污水源热泵直接系统技术要点及其与间接系统的比较

论文摘要

污水源热泵系统可分为直接系统和间接系统。直接系统是污水直接进入机组蒸发器和冷凝器的形式,间接系统是污水先经过污水换热器,将热量传给中介水,再由中介水进入蒸发器和冷凝器与制冷剂换热的形式。污水水质的恶劣性,是市场上现有的蒸发器和冷凝器所不能承受的,限制了直接系统的应用,因此间接系统还是目前实际工程中应用的主要形式。要将直接系统推广利用需要解决两个问题:一是直接系统在技术上如何实现;二是量化的评价直接系统节能、经济效果。关于第一个问题:作者所在课题组经过理论、实验研究,已经研制出可将直接系统推广应用的除垢技术。本文着重介绍了螺旋刮削式凝固换热器、拉环式清冰除垢换热器以及高压强力轮替冲洗在线除垢工艺等几种专门针对污水环境开发,并证实可行的关键技术。关于第二个问题:本文分析、计算了直接系统节能、环保、经济效益,并与间接系统比较,证实了直接系统的优越性,主要内容包括:以热力学基本定律为基础,对两种系统形式的性能系数（COP）、能效比（EER）、火用损失、火用效率进行分析、计算和比较,量化的体现了直接系统在能源有效利用方面的优越性,说明直接系统研究的必要性,并通过计算分析了污水温度、用户供水温度对系统性能的影响。对污水源热泵系统的能源利用系数进行分析,冬季以区域锅炉房、夏季以风冷机组为基准,计算了污水源热泵系统的节煤量、节电量,以及全年总节煤量。在污水源热泵系统对环境的影响方面,主要从CO2、SO2、NOx、粉尘等污染物排放削减量方面评价其环保效益。结果表明,直接系统比间接系统全年多节煤约7%,污染物总排放削减量约减少8%左右。按照工程经济学原理,采用动态经济分析方法,对污水源热泵的投资、费用年值、费用现值进行计算,并计算了单位面积的采暖价格和制冷价格,说明直接系统具有经济可行性。编制了污水源热泵计算软件,为进行直接、间接系统冬季、夏季工况的节能、环保、经济计算提供方便。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 我国能源现状及建筑能耗现状
• 1.1.2 城市污水热能特点及回收意义
• 1.1.3 课题的提出
• 1.2 直接系统国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本研究课题的主要研究内容
• 第2章 污水源热泵直接系统技术要点
• 2.1 防垢技术
• 2.2 专用于污水环境的除垢技术
• 2.2.1 螺旋刮削式凝固换热器
• 2.2.2 拉环式清冰除垢换热器
• 2.2.3 高压强力轮替冲洗工艺
• 2.3 直接系统的冬夏切换
• 2.4 本章小结
• 第3章 直接与间接系统能耗分析与比较
• 3.1 性能系数确定方法
• 3.1.1 计算条件
• 3.1.2 直接系统性能系数计算
• 3.1.3 间接系统性能系数计算
• 3.2 性能系数的影响因素及比较
• 3.2.1 污水参数变化对性能系数的影响
• 3.2.2 设备参数选择对性能系数的影响
• 3.2.3 用户需求对性能系数的影响
• 3.3 能效比确定方法
• 3.3.1 计算条件
• 3.3.2 直接系统能效比计算
• 3.3.3 间接系统能效比计算
• 3.4 能效比的比较及影响因素
• 3.5 污水源热泵系统的（火用）分析
• 3.5.1 （火用）分析的必要性
• 3.5.2 污水源热泵冬季供暖工况分析
• 3.5.3 采暖期（火用）分析的影响因素及比较
• 3.5.4 污水源热泵夏季供冷工况分析
• 3.5.5 空调期（火用）效率的影响因素及比较
• 3.6 本章小结
• 第4章 直接与间接系统的节能、环保效益
• 4.1 热泵的能量利用系数分析及节能量
• 4.1.1 能量利用系数分析
• 4.1.2 一次能源利用率比较
• 4.2 污水源热泵系统的节能量
• 4.3 污水源热泵系统的环保效益
• 4.3.1 污染物排放削减量
• 4.3.2 直接系统与间接系统的环保效益
• 4.4 本章小结
• 第5章 两种系统的经济性比较
• 5.1 直接系统经济性计算
• 5.1.1 运行费用计算
• 5.1.2 主要换热设备选择计算
• 5.1.3 热泵系统总投资
• 5.1.4 经济性指标
• 5.2 间接系统经济性计算
• 5.2.1 运行费用计算
• 5.2.2 间接系统的经济性指标
• 5.3 经济性比较
• 5.3.1 投资额的影响因素及比较
• 5.3.2 单位面积采暖价的影响因素与比较
• 5.3.3 单位面积供冷价的影响因素与比较
• 5.4 本章小结
• 第6章 软件介绍
• 6.1 开发平台
• 6.2 界面开发工具
• 6.3 软件的使用方法
• 6.3.1 工程基本参数录入
• 6.3.2 节能效果计算
• 6.3.3 经济性计算
• 6.3.4 全年总节能环保及经济效益计算
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