作為依托城市污水、工業(yè)廢水等低品位熱源實現(xiàn)節(jié)能溫控的環(huán)保設備,污水源熱泵機組的核心邏輯是通過少量電能輸入,把原本難以直接利用的污水中的低位熱能,轉化為可用于建筑供暖、制冷的可用能源,實現(xiàn)廢熱的高效回收利用。
整套機組的運行基于逆卡諾循環(huán)原理搭建,核心依靠壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥四大部件完成能量的轉移與轉換。冬季制熱工況下,機組先通過蒸發(fā)器內的冷媒介質,提取污水中蘊含的低品位熱能,原本低溫低壓的冷媒吸收熱量后蒸發(fā)為氣體,再由壓縮機將其壓縮為高溫高壓的氣態(tài)介質,這部分攜帶大量熱量的冷媒進入冷凝器后,把熱量釋放給供熱側的循環(huán)水,加熱后的溫水就能輸送到建筑末端實現(xiàn)供暖,釋放熱量后的冷媒經過膨脹閥節(jié)流降溫,重新回到蒸發(fā)器中吸收污水熱量,形成完整的制熱循環(huán)。
夏季制冷時,機組通過切換系統(tǒng)水路與冷媒流向,完成蒸發(fā)器和冷凝器的功能互換。此時建筑側的循環(huán)水進入蒸發(fā)器降溫,制取的低溫水輸送到室內末端實現(xiàn)制冷,吸收了室內熱量的冷媒進入冷凝器,把原本需要通過冷卻塔排向空氣的熱量,直接排入溫度更低的污水中帶走,整個過程無需傳統(tǒng)空調的冷卻塔散熱,不僅減少了熱量排放,也能讓制冷運行更穩(wěn)定。
為了適配污水水質復雜的特性,機組通常搭配對應的循環(huán)輔助結構。多數(shù)大中型項目會采用間接式換熱布局,污水先經過專用換熱器與潔凈的中介水完成換熱,中介水再進入熱泵主機完成后續(xù)循環(huán),既避免污水直接接觸主機部件,減少堵塞、結垢和腐蝕的風險,也能保障機組長期運行的穩(wěn)定性。部分經過預處理的再生水場景,也可采用直接式布局讓污水直接進入機組換熱,進一步減少中間換熱的溫差損失,提升整體能效表現(xiàn)。
整套運行流程中,機組消耗的少量電能和從污水中提取的熱能會一同輸送到高溫側,能源利用效率遠高于傳統(tǒng)的電加熱、燃煤鍋爐等方式,既能大幅降低供暖制冷的運行能耗,也能減少化石能源燃燒帶來的排放,是典型的廢熱回收低碳溫控技術。
