提要：分析了污水能源供暖制冷在工程中的應用可行性，列舉了污水熱泵在發達國家的應用案例，特別研究了污水熱泵系統的工作原理和工作流程，為設計人員進行污水熱泵系統的設計提供了依據和方法。
　　關鍵詞：污水熱泵; 工作原理; 工作流程
　　Abstract: This paper analyzes the feasibility of sewage energy heating and cooling in the engineering, cites the application cases of sewage heat pump in developed countries, and in particular, researches the working principle and and working process of sewage heat pump system, providing basis and methods for the designers.
　　Key words: sewage heat pump; working principle; working process
　　中圖分類號：TB484.3 文獻標識碼：A 文章編號：
　　一、概述
　　能源和環保是人類生存和發展的兩大主題。伴隨著我國經濟的快速發展，城區人口居住密集，商業寫字樓鱗次櫛比，能源的供需矛盾日益突出，所面臨的能源形式十分嚴峻。
　　從實現可持續經濟和社會發展的目標出發，能源發展不僅要保障能源的供給與需求，而且還要提倡優先使用清潔能源，保護環境。在我國石油、天然氣、煤炭等資源有限，環境狀況日益惡化的條件下，開發可再生的清潔能源應當成為能源使用中優先發展的方向。
　　利用污水能源供熱制冷已有近百年的歷史，在歐美國家有大量的工程實例，為污水熱泵的應用積累了豐富的經驗。由于污水熱泵具有節能、環保的優點，所以有著廣闊的應用前景。近年隨著能源價格的飛漲，更加凸現了這種供熱制冷方式的優點。
　　二、污水能源供暖制冷的優點
　　污水能源供暖制冷的特點主要是由城市污水的特性決定的。
　　城市污水除具有“水”的特性和用途外，還存儲有大量的低品位能量，具有“能量”的特性。其主要表現有：
　　Ø 冬暖夏涼：城市污水的最大特點是冬暖夏涼，特別隨著人民生活水平的不斷提高，這一特點將更加明顯。
　　Ø 全年的水溫變化幅度較小：據統計，1月份和8月份的大氣溫差在40℃，河水的溫差均在25℃。而城市污水的溫差只有12℃，溫度變換幅度較小，因而可在全年獲得比較穩定的水溫，可作為穩定的冷熱源。
　　Ø 受氣候影響小：比如對于太陽能的利用，在夜間是不能加以利用，而且還受天陰下雨等氣候因素的影響很大，可以說是一種不穩定的熱源。由于對于空氣源制冷空調，大氣溫度越高，系統運行效率越低，因此在設備選型時，需要配置10~20%的安全余量，也可以說是一種不穩定的冷源。城市污水受氣候影響非常小，在設備配置和系統運行上都非常安全可靠。
　　Ø 污水的熱能利用區域較廣：由于目前的熱泵技術已從對城市污水二級處理水的熱能利用，發展到可直接回收利用未經處理的城市污水的熱能階段，因此，不受污水處理廠的地點限制，可根據城市污水管網情況和用戶需要，靈活進行利用，從而擴大了在城市中使用的區域。
　　Ø 熱能的儲存量較高：城市污水隨著城市規模的增大，人口的增多，人民生活水平的提高，逐年增大。僅北京市區，到2008年僅規劃處理的污水就將達到268萬m3/d，可以為2020萬m2的建筑供暖，為1558萬m2的建筑供冷，其所含的熱能相當于1.98×1010kW的發電量或4.3×109 m3的液化氣。
　　三、污水熱泵系統工作原理
　　污水熱泵技術的歷史可以追朔到1912年瑞士的一個專利，在美、日、西北歐洲等國商業應用已有幾十年的歷史。冬季它從城市污水汲取能量，提升、轉移為高品位熱能，為用戶供熱。夏季又可以將用戶端空調制冷的廢熱排入城市污水中。
　　污水熱泵技術發展至今已成為一項先進、成熟的供熱、制冷技術(機械式蒸氣壓縮/制冷循環)。80年代以來，美國、日本、澳大利亞、挪威、瑞士、瑞典等國家相繼利用城市污水建立了一批大型污水熱泵系統。
　　近年來隨著我國對環保問題的重視，該項污水熱泵技術被引進國內并得以迅速的發展，僅在北京地區每年都以百萬平方米建筑面積的速度遞增。北工大軟件園項目結合自身條件利用污水熱泵技術為建筑物的空調系統供暖制冷。奧運項目規劃中也明確了要采用地熱結合水源熱泵技術為運動員村提供供暖與制冷的規劃。
　　城市污水集中供熱(冷)系統是依據國家專利技術，由大功率無燃料污水源熱泵機組及熱力管網組成。其特點是高效節能、環保、經濟。 城市污水集中供熱機組的工作原理：利用污水處理廠二沉池的水資源，借助專用污水源熱泵機組系統，通過消耗少量的(25%)電能，在冬季，不斷將污水中大量的低品位熱能取出來，變成高品位的熱能，通過熱力管網供給建筑物的采暖和空調系統。夏季，把室內的熱量取出來，再釋放到水中，以達到空調制冷的目的。該系統廣泛應用于建筑物的集中供熱、中央空調、熱水供應、游泳池水加熱、室內種植、養殖恒溫等。是一種可以在污水處理行業推廣的創新技術。　

