèi)容和設備也許會有所增長，需保留一定的控制容量余地，以

便在系統(tǒng)中加入新H勺控制點，滿足使用規(guī)定。

4、節(jié)能一一減少能耗和管理成本

在滿足舒適性口勺前提下，以能耗值最低為控制目的I,進行優(yōu)化系

統(tǒng)控制。

5、安全一一提供突發(fā)故障的防止手段

系統(tǒng)的機電設備忽然發(fā)生故障而停機，將對整個系統(tǒng)產(chǎn)生不良后

果。突發(fā)故障日勺防止手段重要為：

6、一旦發(fā)現(xiàn)設備過我，會立即自即保護同步向值班室發(fā)出報警信

號，告知維修人員檢查，以防引起更大范圍的設備故障；

7、自動合計設備的合計運行小時數(shù)，當合計值到達規(guī)定H勺維修時

間時，及時提醒進行設備檢修；

8、當一組設備中W、J某臺設備出現(xiàn)故障不能繼續(xù)運轉(zhuǎn)時，自動切換

到備用設備。

通過這些檢測、報警和處理方式，使系統(tǒng)對機電設備突發(fā)故障具

有有效口勺防止手段，以保證設備和財產(chǎn)安全。

5.4功能規(guī)定及監(jiān)控對象

本系統(tǒng)意在提高系統(tǒng)設備控制水平，節(jié)能降耗，減輕管理維護人

員aJ勞動強度，實現(xiàn)完全KJ管理自動化和智能化。對每臺設備規(guī)定可

手動/自動操作，通過統(tǒng)一調(diào)度和指揮，提高建筑物及內(nèi)部人員與設備

的整體安全水平，系統(tǒng)具有群控功能。不停地、及時地提供設備運行

狀況的有關資料，報表進行集中分析，作為設備運行、管理決策H勺根

據(jù)、實現(xiàn)設備管理自動化和進行能源管理。

本系統(tǒng)監(jiān)測對象如下：機組的啟停狀態(tài)，電機的I啟停狀態(tài)，變頻

器的頻率給定和頻率反饋值，系統(tǒng)有關溫度及壓力值，泵和傳感器故

障報警。

實現(xiàn)的重要功能如下：

1）機組啟停臺數(shù)控制：通過對末端供回水總管上的溫度和回水流

量的監(jiān)測，計算實際負荷，控制機組啟動臺數(shù)，同步控制對應循環(huán)泵

時啟動和污水提高泵時啟動和變頻運行；

2）旁通壓差調(diào)整控制：監(jiān)測空調(diào)供回水總管上的壓力，計算壓差,

與設定數(shù)值比較，調(diào)整壓差旁通閥門時開度；

3）補水泵啟停控制：在定壓補水管道上加設壓力傳感器來測量定

壓補水系統(tǒng)的壓力，根據(jù)壓力傳感器反饋日勺信號來控制補水泵日勺啟停。

4）機組和泵的啟停次序控制：保證先開機組對應循環(huán)泵，再開機

組，關閉次序相反；

5）監(jiān)控Y型過濾器進出口壓差，防止堵塞；

6）監(jiān)測各水泵、熱泵機組的運行狀態(tài)、手自動狀態(tài)、故障報警，

并記錄運行時間。

7）熱泵保護控制：在每臺熱泵日勺出水端管道上安裝水流開關，熱

泵啟動后，水流開關檢測水流狀態(tài)，如故障則自動停機。

8）通過監(jiān)測室外日勺溫度與室內(nèi)溫度，結(jié)合日期和運行時間表，從

而決定在保持環(huán)境舒適區(qū)I同步盡量的延遲開動熱源系統(tǒng)，盡量的提前

關閉熱源系統(tǒng)，做到節(jié)能降耗。

9）中央站彩色圖形顯示，記錄多種參數(shù)、狀態(tài)、報警，記錄合計

運行時間及其歷史數(shù)據(jù)等。

10）監(jiān)測各水箱的實時液位和實時溫度，可以做到自動補水，并

且能保證用水終端H勺水溫符合供水規(guī)定。

5.5系統(tǒng)構造

1、系統(tǒng)構成構造

以霍尼韋爾DDC作為智能控制關鍵，能滿足長時間不間斷工作的

規(guī)定。

符合《民用建筑電氣設計院原則》的系統(tǒng)規(guī)定，子系統(tǒng)采用中央

站為關鍵，DDC與中央站實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，且DDC間能實現(xiàn)同層通信。

系統(tǒng)以原則日勺以太網(wǎng)作為物理原則，TCP/IP為網(wǎng)絡通訊協(xié)議，并

采用Windows2023作為操作系統(tǒng)。

系統(tǒng)的網(wǎng)絡配置遵照分散控制、集中監(jiān)視、資