首都經貿大學洗浴用污水余熱回收工程方案建議書項目名稱： 首都經貿大學洗浴余熱回收項目 編制單位： 北京太德恒瑞科技發展有限公司編制日期： 2011年10月09日目 錄首都經貿大學浴池熱回收項目分析3前言 ： 污水源熱泵原理特性 5第一部分 ：項目依據設計方案 6第二部分： 工程報價8第三部分 ：建設污水源熱泵的意義9首都經貿大學浴池熱回收項目分析為實現經濟社會發展目標，踐行低碳環保、構造節約型社會，國家能源部提出了在“十一五”末期，能源供應基本滿足國民經濟和社會發展需求，能源節約需取得明顯成效，能源效率需得到明顯提高，結構進一步優化，技術取得實質進步，經濟效益和市場競爭力顯著提高，與社會主義市場經濟體制相適應的能源宏觀調控、市場監管、法律法規、預警應急體系和機制得到逐步完善，能源與經濟、社會、環境協調發展。在一次能源日趨緊缺的今天，要達到這一目標，需要每個人的支持與努力。在此條件下，對原有能源的再利用將會是社會能源管理的重中之重。生活中有很多的能源都被我們無意中的浪費掉了，例如：市政的污水，洗浴中心或學校澡堂的洗浴用熱水，電廠的冷卻水等，在這些污水中，雖然不可以直接使用，但通過適當的二次處理，提取水中的余熱，進行再次利用。本方案的設計，利用熱泵原理進行余熱回收，把學生浴室的污水經過過濾、儲存、回收熱量等工序后，進一步利用，污水中的熱量通過熱泵帶走進行洗浴用熱水的補充，污水經過過濾等處理可以儲存起來當中水用，進一步實現廢熱與廢水的二次利用，達到一個高效、創新、節能、環保的新平臺，為實現綠色校園，節能校園，低碳校園做出應有的貢獻。下面我們將就本方案的設計及系統做一個全面的介紹及分析。本方案的設計系統圖1、熱能回收技術余熱回收是本系統的主要設備之一，它是通過將洗浴落地水通過管網收集到水池，再利用熱回收機組在滿足熱回收基本要求的基礎上，實現高、中、低三級回收、高精度溫控的專用機組。利用熱泵做工，從洗浴落地水中吸取大部分的熱量釋放到一次水箱中。設備效率是1:4，就是輸入1度電產生最少4度電的熱量。2、中水處理技術本方案中水處理系統，在使用場所就解決了洗浴污水的處理問題，減少了向市政管網排污的壓力，每噸洗浴水可提取中水800升，在實現經濟效益體內循環，重復利用的價值外，實現了減污排放的社會效益。 3、全自動智能化控制本方案設備完全自動化控制，熱泵機組由美的提供，控制系統完全智能化，降低工程后期的人工維護。本系統相比于傳統洗浴系統的優點：1、本洗浴系統使人們自覺地進入到資源節省的狀態，可減少用水50%。2. 通過水處理，可制中水80%以上。因此與普通洗浴相比可節水90% 3，本洗浴系統由于洗浴能量消耗標準發生變化（即洗浴落地水能量循環利用）所以可以實現100%的熱量來源于太陽能和空氣能，但洗浴落地水能量循環利用過程需要消耗落地水循環能量的20%電能，因此使節能80%變成現實水是地球上一切生命賴以生存的基礎，人類生產活動和生活活動中不可缺少的重要物質，是不可替代的重要自然資源。自從20世紀60年代以來，世界上許多國家和地區相繼出現了以水資源緊缺和水污染加劇為主要標志的“水危機”。我國屬于世界上最缺水的13個國家之一，很多水域受到不同程度的污染，水資源時空分布也很不均衡，水資源短缺已成為制約我國社會經濟可持續發展的重要因素。我國目前的600多個城市中，400多個是缺水城市。缺水迫使我們要高效地和重復地利用水資源，實現污水的資源化是有效解決水危機的重要措施.前言：污水源熱泵原理特性所謂污水源熱泵，主要是以城市污水做為提取和儲存能量的冷熱源，借助熱泵機組系統內部制冷劑的物態循環變化，消耗少量的電能，從而達到制冷制暖效果的一種創新技術。