用于熱泵系統的污水換熱技術
摘要：城市及工業污廢水因其蘊含大量的低溫熱能而可成為熱泵系統的外部熱源/熱匯；由于水質原因污廢水的利用需通過換熱器換熱進行間接利用。下面結合工程實例來探討專用于熱泵系統的離心換熱器污水換熱技術。
關鍵字：污水換熱，離心換熱器
隨著國民經濟和城市化建設的不斷發展，城市及工業污廢水的排放量越來越大，而污廢水中蘊含著大量低溫熱能，如果能充分利用這些排放掉的熱能用于建筑采暖，將大大減少社會能源的消耗以及能源燃燒向大氣中排放的污染物；同時夏季各建筑制冷向室外排放的熱量可排放到污廢水中，從而緩解氣溫的過度上升和城市的熱島效應。
下面結合丹東國稅局污水源熱泵項目實例來討論污水換熱技術的應用。
一、工程概況及換熱計算
本項目位于遼寧省丹東市，建筑面積13000平方米，采暖熱負荷為848kW，采用一臺螺桿式熱泵主機。污水干渠離項目建筑距離為50m，冬季污水最低溫度12℃。
換熱計算：
1、根據甲方提供修正后的主機制熱量及輸入功率，計算出系統所需污水提供的熱量為643.5kW。
2、根據換熱公式F = Q/(Δt•K)計算換熱面積：
F = 643.5/(2*1.76) = 182.81㎡
（F—換熱面積㎡；Q—換熱量kW；Δt—平均對書溫差2℃；K—換熱 系數1760W/㎡•℃）
對計算的換熱面積乘以1.1的安全系數，得換熱面積為201.09㎡
則根據選型采用兩臺型號為RHES-C-100的換熱器。
二、污水換熱難點及解決方法
污水由于其水質差、水況不穩定等特點，在對其進行換熱時容易發生堵塞、結垢、腐蝕等現象。目前國內所采用的殼管式、板式、容積式等“水—水間隔換熱器”在應用到污水換熱上，都會出現設備堵塞、設備腐蝕、換熱系數下降等現象，不但縮短了設備的使用年限和效果，也給設備運行維護帶來了極大的麻煩。
離心污水換熱器是一款專門針對廢物水再利用的換熱設備，該產品由美國雷諾特公司研發。離心換熱器換熱流道采用360°螺旋上升的形式，污水和中介水流道寬度均采用30mm保證污水的順利通過、防止堵塞并降低了換熱介質在設備中流動的阻力損失；污水和中介水在流道中純逆向換熱并由于重力和螺旋離心力的作用呈紊流狀態，有效的提高了污水換熱的效率并極大的減少了污雜顆粒物在換熱流道中的堆積；換熱流道表面涂有專用污水換熱防腐涂層，最大程度緩減了污水對換熱材質的腐蝕；簡而言之，離心污水換熱器具以下幾大特點：
1、高效換熱
設備采用碳鋼材質，換熱系數可達1760W/㎡•℃，相對其他同類產品，換熱系數提高了35.38%；
2、防堵、防垢
該設備在我國實際投入運行兩年以來，效果良好，沒有因堵塞造成熱泵系統停止以對設備進行清洗的狀況，并且換熱效果良好；設備僅需在熱泵系統停運期進行例行清洗即可。
3、防腐
設備匹配R-C-1106無機聚合物涂料，該涂料具有長效防腐、附著力強、綠色環保、高效方便等特別，是針對廢污水防腐的專用涂料。
4、低壓損
360°光滑寬敞螺旋流道，大大減小了換熱介質流動中的阻力，相對其他形式的污水換熱設備，壓力損失可降低40%。
三、運行效果及分析
該項目污水源熱泵系統自2012年11月投入運行以來，系統運行穩定，末端建筑各采暖房間溫度基本達到計算要求；在經歷12月初期的氣溫下降后，系統乃能正常運行，說明離心污水換熱器能適應在污水溫度較低時的正常換熱，并且無換熱效果的衰減。
綜合本項目可知，離心污水換熱器一款能夠應用于廢物水換熱的的設備，并且具有穩定、高效等特點。隨著我過經濟的發展以及自然能源的消耗，大量排放的廢物水可通過離心污水換熱器進行熱量回收以用于建筑采暖，這極大的節省了自然能源用于建筑采暖的消耗；并且在夏季制冷期可通過向廢污水中排放建筑余熱，減少廢熱向空氣的排放。
綜上所述，離心污水換熱器是一款用于污水源熱泵系統的污水換熱高效節能設備。
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