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污水調節池對污水熱能利用影響研究

文檔作者：吳德珠1，張承虎2 文檔來源： 1．廣東省建筑設計研究院 2．哈爾濱工業大學，		點擊數：	更新時間： 2024年07月06日
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2012年第7期(總第82期)
缸派占下稚
ENERGY AND ENERGY CONSERVATl0N 2012年7月
旁{"‘ ，‘}唧
贛環境資源!；：
囂“ ．，：囂
污水調節池對污水熱能利用影響研究
吳德珠1， 張承虎2
(1．廣東省建筑設計研究院，廣東廣州51001012．哈爾濱工業大學， 黑龍江哈爾濱150090)
摘要：以污水源熱泵系統冬季工況為例，分別分析了污水調節池體積大小的設計方法，污水調節池設置與否對系統供
暖建筑面積的影響，為污水熱能利用工程的設計及施工提供參考。
關鍵詞：污水調節池；熱泵系統；污水熱能利用
中圖分類號：TK“ 文獻標識碼：A 文章編號：2095-0802—(2012)07—0053--03
Research On the Influence of Sewage Adjusting Pool to the Utilization of Sewage Heat Energy
WU De-zhul ZHANG Cheng—hu2
(The Architectural Design＆Research Institute of Guangdong Province，Guangzhou 510010，Guangdong．China Harbin InsUtute
of Technology，Harbin 1 50090．Heilongjiang，China)
Abstract：Take the winter conditions of the sewage source heat pump systems for example，the method of designing the volume of
sewage adjusting pool is analyzed in this paper,the influence of the volume of sewage adjusting pool to the heat pump system of the
supply capacity of heat is also given in this paper．It is providing reference for the projects of using sewage∞cool and heat seUl"ce．
Key words：sewage adjusting pool；heat pump system；utilization of sewage heat energy
0引言
由于污水流量及污水溫度是連續變化的，同時建
筑負荷也是逐時變化的，而且往往兩者之間的變化趨
勢是相反的，要擴大污水源熱泵系統供熱空調面積或
實現工程全面的污水源熱泵供熱空調，需要設置污水
調節池，對污水供應量進行移峰填谷n]。
1幾個概念
污水源熱泵系統的設計供熱量可表示為：
Q=pcV·出。‘，_意”p， (1)
式中：P為污水的密度，kg／ms；c為污水的比熱容，J，
(kg·℃)；△k為污水可利用溫差，污水進171溫度的單值
函數。而污水進口溫度隨時間連續變化，所以污水可利
用溫差也是時間r的單值函數，oC；COP為污水源熱泵
系統的能效比。
由式(1)可以看出，當污水進口溫度確定時，忽略
各項因素對COP的影響，把COP看作定值，污水的熱
供應能力由參與換熱的污水流量大小來決定。
假設一個冬季工況的污水源熱泵系統中，存在一
個體積為．，；的污水調節池，且已經蓄滿了污水，則有
收稿日期：2012-06-08
第一作者簡介：吳德珠，1984年生，男，江西南糜人，2010年畢業子
哈爾濱工業大學供熱、供燃氣、通風及空調工程專業，助理工程師。
如圖1所示關系。
圖l中，yt是污水調節池體積，Q+表示污水調節
池在蓄滿污水的情況下能提供的最大熱量，Q；(7-)表示
進入污水調節池的瞬時熱量，優(r)表示從污水調節池
瞬時取走的熱量，Q 7(f)表示污水調節池體積不夠大
時，可能從污水調節池中瞬時溢出的熱量。
D． 一——’一Q
一一污水調節池礦’
一一F
甌
圖1 污水源熱泵系統中污水調節池示意圖
一天中(一個周期r內)，污水溫度變化幅度不大，
忽略污水進入污水調節池時溫度的變化，同時假設污
水調節池無熱量損失，忽略污水由于不同溫度混合產
生的熵產，用Q‘表示污水調節池在蓄滿污水的情況下
能提供的最大熱量，它是一個定值。
Q’=pcV‘A0。=const， (2)
式中：△f。為污水平均可利用溫差，定義△貅
r ．
一』!!!型全型竺℃；礦；一)為污水的體積流量，是時間下
J，玩似
的單值函數，rnVs；T為設計計算周期，一般為24 h。
瞬時進入污水調節池的熱量和瞬時從污水調節池
取走的熱量可分別表示為：
Q0)5 pc’K0)‘虬(f)． (3)
·53·
萬方數據
2012年第7期鈺派與芋釷2012年7月
Q(r)=A·qO)， L斗，
式中：^為系統能供熱(或供冷)的建筑面積，通常是未
知量，m3；q，(1r)為單位建筑面積瞬時熱負荷，w／m2。
由于室外空氣溫度是不斷變化的，因此，口，(f)是一
個與室外空氣溫度有關的瞬時變化量，引入COP的概
念，忽略溫度變化等對COP的影響，口’(丁)的定義式由
下式表示：
黿。(f)=q
‘。一乞。(f)COP—I
k。一k COP’
(5)
式中：q為采暖面積熱負荷指標，可根據相關規范查得，
w，m2；n。為冬季室內計算溫度，可根據相關規范查
得，℃；b糾為冬季室外空氣溫度，可根據相關氣象資
料查得，℃；“為冬季采暖室外計算溫度，可根據相關規
范查得，℃。
假設在一個變化周期內(一般為l天)，時刻序列
M是Q產Q。的時刻，[％山_r胡(n=1、2?)時段QI>Q。(流量
富余時段)，【下知，f秈，】時段QQ。。污水調節池能提供的最大熱
量將完全用于補充系統設計所需的供熱量的不足部分。
△Q(一)=Σ』IOo(r)一Q(r)]dr=g． (16)
＼＼j．一
萬方數據
2012年第7期吳德珠，等：污水調節池對污水熱能利用影響研究2012年7月
在已知污水流量和溫度的變化曲線，以及當地相
關的氣象參數等條件下，通過試算或者數值方法，解方
程(16)，即可得出該污水源在調節池體積小于臨界體
積時能供熱的建筑面積A么。
2．4不設置污水調節池
如果污水調節池足夠小，極限情況就是Q’=0，也
就是說在系統中不設置污水調節池，系統取熱量只能
根據來流實時提供。根據式(16)
f2Hf
f k。(f)4一Qo)】辦=o， (17)
如果建筑的瞬時熱負荷總是大于污水能提供的瞬時
熱量，這是不現實的，這樣的系統是不合理的。所以本文討
論的前提是．在—個周期r內，Qi≥4oo)
；． 占
(b)只有一個交點(QjG) (d)多個交點(Q{

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