與其他熱源相比，污水源熱泵的技術關鍵和難點在于防堵塞、防污染、與防腐蝕。原理：污水源熱泵的主要工作原理是借助污水源熱泵壓縮機系統，消耗少量電能，在冬季把存于水中的低位熱能“提取”出來，為用戶供熱，夏季則把室內的熱量“提取”出來，釋放到水中，從而降低室溫，達到制冷的效果。其能量流動是利用熱泵機組所消耗能量（電能）吸取的全部熱能（即電能+吸收的熱能）一起排輸至高溫熱源，而起所消耗能量作用的是使介質壓縮至高溫高壓狀態，從而達到吸收低溫熱源中熱能的作用。 污水源熱泵系統由通過水源水管路和冷熱水管路的水源系統、熱泵系統、末端系統等部分相連接組成。根據原生污水是否直接進熱泵機組蒸發器或者冷凝器可以將該系統分為直接利用和間接利用兩種方式。直接利用方式是指將污水中的熱量通過熱泵回收后輸送到采暖空調建筑物；間接利用方式是指污水先通過熱交換器進行熱交換后，再把污水中的熱量通過熱泵進行回收輸送到采暖空調建筑物。與其他供熱材料相比，污水源熱泵具備的優勢表現為： 與燃煤、燃氣、然油等鍋爐房系統相比，我國年污水排放量達464億m3，可節省用煤量0.33億噸，以全國年總能耗30億噸標煤計算，達到了1.1%，若按暖通空調的一次能源消耗量10億噸標煤計算，達3.3%。同時每年可減少排放量達72萬噸。據相關統計，15萬平方米供冷、供熱、以及供生活熱水，年可節約標煤1萬噸，減排二氧化硫300噸、煙量2200萬立方米、顆粒物6400噸，年少排爐渣2800噸、廢水600噸。 另外，污水源熱泵系統將污水熱能連同熱泵機組本身產生熱能一并轉移到室內,能效比高達4.5-6.0,能源利用率是電采暖的3-4倍, 污水源熱泵與空氣源熱泵相比,夏季冷凝溫度低,冬季蒸發溫度高, 能效比和性能系數大大提高,而運行工況穩定,比傳統中央空調節省30-40的運行費用。且污水源熱泵技術系統無需設冷卻塔,利用的是城市原生污水，節約了大量水資源的同時又開發創造出新的清潔型新能源。第一部分 項目依據及設計方案1、工程項目實施依據 在浴室內部的基礎建設中考慮利于落地水回收的統一循環渠道，盡量縮短落地水排放距離，減少熱損。人們的洗浴水溫在40，洗浴結束時水溫在30，從維護人類生態環境的角度出發“10洗浴”將成為一個洗浴能量消耗標準。系統第一制熱能源為太陽能和空氣能熱泵，自來水通過太陽能集熱系統或空氣能將水加熱，再將使用與回收利用串聯起來。被加熱水的溫升不再是從自來水原始溫度開始加熱。本系統采用水源熱泵，將洗浴后的26-35 C的落地水進行熱能回收，把洗浴落地水降至7 C以下排入中水處理系統，將26-35 C的落地水下降到7 C所獲得的溫差能量為21-28 C，熱回收機組從落地水中提取23度溫差熱能，相當于每噸落地水可提取27kwh的熱能。加到自來水上使其變成溫水，再用太陽能集熱器對溫水進行加熱。上述制熱和余熱回收均采用熱能回收技術進行換能取熱。熱能回收技術的關鍵是吸收不易利用的低品位熱能經工質轉化為高品位熱能。耗用1度電能產生4倍效能。本機組不僅具有運行費用低、節約能源、環保無污染的特點，在操作上我們又引進了全套電腦自控設備，操作高度智能化，可手動遙控控制，可電腦控制。節省人力物力，無須專人全天后看守,減少大量費用，使用更經濟。 1 、高效節能： 以洗浴后的廢水作為能源，一年四季不受溫度的影響，由于是吸收水體中的熱能，大大減少了電能的消耗， 所以工作穩定，熱泵熱水機組的能效比cop值4遠高于傳統制熱，投入1kw的電能，可獲得4kw左右的能量。 2 、環保安全： 此設備是以水為介質，系統運行無燃燒過程，無污染排放物，水源水循環封閉利用，不會造成水源污染。