本项目提出城市污水热能资源化新方法，即城市污水源采集凝固热热泵系统。该系统提取部分城市污水的凝固潜热与温差显热一起作为热泵的低位热源，以弥补常规污水源热泵系统经常发生的高峰负荷下出力不足的难题。本项目围绕城市污水热能资源化与热泵高效运行的关键问题，提出采集污水凝固潜热的新方法，以理论分析与试验研究为主，揭示城市污水凝固换热机理，掌握热泵系统运行规律，评价系统产生的水环境影响，以拓展可再生能源在建筑中的应用范畴，进一步为我国的节能与减排长期发展战略服务。 鉴此本文提出城市污水源采集凝固热热泵系统这一新的热泵空调系统形式。围绕系统中的关键设备凝固热换热器的开发设计、换热性能和热泵系统运行性能等方面开展研究。主要研究工作和研究成果如下： （1）针对采集凝固热过程，水温较低容易产生冰结晶这一现象；开发了一种在换热管内安装有除冰杆，采用链式传动方式除冰的凝固换热器；实现了其在采集凝固热的同时能够满足连续除冰和排冰的要求。 （2）针对凝固换热器结构特点和传热特性，得出了换热管热流量计算公式。将换热管结构简化后建立模型，对换热管的换热过程进行了数值模拟，指出了换热管换热过程温度变化的特点；模拟结果表明入口温度越高，越不利于换热器采集凝固热；入口速度越大，越不利于换热器采集凝固热。 （3）针对某建筑物进行了空调系统设计，该空调系统采用了城市污水源采集凝固热热泵系统。根据设计参数，将该系统与传统空调系统在初投资、年运行费用和运行能耗方面进行了对比，结果表明：城市污水源采集凝固热热泵系统在初投资方面虽然没有明显优势，但在年运行费用和运行能耗方面都具有明显的节省和节能优势。 （4）评估了污水热能利用对水环境和大气环境可能产生的影响，得出以下结论：评价污水热能利用对水环境产生的影响时，在有条件情况下，可以对工艺最大温降增大产生的效益与因污水利用温差增大而对污水处理产生的影响进行经济效益和社会效益等多方面评估，在有效评估后对工艺最大温降的大小进行进一步权衡，并由此确定污水热能利用规模。通过敏感性分析，污水管埋深、污水沿程管长、污水流量、导热系数和当量单位管长传热系统成为污水沿程温降的主要影响因素，而污水管径对污水沿程温降影响则不大。

哈尔滨商业大学

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