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1、直接式污水源熱泵系統(tǒng)的火用評價第30卷第4期2011年8月建筑熱能通風(fēng)空調(diào)BuildingEnergy&EnvironmentVol_30No.4Aug.2011.17~20文章編號:1003.0344(2011)04-017—4直接式污水源熱泵系統(tǒng)的火用評價錢劍峰l'1哈爾濱商業(yè)大學(xué)能源與建筑工程學(xué)院2大連理工大學(xué)土木工程學(xué)院摘要:直接式污水源熱泵系統(tǒng)是今后污水源熱泵系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)之一.基于火用分析原理,對直接式污水源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了能源有效利用分析.算例計算表明:直接式系統(tǒng)的制熱火用效率比間接式系統(tǒng)高4%左右,制冷工況約高6.5%..
2、關(guān)鍵詞:污水源熱泵系統(tǒng)直接式軟垢火用方法ExergyAnalysisofDirectSewageSourceHeatPumpSystemQIANJian-feng,1SchoolofEnergy&CivilEngineering.HarbinUniversityofCommerce2SchoolofCivilEngineering,DalianUniversityofTechnologyAbstract:Thedirectsewagesourceheatpumpsystemisoneoftheimportantcontentsofthe
3、sewagesourceheatpumpsysteminthefuture.Basedontheexergymethod,ananalysisisgivenofenergyefficiencyinthedirectsewagesourceheatpump.Theconclusionsareeducedbyanexamplethatexergyefficiencyishigher4%or6.5%attheheatingorcoolingconditioninthedirectsystemthantheindirectone.Keywords:se
4、wagesourceheatpumpsystem,directsystem,softdirt,exergymethod0引言利用城市污水這一可再生能源實現(xiàn)建筑物供熱空調(diào),對促進(jìn)建筑,能源和環(huán)境三者間的和諧發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響.城市污水的優(yōu)點(diǎn)是量大面廣,溫度適宜口].但污水水質(zhì)問題是其熱能資源利用中所面臨的最大障礙.城市污水源熱泵系統(tǒng)可分直接式系統(tǒng)與間接式系統(tǒng),前者污水與制冷劑之間僅通過蒸發(fā)器/冷凝器進(jìn)行污水一制冷劑的換熱;后者則通過污水換熱器,實現(xiàn)由污水一中介水一制冷劑的熱量傳遞.目前技術(shù)上比較成熟的是間接式系統(tǒng),而直接式系統(tǒng)發(fā)展卻非常不充分.
5、國外,直接式系統(tǒng)多為經(jīng)過污水廠處理的二級出水,水質(zhì)較好,接近河水等地表水,因此對機(jī)組的要求并不高;少數(shù)則采用濾網(wǎng),格柵,自動篩濾器等過濾裝置對污水進(jìn)行粗效處理,并經(jīng)沉渣池去除污水中的雜物,對于污水直接進(jìn)人機(jī)組所形成的污染通過定期物理,化學(xué)沖冼以保證機(jī)組能夠繼續(xù)使用;而間接式系統(tǒng)則應(yīng)用較多,以一級出水,城市原生污水作為熱泵熱源時,通常采用污水換熱器進(jìn)行中間換熱l.我國,污水源熱泵系統(tǒng)基本都采用間接式系統(tǒng)[6-8].由于直接式污水源熱泵系統(tǒng)省去了中間換熱過程,系統(tǒng)換熱性能得到增強(qiáng),進(jìn)而提高了系統(tǒng)制冷與供熱效率,因而它是今后發(fā)展的一個重點(diǎn).當(dāng)前對直接
6、收稿日期:2010—8—22作者簡介:錢劍峰(1979一),男,博士后;哈爾濱商業(yè)大學(xué)能源與建筑工程學(xué)院(150028);E—mail:qianjianfeng2002@163.com建筑熱能通風(fēng)空調(diào)式系統(tǒng)應(yīng)用研究方面還是很欠缺,很多文獻(xiàn)都忽略了污水水質(zhì)的惡劣性,回避了污水的結(jié)垢,堵塞的問題.本文將通過熱力學(xué)中的火用分析方法來評判直接式污水源熱泵系統(tǒng)與間接式系統(tǒng)的優(yōu)劣,從能量的質(zhì)的角度來考察兩種系統(tǒng)熱力過程的完善程度,為其發(fā)展提供借鑒.1污水源熱泵系統(tǒng)的火用分析1.1冬季供熱工況污水熱泵系統(tǒng)滿足火用平衡方程為:E:E.,+EL+AE(1式中:E
7、為輸入系統(tǒng)的火用,kJ;E.為輸出系統(tǒng)的火用,kJ;E為火用損失,kJ;AE為系統(tǒng)火用的變化,kJ.污水熱能取悱嬗矗H曖未瑞繾HP圬水彈熱覃統(tǒng)圖1熱泵系統(tǒng)供熱工況火用平衡不論是直接式系統(tǒng)還是問接式系統(tǒng),都可將熱泵系統(tǒng)取為封閉系統(tǒng)進(jìn)行研究.對于直接式系統(tǒng),只需將熱泵機(jī)組取作封閉系統(tǒng);間接式系統(tǒng)將機(jī)組和污水換熱器取作封閉系統(tǒng).火用平衡示意圖如圖1所示,可見輸入系統(tǒng)的火用有污水子系統(tǒng)輸入熱泵系統(tǒng)的熱量臾用,外界輸入系統(tǒng)的功火用.系統(tǒng)輸出火用有:系統(tǒng)輸出到末端系統(tǒng)的熱量火用.因而E+Ew:E9+EL+E2)式中:Em為系統(tǒng)從污水取排系統(tǒng)吸收的火用,kJ
8、;E為外界向系統(tǒng)輸入的功火用,k_I;E.為系統(tǒng)向用戶輸入的熱量用,kJ.系統(tǒng)火用損失為:EL=EA+Ew—E≯一AE3熱量火用為溫度高于環(huán)境溫度的系
