合肥市污水源热泵系统应用分析 张勇， 张抗， 张宁 ２３０００９） （合肥工业大学建筑设计研究院，安徽合肥摘要：建筑能耗占我国能源消费总量３０％ｌ２：Ｊ＝，而空调能耗约占建筑能耗的４０％，污水源热泵是一种稳定、高效、节能的空调系 统，也是可再生能源利用的形式之一。随着合肥市净水厂建设力度的加大，污水资源的利用有广阔的应用前景，为了有效发挥资 源和能源的优势，科学合理的利用污水系统，该文详细计算和分析了案例项目的技术经济指标，对项目的可行性做出了研判。 关键词：污水源热泵；可再生能源；运行成本；投资回收期 中图分类号：ＴＵ８３３．３；ＴＵ８３４．３３；ＴＵ９９２．２５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—５７８１（２０１６）０４—０５０２—０３ 污水源热泵系统是采用城市原生污水或再生水 作为水源的一种热泵技术，是城市可再生能源应用的 一１案例技术及经济性分析 拟规划建设的合肥市高铁西站商务区项目，拟采 用再生水供冷、供热。项目位于安徽省合肥市蜀山 区，总投资约７ ５４２万元，供冷、热建筑面积约５４万 ｍ。项目冷热源采用水源热泵空调系统［５ ］，系统散 ，个重要组成部分。 居住相对集中、具备一定规模的城市，其污水量 比较大，水量、水温相对稳定。并且，随着城市的不断 发展，污水量将会不断增加，城市污水热源具备相当 大的开发潜力［１］。 随着国家大力推广可再生能源应用项目，近年来 国内陆续成功建成了许多污水源热泵应用项目，大力 热、取热采用附近清溪净水厂污水。 １．１清溪净水厂污水应用条件 合肥市清溪净水厂位于清溪路北侧、清二冲东 侧，临近南淝河。污水处理设计规模为２０万ｍ。／ｄ， 最大处理能力２６万ｍ。／ｄ。再生水出水平均温度：冬 季为１２℃，夏季为２５℃，按照其日处理水量为２０万 推动了城市节能减排工作［２。］。 “十二五”期末，建筑领域累计年节能１４０万ｔ标 煤，减排当量ＣＯ。３４１万ｔ的能力。其中：新建建筑 节能１３５万ｔ标煤，既有建筑节能改造节能５万ｔ标 煤，可再生能源建筑应用常规能源替代量１４万ｔ标 煤，绿色建筑节能３万ｔ标煤。合肥市建筑节能“十 三五”规划的节能指标会进一步加大，要实现更高的 节能目标（５０％一６５％一更高），关键在于包括污水源 热泵等可再生能源建筑应用的技术推广与建筑设备 系统技术革新。 合肥城区污水处理设计日平均总规模９７．５万ｔ／ ｄ（２０１２年），冬季水温１４℃～１１℃，夏季水温２２℃ ～ｔ进行污水源热泵设计，假设清溪净水厂每天二十四 小时处理水量均匀为２ ３１５ ｋｇ／ｓ水源热泵再生水侧 供回水温差为５℃，因此水源热泵夏季制冷工况运行 时的供冷负荷为Ｑ （制冷ＣＯＰ值按５．２计算），冬季 制热工况运行时的供热负荷为Ｑｚ（制热ＣＯＰ值按 ４．７计算）Ｅ８－９］。 Ｑ】一 ｃｏｐ １啊 ｍｃＡｔ— Ｘ ２ ３１５ Ｘ ４ １８０ Ｘ ５—４０．５ Ｍｗ ２５℃，污水水质达到文献［４］中的一级Ａ和一级 Ｑ２一— ＿ ４．，～Ｂ的排放要求，最大设计流量约为２８ ４３０ ｍ。／ｈ，冬季 供热量约２０９ Ｍｗ，夏季供冷量约１３８ Ｍｗ。采用污 水源热泵技术，冬季可以提供５８０万１２２ 供热面积， 减少ＣＯ 排放量６５万ｔ；夏季可以提供１９７万ｍ。制 冷面积，减少ＣＯ。排放量３７万ｔ。 收稿日期：２ｏ１６—０８—０３；修改日期：２０１６—０８—１５ ｌ ｃｏｐ——ｌ ｒｎｃＡｔ— Ｘ ２ ３１５×４ １８０ Ｘ ５—６１．４ ＭＷ １．２冷、热负荷估算 由于清溪净水厂的污水流量（最大供冷量 作者简介：张勇（１９６３一），男，四川内江人，合肥工业大学建筑设计研究院教授级高工． ５０２《工程与建设》２０１６年第３ｏ卷第４期 表１各类型建筑面积及负荷指标 的所有周边建筑提供冷、热配套，在优先满足高铁西 站的供冷供热需求后，其余部分将根据用户类型择优 接人，因高铁西站及其周边的总体规划尚未完成，表 １中的建筑类型及面积均参考了合肥高铁南站。 １．３初投资概算 污水源热泵区域供冷供热系统初投资主要包括 机房建设初投资、设备初投资、安装初投资以及输送 ４０．５ Ｍｗ，最大供热量６１．４ ＭＷ），无法对项目区域 管网初投资等，估算初投资费用见表２所列。 表２初投资计算表 １．４运行收入分析 表５夏季不同运行工况耗电量统计表ｋｗ・ｈ １．４．１配套建设费 配套建设费（表３）依项目产权建筑面积计算，按 照不同的建筑类型进行收费。 表３配套建设费 表６冬季不同运行工况耗电量统计表 ｋＷ・ｈ １．４．２ 用户用能缴费 ． 合肥市热电集团向用户推介的能源价格为公建 按０．