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污水調(diào)節(jié)池對(duì)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(shè)計(jì)研究院 2．哈爾濱工業(yè)大學(xué)，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月06日
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2012年第7期(總第82期)
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ENERGY AND ENERGY CONSERVATl0N 2012年7月
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污水調(diào)節(jié)池對(duì)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(shè)計(jì)研究院，廣東廣州51001012．哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 黑龍江哈爾濱150090)
摘要：以污水源熱泵系統(tǒng)冬季工況為例，分別分析了污水調(diào)節(jié)池體積大小的設(shè)計(jì)方法，污水調(diào)節(jié)池設(shè)置與否對(duì)系統(tǒng)供
暖建筑面積的影響，為污水熱能利用工程的設(shè)計(jì)及施工提供參考。
關(guān)鍵詞：污水調(diào)節(jié)池；熱泵系統(tǒng)；污水熱能利用
中圖分類號(hào)：TK“ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(xù)變化的，同時(shí)建
筑負(fù)荷也是逐時(shí)變化的，而且往往兩者之間的變化趨
勢(shì)是相反的，要擴(kuò)大污水源熱泵系統(tǒng)供熱空調(diào)面積或
實(shí)現(xiàn)工程全面的污水源熱泵供熱空調(diào)，需要設(shè)置污水
調(diào)節(jié)池，對(duì)污水供應(yīng)量進(jìn)行移峰填谷n]。
1幾個(gè)概念
污水源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jìn)171溫度的單值
函數(shù)。而污水進(jìn)口溫度隨時(shí)間連續(xù)變化，所以污水可利
用溫差也是時(shí)間r的單值函數(shù)，oC；COP為污水源熱泵
系統(tǒng)的能效比。
由式(1)可以看出，當(dāng)污水進(jìn)口溫度確定時(shí)，忽略
各項(xiàng)因素對(duì)COP的影響，把COP看作定值，污水的熱
供應(yīng)能力由參與換熱的污水流量大小來決定。
假設(shè)一個(gè)冬季工況的污水源熱泵系統(tǒng)中，存在一
個(gè)體積為．，；的污水調(diào)節(jié)池，且已經(jīng)蓄滿了污水，則有
收稿日期：2012-06-08
第一作者簡(jiǎn)介：吳德珠，1984年生，男，江西南糜人，2010年畢業(yè)子
哈爾濱工業(yè)大學(xué)供熱、供燃?xì)?、通風(fēng)及空調(diào)工程專業(yè)，助理工程師。
如圖1所示關(guān)系。
圖l中，yt是污水調(diào)節(jié)池體積，Q+表示污水調(diào)節(jié)
池在蓄滿污水的情況下能提供的最大熱量，Q；(7-)表示
進(jìn)入污水調(diào)節(jié)池的瞬時(shí)熱量，優(yōu)(r)表示從污水調(diào)節(jié)池
瞬時(shí)取走的熱量，Q 7(f)表示污水調(diào)節(jié)池體積不夠大
時(shí)，可能從污水調(diào)節(jié)池中瞬時(shí)溢出的熱量。
D． 一——’一Q
一一污水調(diào)節(jié)池礦’
一一F
甌
圖1 污水源熱泵系統(tǒng)中污水調(diào)節(jié)池示意圖
一天中(一個(gè)周期r內(nèi))，污水溫度變化幅度不大，
忽略污水進(jìn)入污水調(diào)節(jié)池時(shí)溫度的變化，同時(shí)假設(shè)污
水調(diào)節(jié)池?zé)o熱量損失，忽略污水由于不同溫度混合產(chǎn)
生的熵產(chǎn)，用Q‘表示污水調(diào)節(jié)池在蓄滿污水的情況下
能提供的最大熱量，它是一個(gè)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(shí)間下
J，玩似
的單值函數(shù)，rnVs；T為設(shè)計(jì)計(jì)算周期，一般為24 h。
瞬時(shí)進(jìn)入污水調(diào)節(jié)池的熱量和瞬時(shí)從污水調(diào)節(jié)池
取走的熱量可分別表示為：
Q0)5 pc’K0)‘虬(f)． (3)
·53·
萬方數(shù)據(jù)
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(tǒng)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(shí)熱負(fù)荷，w／m2。
由于室外空氣溫度是不斷變化的，因此，口，(f)是一
個(gè)與室外空氣溫度有關(guān)的瞬時(shí)變化量，引入COP的概
念，忽略溫度變化等對(duì)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(fù)荷指標(biāo)，可根據(jù)相關(guān)規(guī)范查得，
w，m2；n。為冬季室內(nèi)計(jì)算溫度，可根據(jù)相關(guān)規(guī)范查
得，℃；b糾為冬季室外空氣溫度，可根據(jù)相關(guān)氣象資
料查得，℃；“為冬季采暖室外計(jì)算溫度，可根據(jù)相關(guān)規(guī)
范查得，℃。
假設(shè)在一個(gè)變化周期內(nèi)(一般為l天)，時(shí)刻序列
M是Q產(chǎn)Q。的時(shí)刻，[％山_r胡(n=1、2?)時(shí)段QI>Q。(流量
富余時(shí)段)，【下知，f秈，】時(shí)段QQ。。污水調(diào)節(jié)池能提供的最大熱
量將完全用于補(bǔ)充系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shù)據(jù)
2012年第7期吳德珠，等：污水調(diào)節(jié)池對(duì)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(dāng)?shù)叵?
關(guān)的氣象參數(shù)等條件下，通過試算或者數(shù)值方法，解方
程(16)，即可得出該污水源在調(diào)節(jié)池體積小于臨界體
積時(shí)能供熱的建筑面積A么。
2．4不設(shè)置污水調(diào)節(jié)池
如果污水調(diào)節(jié)池足夠小，極限情況就是Q’=0，也
就是說在系統(tǒng)中不設(shè)置污水調(diào)節(jié)池，系統(tǒng)取熱量只能
根據(jù)來流實(shí)時(shí)提供。根據(jù)式(16)
f2Hf
f k。(f)4一Qo)】辦=o， (17)
如果建筑的瞬時(shí)熱負(fù)荷總是大于污水能提供的瞬時(shí)
熱量，這是不現(xiàn)實(shí)的，這樣的系統(tǒng)是不合理的。所以本文討
論的前提是．在—個(gè)周期r內(nèi)，Qi≥4oo)
；． 占
(b)只有一個(gè)交點(diǎn)(QjG) (d)多個(gè)交點(diǎn)(Q{

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