如今，可持续发展已成为热门话题，环境因素作为可持续发展三要素之一，受到各方面的关注。可持续发展意味着维护、合理利用和改善自然资源基础，并将环境问题和考虑纳入发展计划和政策。利用热泵系统从城市污水中回收热能，不仅发展了清洁能源，而且减少了城市余热排放，保护了环境。开展城市污水热能利用技术研究是一项具有节能环保意义的应用技术研究。

城市污水源热泵中央空调技术是利用污水出水量大、水质稳定、常年温度高的特点，以污水为热源，进行制冷、制热循环的空调装置。污水处理厂温度为 13°C 至 25°C。污水源热泵具有热量输出稳定、COP值高、换热效果好、机组结构紧凑等优点。是实现污水资源化利用的有效途径。污水源热泵比燃煤锅炉更加环保，污染物排放比空气源热泵减少40%以上，比电采暖减少70%以上。节约能源，比电锅炉供暖节省电能2/3以上，比燃煤锅炉节省燃料1/2以上。由于污水源热泵的热源温度全年比较稳定，其制冷制热系数比传统空气源热泵高40%左右，而运行成本仅为普通的50%-60%中央空调。因此，污水源热泵具有广阔的应用前景，但其使用仍需解决以下问题：清洗技术的选择、系统形式的选择、污水源水温和流量的问题及其保障性和经济性。

2、国内外发展现状

北欧国家目前在污水源热泵空调技术的发展和规模方面处于世界领先地位。 1983年，挪威第一套城市污水源热泵系统在奥斯陆Skøyen Vest投入运行。从污水热能提取方式来看，北欧国家主要采用直接提取污水热能的方法。城市污水经过滤后直接喷淋或进入热泵机组蒸发器。该方法在污水热能输送中换热效果好、能耗低。从换热设备防堵塞技术来看，北欧国家早期主要采用机械过滤（或筛网）和沉淀技术。近年来，网格输送带和四向换向反冲洗技术已开始在大型污水源热泵中得到应用。在污水换热设备形式方面，北欧国家早期采用喷淋式管束式或板式换热器。随着污水防堵塞技术的成熟，大型管壳式污水换热器的应用越来越多，并已成为占主导地位的换热器形式。如今，污水源热泵空调技术已在北欧国家得到广泛应用，且技术成熟，处于国际领先地位。

日本是亚洲较早利用城市污水热能的国家，其污水源热泵技术在国际上取得了突破性进展。与北欧国家的污水源热泵技术相比，日本污水源热泵技术的突出特点是针对城市原污水处理过程中的特殊性，开发了封闭式污水自动清洗过滤器和开放式自动旋转筛。堵塞和热交换。该过滤器保证了城市污水取水的连续性和稳定性。定性；开发了一种内置滑刷的自洁式污水换热器，可以实现换热管内污水流向的自动反转，减少污水在换热管内沉积污垢造成的损坏。降低了换热器的换热效率，从而提高了污水换热器的换热效率。

早在20世纪80年代末，我国就开始关注国外污水源热泵技术的研究和应用进展。首套城市污水源热泵系统于2000年在北京高碑店污水处理厂示范成功。此后，北京、秦皇岛、石家庄等地相继建设了污水源热泵系统。但上述项目均采用污水厂二次污水（水质良好、污物、杂物含量低）作为低位热源，并没有解决污水取水过程中的污物、杂物问题。堵塞问题。真正对我国城市污水源热泵空调技术的应用和发展起到重大推动作用的研究是哈尔滨工业大学完成的城市原污水热能资源循环利用技术和技术。该技术于2003年9月开始在哈尔滨望江酒店应用，经过两年的成功运营，该酒店被成果鉴定委员会评价为“全球首创、国际领先”。 2007年，山东省诸城华远大厦开发应用的太阳能辅助污水源热泵供暖空调技术与节能建筑有机结合。是太阳能技术、污水源热泵空调技术和建筑节能技术综合应用的一次成功探索。

三、技术特点及优势

(一)技术特点

城市污水源热泵中央空调技术的技术现状和经济效益与热源的特性密切相关。对于热泵系统来说，理想的热源应具备以下特点：采暖季温度较高且稳定、用量大、无腐蚀、无污染、热力性能理想、投资和运行费用低。 。在大多数情况下，热源的性质是决定其用途的关键。

污水源热泵空调技术利用污水作为水源热泵的热源。具有以下特点：生产量大，流量几乎常年恒定；夏季低于室外温度，冬季高于室外温度，整个采暖季和供应期间温度稳定。寒冷季节，水温波动不大；它含有大量的热能，据估计城市社区产生的废热有40%包含在污水中。因此，废水与热泵一起使用为区域供热和制冷提供了理想的热源。

污水源热泵空调系统的供暖系统原理与普通水源热泵相同。它主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流机构组成最简单的蒸汽压缩热泵装置，作为采暖系统的热源。它通过蒸发器从污水中吸收热量Qe，并在冷凝器中释放热量Qc（Qc=Qe+W）供给供暖系统。该供暖系统只需消耗少量的电能W即可获得房间供暖所需的热量Qc。暖通空调在线