電器控制全部智能化，絕對安全。3 、占地面積小： 機組體積小，節省了建筑場地。本設計采用目前最為節約的且無污染的熱泵式熱能回收器，利用洗浴落地水余熱作為補充能源。2、工程概況及涉及范圍:該項目位于北京市豐臺區，建筑功能為學生浴室，原有太陽能熱水工程70噸以及輔助燃氣鍋爐，現就客戶存在熱水供水不足的問題，提出節能改造方案，以滿足客戶正常用水需求。初步設定本設計方案需解決客戶用水不足的問題，經綜合考慮，在現采用空氣源加污水源熱泵，提供熱水為50恒溫熱水130噸，利用中水處理系統進行水資源再利用，以滿足客戶每日最大用水需求。本方案設計主要為污水源熱泵系統3、氣象參數:城市 夏季平均溫度 年平均溫度 冬季平均溫度 地面水溫度 地下水溫度北京 26.1 11.8 -3.7 4 10 4、設計依據：1.給排水設計手冊中國建筑工業出版社，1988年第一版。2.建筑給水排水設計規范GB 50015-20033.工業管道工程施工及驗收規范GBJ50235974.安裝工程質量檢驗評定手冊1990年第一版。5.管道工程安裝手冊1987年第一版。5、設備選型 1）、 本工程考慮選用污水源熱泵10匹機3臺，結合空氣源熱泵RSJ900/MS-820兩臺，以滿足浴室熱水需求。 2）、工程增加30噸加熱水箱一臺，作為設備加熱用儲水箱，以滿足機組運行及浴室正常用水。 3）、控制系統采用美的控制，實現整個系統全自動控制，節約人力，方便各工種在短時間內掌握操作技巧。第二部分 工 程 報 價污水源加空氣源系統報價清單序號設備名稱規格型號數量單位單價/元合價/元備注1空氣能機組（中溫循環系列）RSJ900/MS-8202臺1150002300002水箱30噸1項75000750003機組配電國標件1項600060004控制系統美的控制1套450045005機組循環泵南方特種2臺45009000一備一用6污水源熱泵3臺450001350007控制系統國標件1套450045008機組配電國標件1項480048009機組循環泵南方特種2臺45009000一備一用10其他配套附屬設備1項2500250011總系統設備基礎主機基礎及水箱、水泵基礎1項8000800012總系統 電線電纜國標件1項126001260013管道材料及其他材料國標件1項205002050014安裝人工費1項225002250015運輸及吊裝費用1項4000400016設備及安裝小計（元）1+2+3+4+15547900第三部分 建設污水源熱泵的意義一、建設意義（1）緩解能源消耗緊張：在全國建筑能耗占總能耗的很大比例，而在建筑能耗中暖通空調的能耗更是占有舉足輕重的位置，預測2020年我國暖通空調能耗量將達到10億噸標煤，占總能耗的30%以上。開發利用低位可再生潔凈能源是暖通空調能源消耗的新模式。可再生性清潔能源包括太陽能、風能、水能、生物質能、地熱能和工業余熱、城市廢熱等等，相對其他類型的冷熱源，城市污水具有獨特優勢，是一種理想的低位冷熱源。利用污水作為冷熱源對建筑進行采暖空調可以直接減少其他短缺能源的消耗，同時還可以達到廢物利用的目的，是資源再生利用，發展循環經濟，建設節約型社會，友好環境的重要措施。目前滿液式熱泵機組在蒸發器進水溫度1以上時，機組制熱性能系數也在4以上，以火力發電效率0.33計算，熱泵機組的一次能源利用率大于1.33。而效率較高的集中供熱系統（燃煤或燃氣）一次能源利用率也僅在0.65-0.9之間。因此熱泵系統節能量達50%。（2）保護、友好環境：我國能源消耗中，煤占70%以上，以煤為主的能源結構下，暖通空調用能是大氣污染的主要因素之一。