４５～０．５元／ｋＷ・ｈ，为便于收费，采取冷热同 价，折中后确定为０．４５元／ｋＷ・ｈ，居民采暖收费仍 参照合肥市物价局核定的０．３５元／ｋＷ・ｈ的标准。 用户用能标准见表４所列。 表４用户用能缴费标准 一由于项目利用了可再生能源，考虑供电部门给予 定的用电优惠，参照工业用电收费标准计费，其用电 表７全年运行能耗及运行费用表 价格为０．７４７ ５元／ｋＷ・ｈ，表７即基于这一电价计算 １．５运行成本 １．５．１直接运行费用 本项目的运行成本主要来自于主机运行的耗电量 和水泵运行耗电 ］，其计算结果如表５、表６所列。 １．５．２其他运行成本 （１）固定资产折旧费：经统计，设备及管网的固 定投资额度为６ １９２万元，按平均年限法计算折旧， 《工程与建设》２ｏ１６年第３Ｏ卷第４期 ５０３ 折旧年限为２０年，残值率５％，则年折旧费用为 ３０９．６万元／年。 人员工资及福利按平均８万元／人年，则所有人 员的工资及福利为１６８万元／年。 １．６投资回收期 （２）维修费：按照设备及管网固定投资额度的 ２％考虑，则维修费为１２３．８４万元／年。 （３）人员工资及福利：能源中心全年运行７个 月，建议按照４班３运转制进行人员配备，根据系统 的复杂性，建议人员编制如表８所列。 表８能源中心人员配置表 考虑项目所供冷供热的总建筑面积较大，需逐步 建设完成并投人使用，建设配套建设费从第２年开始 收取，分别按第２年３Ｏ％，第３年、第４年均为３５％ 的比例分期收取。运行收入则按第２年３０％、第３ 年６５％、第４年起１００％的方式计入。按现行５年以 上同期银行贷款利率为５．９％，根据计划建设周期１ 年，可对项目的动态投资回收期进行计算，计算结果 如表９所列。 表９项目动态投资回收期 万元 从表９可以看出，前３年为项目的建设和市场培 育期，第４年进入成熟运营状态，整个项目的动态投 资回收期为７年。 （参考文献］ ［１３吴荣华，张承虎，孙德兴．城市污水冷热源应用技术发展状况研 究［Ｊ］．暖通空调，２００５（６）：２５￣２８． ［２］崔福义，李晓明，周 红．污水资源及其在热泵供热中的应用 ＥＪ］．低温建筑技术，２００５（１）：５１￣５５． ［３］ 吕毓，冯彦刚．城市污水低位热能回收利用的研究［Ｊ１．工业用 水与废水，２００２（１）：１Ｏ～１３． ２结束语 城市污水源热泵利用城市污水作为冷热源，不会 对环境造成负面影响，同时又能提升空调的效率，是 项绿色空调（建筑）技术。 一［４１ ＧＢ １８９１８－－２００２，城镇污水处理厂污染物排放标准Ｅｓ］． Ｅ５］ＧＢ ５０７３６－－２０１２，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范［Ｓ］． ［６］ＧＢ ５０３６６－－２００９，地源热泵系统工程技术规范［Ｓ］． ［７］住房和城乡建设部工程质量安全监管司．全国民用建筑工程设 在实施过程中应该注意因地制宜，科学合理的 利用能源。相关部门也应积极给出支持， 制定城市污水源能源利用的专项规划，对污水源的 计技术措施（暖通空调・动力）［Ｍ］．北京：中国计划出版 社，２００９． 供能范围、供能面积，取排水的要求、环境要求等给 出指导意见；加大关键技术研究，编制适宜于地方 污水源热泵技术应用的标准或细则；出台相关激励 Ｅ８］ＧＢ ５０１８９－－２０１５，公共建筑节能设计标准Ｉｓ］． ［９］建设部工程质量安全监督与行业发展司．全国民用建筑工程设 计技术措施节能专篇（暖通空调・动力）［Ｍ］．北京：中国计划出 版社，２００７． ，鼓励和推动具备条件的建筑优先应用，树立 典型，形成示范。 ［１Ｏ］ＧＢＴ １９４０９－－２０１３，水（地）源热泵机组［ｓ］． （上接第４８５页） ［５］刘海飞，杨敏华，周军，等．基于ＡｒｃＧＩＳ平台的坡度分级图快 速制作［Ｊ］．山西建筑，２０１４，３（４０）：２６３￣２６４． ［６］刘建华．如何利用ＤＥＭ在ＡｒｃＧＩＳ中制作坡度分级图［Ｊ］．测绘 与空间地理信息，２０１１，３４（１）：１４０． ［７］李洪涛，何宏，安科，等．ＡｒｃＧＩＳ在地学中的应用研究［Ｊ］． 金属矿山，２０１０（８）：５２１￣５２２． Ｅ８］兰寅，武锋强，夏清，等．ＡｒｅＧＩＳ软件在地形分析中的应用 ［Ｊ］．北京测绘，２００８（１）：２４￣２５． ［９］高国勇．基于ＡｒｃＧＩＳ的低丘缓坡用地提取方法［Ｊ］．测绘与空间 地理信息，２０１４，１（３７）：ｌ１４～１１５． ［１Ｏ］杜朝正．基于ＡｒｃＧＩＳ的坡度分析［Ｊ］．资源开发与市场，２００９， ２５（１）：１７～１８． ５０４ ｑ－ｒ程与建设》２０１６年第３Ｏ卷第４期