污水源热泵空调系统根据污水处理状况可分为以未经处理的污水为热源的污水源热泵系统和以二次出水或中水为热源的污水源热泵系统用过的;根据污水与热泵的关系，换热部分是否直接进行换热，可分为间接利用系统和直接利用系统；从工作模式转换方式来看，大致可分为两种：一种是通过四通换向阀的换向实现制热工况与制冷工况的转换；另一种是通过四通换向阀的换向实现制热工况和制冷工况的转换；一种是水切换式，即通过阀门改变水流方向，实现工况转换。

（二）节能减排优势

污水源热泵中央空调技术的节能效果首先体现在一次能源利用效率上。由于城市污水温度比室外气温、地下水/地表水温度、土壤温度、海水温度等更有利于降低热泵制冷热循环温区，因此污水源热泵空调的制热制冷性能技术高于其他热泵系统在节能和运行成本方面也比其他冷热源具有更大的优势。其次，体现在节省空调冷却水。夏季空调运行时，由于污水源热泵空调技术不需要常规空调冷却塔，利用城市污水直接或间接带走热泵机组在建筑物制冷时产生的大量冷凝热。空调，从而节省大量冷却水。资源，具有显着的节约水资源效果。

污水源热泵空调技术的减排效果主要体现在以下两个方面。首先，它减少了CO2、SO2、NOx、粉尘等污染物的排放，对于减少空气污染和温室气体排放具有显着的环境效益。其次，污水源热泵空调技术对夏季建筑余热减排效果较大。夏季，建筑内部的大量废热以不同形式排放到建筑室外环境中，加剧了城市热岛效应。研究表明，城市内部环境温度比城市环境温度高1-5℃甚至10℃。城市热岛效应加剧了城市高温和高温灾害的发生频率。不仅使城市环境恶化，而且增加了建筑空调负荷。空调消耗电能，造成人们的生活、城市建筑和城市环境的恶性循环。污水源热泵空调技术可以在夏季将建筑物内部的大量废热直接排放到城市污水中，而不是通过冷却塔或空调室外机排放到建筑物的室外环境中，可以显着减少余热减排对城市“热岛效应”的影响。

4.问题分析

污水取水和换热是污水源热泵空调技术的关键问题。在污水取水技术方面，我国开发了多种具有自主知识产权的污水取水技术，成功解决了城市原污水和污水厂二级处理污水的取水问题。在废水换热技术方面，我国刚刚起步，还有很多问题亟待解决。埃瓦克

首先，从污水换热器的结构设计角度来看，由于城市污水的非牛顿特性和复杂性，测量其粘度特性非常困难，测试污泥的导热系数也很困难污垢，增加了污水换热器的设计难度。 ，设计污水换热器时，目前只能估算，粘度应为清水的10倍以上。

其次，从污泥污垢对换热性能的影响来看，由于污水中小规模污垢浓度较高，很容易在换热器内外表面沉积形成粘性污泥层管。一台新的污水换热器实际运行1周后，污泥层的热阻将达到最大值。这时，人们在换热管、强化换热技术方面所做的任何努力都是没有意义的；另外，根据对已运行多年的带有中间水系统的污水处理系统的分析，对水源热泵系统进行现场测试发现，夏季运行时污水与中间水的换热温差较大。气温高达15℃以上。这也说明换热器污水侧污泥、污物堆积严重，这也导致夏季热泵机组冷却水（即中间水平均温度过高，有的如高达45℃，远高于当地湿球温度，这样，污水源热泵在夏季的实际运行能耗将高于冷却塔冷却的制冷系统。

第三，从国内外现有的强化换热技术来看，污水侧换热管内置刷子和弹簧的清洗方式虽然提高了污水换热效率，但也增加了内部物体被侵入的风险。被污泥粘住并引起热交换。管道堵塞问题；循环流化床除污强化换热技术也存在清洗球是否被污泥卡住，长期运行后无法继续工作的问题。对于城市污水管外强化换热问题，目前国内外都处于空白状态。暖通空调在线

另外，从污水源热泵技术发展过程中人们的工作重点来看，人们普遍高度重视该技术的工程应用问题的研发，同时关注污水的流动特性、生长和污泥污物的去除、传热、强化传热等关键基础问题的研究还处于起步阶段，此类问题的研究和解决必将是解决上述工程应用问题的前提和基础。暖通空调再贤

因此，污水换热器污水侧的净化和强化换热是目前污水源热泵技术解决稳定取水问题后急需解决的又一关键问题。它直接关系到污水源热泵空调技术的年运行性能。消耗水平关系到该技术的实际节能效果，关系到污水换热设备的结构尺寸和设备投资，关系到污水源热泵空调技术的进一步推广应用。

5. 结论

城市污水源热泵中央空调技术在各方面都具有显着的优势，是目前各种热泵技术中最有发展和应用前景的类型。开发利用城市污水低位热能资源，减少建筑冬季采暖、夏季空调和生活热水供应的燃料和能源消耗，对于推动我国节约型城市建设具有重大社会发展意义。面向社会，节能环保，对于促进人类发展具有重要意义。建筑、人与城市环境、建筑与环境的和谐共存和可持续发展对于建筑科学的学术发展具有重要意义。

参考：

[2] 吴荣华，孙德兴，张成虎，等。城市污水源热泵应用与研究现状。哈尔滨工业大学学报，2006

[3]吴学辉，孙德兴。城市原污水源热泵经济分析。暖通空调，2007