在全球空氣污染最嚴重的10個城市中，中國占有5個，包括北京、上海、沈陽、西安和廣州，北京冬季供暖期中（總懸浮顆粒物）、等嚴重超標。資料表明，70%的、90%的、60%的和85%的礦物燃料生成的來自燃煤，暖通空調引起的污染物排放量占總排放量的15%以上。燃煤排放引起的酸雨污染已擴展全國整個面積的30%-40%，造成的經濟損失接近國民生產總值的2%。另外，全球等溫室氣體的排放給人類帶來重大損失，全球溫暖化的經濟成本是全球經濟總產值（GWP）的10%20%。暖通空調的能源消耗給環境帶來了巨大壓力。（3）有顯著經濟效益：利用污水源熱泵系統供暖空調除具有重要的節能、環保意義以外，同時具有巨大的經濟效益。由于熱泵系統的主要能源消耗為電，因此電價費用的高低直接決定了該系統的運行成本，目前很多區域均享受民用電價，例如哈爾濱地區、沈陽地區等，我們以民用電價0.55元/度來比較熱泵系統與集中供熱的運行費用。以該地區建筑面積1萬m2為例，供暖設計負荷按40w/ m2（實際發生量）計算，供熱負荷為400kW，污水源熱泵的運行費用為：供熱設計負荷熱泵制熱系數輔助能耗系數供暖平均負荷系數運行天數天運行小時數電價=40041.100.7141240.55=14.3（萬元）地區集中供熱系統按面積分攤費用為建筑面積19.8元/ m2。每萬m2建筑面積分攤費用為19.8萬元。因此熱泵系統較集中供熱系統每萬m2節省運行費用5.5萬元，節省率為27.7%。當然在收取19.8元/ m2的分攤費用中，集中供熱系統的熱力公司也含有部分經濟利潤，單純利用熱泵的運行成本與集中供熱的分攤費用來比較有欠妥之處。但熱泵系統具有較大的一次能源節能潛力，從國民經濟的角度上看，經濟效益是非常顯著的，因為實際的火力發電成本也就0.20.3元/度，而且我國冬季供暖期間電力是過剩的。二、污水的熱能利用城市污水是一種寶貴的可再生資源，包括污水回用、污泥利用和熱能回收，其中污水熱能回收是城市污水資源化的重要組成部分之一。城市污水攜帶的熱量是城市廢熱之一，占城市廢熱排放的很大比例，據調查日本城市污水廢熱比例占40%，我國平均比例在16%左右，經濟發達地區占30%以上，隨著居民生活水平的不斷提高，該比例還會逐年大幅度增加。因此，要節能環保，要進行廢熱回收利用，城市污水是必不可少的重要的一項。另外，城市污水是通過市政污水管網排放至污水處理廠，即可通過污水干線分散利用，也可在污水處理廠集中利用建設熱泵站。2.1 污水特性分析城市污水源熱泵空調系統是利用污水流量大，水質穩定，常年溫度在13至25等特點，以污水作為冷、熱源進行制冷、制熱循環的一種空調系統。以北京地區為例，監測資料顯示，冬季城市污水的溫度在1220，水中蘊藏著大量的低溫熱能，是污水源熱泵空調較好的低溫熱源；夏季城市污水的溫度在2025之間，且日變幅較小，可以作為污水源熱泵空調冷凝熱量的散熱體。但是城市原生污水的水質不能適應現有的水源熱泵機組。由于污水成分很復雜，會造成換熱器表面結垢、阻塞甚至是腐蝕的現象。由于這些現象的存在。使得換熱器的傳熱效率降低。流體的流動阻力加大。降低換熱器的使用壽命。有時甚至使換熱器無法工作。在污水利用過程中經常出現的水質問題是結垢、腐蝕、生物生長、淤塞和起泡，這些問題都是由污水中的污染物引起。因此針對不同材質的換熱器為了保證污水的水質不影響污水源熱泵系統的應用，處理主要從以下幾個方面考慮。2.1.1控制結垢通過長時間對污水源熱泵系統的監測，系統經過一段時間的運行，換熱器表面會形成一層軟垢，通常的穩定期在15 天左右，而控制軟垢的增長