　　夏季引入熱泵站的污水的平均溫度約為25℃，經熱泵機組冷凝器換熱后排出溫度約為35℃，提取12℃溫差的“冷量”。熱泵蒸發器進出水作為空調循環水，供回水溫度為7/14℃。夏季平均COP為5。
　　冬季，污水的平均溫度約為14℃，經換熱器換熱后排出溫度約為7℃，提取7℃換得熱量作為水源熱泵的低位熱源。熱泵冷凝器出水作為空調循環水，供回水溫度為50/40℃。冬季平均COP為4.5。
　　四、應用現狀
　　一、污水熱泵技術國外發展現狀
　　大型熱泵站在本世紀七十年代末八十年代初在瑞典和前蘇聯等區域供熱較發達的國家開始應用，單機容量僅幾兆瓦。而后，在美國、日本、羅馬尼亞、丹麥、德國等得到了迅速的發展，單機容量甚至達到30兆瓦，單個項目總裝機容量可達到160兆瓦。
　　80年代以來，瑞典建立了一批大型熱泵站，到1987年，已有約100座熱泵站投入運行，總供熱能力達到1200MW，已成為世界上應用大型熱泵的代表國家之一。挪威奧斯陸1980年開始建設利用城市污水干管的污水作熱源的熱泵站，83年投入使用。日本八十年代末也開始建設利用海水和污水作熱源的熱泵站。
　　下表為瑞典的部分應用案例：
瑞典正在運行的大型熱泵站一覽表

地點	容量（MW）	投入時間	低位熱源
伊索喔	1×80	1986	城市污水
索爾納	4×30	1986	城市污水
斯德哥爾摩	2×20+2×30	1986	城市污水

下表為日本的部分應用案例：
日本部分正在運行的污水熱泵站一覽表

地點	容量（MW）	投入時間	低位熱源
Koraku	25.6	1992	污水原水
Osaka Nanko	113	1994	海水
Makuhari	8.78	1995	污水原水
Ochiai	0.297	1987	二級水
Rokko Island	5.52	1988	二級水
Kosuge	1	1993	二級水
Okawabashi	0.58	1991	河水

　　二、污水熱泵技術國內發展現狀
　　國內水源熱泵的發展也只是近幾年的事情，隨環境保護意識的增強，治理大氣污染措施的出臺，建筑能源結構的調整，水源熱泵技術在我國得到較快的發展。污水水源熱泵在我國還沒有較大項目的實施，在高碑店污水處理廠、北小河污水處理廠、盧溝橋污水處理廠內利用污水二級出水實施了幾個小型實驗性項目，均取得了較好的效果。到2008年前，39萬平方米奧運村建筑的供暖和制冷也將采用污水熱泵技術。
　　參考文獻：
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　　[2]、馬最良,曹源 .閉式環路水源熱泵空調系統及評價 1996 (1):6～11.
　　[3]、李建興 城市污水熱泵在住宅供熱中的應用 天津大學 2004.9