污水与地表水源热泵系统技研及设备产业化项目申请立项可行性分析研究论证报告.doc

哈工大金涛公司厂房新建项目

可
行
性
研
究
报
告

第一章 总 论 4
1.1项目概况 4
1.2可行性研究报告编制依据 4
1.3可研报告主要研究内容 4
1.4承办单位概况 5
1.5项目由来及建设必要性 6
1.6主要经济技术指标 8
1.7结论意见 8
第二章 产品市场分析与预测 8
2.1市场需求预测 9
2.2项目产品的国内外市场竞争能力分析 10
2.3项目实施的优势和风险 11
第三章 厂址选择 12
3.1地理位置 12
3.2地形地貌 12
3.3气象条件 12
3.4地质情况 12
3.5交通运输 错误！未定义书签。
4.1建设任务和规模 13
4.2项目规划和布局 13
4.3土建工程 13
4.4主要配套工程 14
5.1工艺技术概述 16
第六章 节能减排 27
6.1 编制依据 27
6.5项目节能减排评价 31
第七章 环境保护 31
7.1依据 31
7.2区域环境现状 31
7.3主要污染物及治理措施 32
第八章 劳动、安全和卫生 32
第九章 消防 33
9.3.2建筑消防 33
9.3.3 电气消防 33
9.3.4 化学消防与水消防 33
第十章 项目计划目标及实施进度 33
10.1总体目标 33
10.2目标实施进度 33
第十一章 项目招投标 33
11.1招（投）标依据 33
11.2本工程招标范围及项目 33
11.3招标组织形式及方式 33
第十二章 投资估算与资金筹措 33
12.1编制依据 33
12.2投资估算 33
12.2资金筹措 33
第十三章 效益分析 33
13.1 项目的经济效益 33
13.2系统设备经济分析 33
13.3财务评价 33
13.4项目的社会效益 33

第一章 总 论
1.1项目概况
1、项目名称
污水与地表水源热泵系统成套技术研究及关键设备产业化
2、项目承办单位
哈尔滨工大金涛科技股份有限公司
3、项目建设地址
选址位于辽宁省昌图县，占地面积63290平方米,。
4、主要建设内容
厂区内拟建建筑面积14459平方米（分三期完成），其中换热器生产车间5000平方米，热泵生产车间6000平方米。完善相应配套工程。
购置生产设备88台（套），生产检验设备5台（套）。项目达产后将实现年产污水源热泵300台的生产能力。
1.2可行性研究报告编制依据
1、中华人民共和国环境保护法
2、中华人民共和国节约能源法
3、项目承办单位提供的有关资料
1.3可研报告主要研究内容
1、项目的提出与必要性
2、工程建设方案
3、工艺技术与设备选型
4、投资估算与资金筹措
5、节能减排计算
6、经济效益与社会效益分析
1.4承办单位概况
哈尔滨工大金涛科技股份有限公司为哈尔滨工业大学授权发明专利技术投资结合社会投资人投资组建的企业，公司注册资金为729万元人民币。公司属于哈尔滨工业大学科技成果产业化重点扶持企业，并有哈尔滨工业大学无形资产投资，接受哈尔滨工业大学产业主管部门的宏观指导和政策扶持，哈尔滨工业大学资产投资经营有限责任公司代表哈尔滨工业大学持有公司股份。
该公司以污水及地表水源热泵技术为主要特点，以热泵及热泵应用技术以及其它衍生技术的研发、推广、关键设备生产、系统工程设计、施工、售后服务为主营业务的全系统供应商。坚持以开发推广节能环保、再生能源设备为主要发展方向。
该公司由具有多年企业管理、工程开发和丰富专业技术经验人员组成。企业人员总数为80 人，其中大专以上学历人数为60人。主要管理人员为4人，其中研究生毕业2人，本科毕业2人，高级职称2人，中级职称2人，平均年龄38岁。直接从事技术开发的人员为24人，占员工总数30%；生产人员24名、销售人员人12人，分别占员工总数30%、15%。公司现有管理技术人员全部为本科以上学历，各岗位工作人员均具有多年本专业工作经验。其中，技术、研发、设计人员全部为本专业本科及研究生以上学历，占员工总数的30%，技术持续研发能力强大。
1.5项目由来及建设必要性
在信息全球化和工业经济飞速发展的今天，能源、环保已成为人类社会可持续发展的两大主题。目前，中国的建筑能耗平均为总能耗的20%，而在建筑能耗中，暖通空调能耗约占85%，在能源消耗中具有举足轻重的地位。
污水与地表水源热泵系统成套技术研究及关键设备产业化属于热泵技术应用的新型热源开发利用领域，现实功能替代传统供暖空调方式，高效环保的满足建筑物供暖空调要求。将城市污水或江、河、湖、海水源中蕴含的可再生能源运用于建筑物的供暖和制冷，是减少燃煤使用和污染物排放的重要途径。
目前，污水与地表水源热泵系统成套技术研究及关键设备产业化已被列入国家重点发展的节能减排和再生能源利用技术。
江亿院士在十一五科技计划报告中指出污水源热泵系统将是北方城镇采暖空调的主要方式之一；
n 国务院节能减排综合性工作方案中，第（六）、（八）条中明确指出可再生能源、地热能（含污水热泵）在建筑中的应用。
n 温家宝在全国节能减排工作电视电话会议上的讲话中，第（三）条中指出“着力抓好燃煤锅炉改造、余热利用、建筑节能”，第（五）条中指出“要组织实施节能减排科技专项行动，组建一批国家工程实验室和国家重点试验室，攻克一批节能减排关键和共性技术，积极推动以企业为主体、产学研相结合的节能减排技术创新与成果转化体系建设。制定政策措施，鼓励和支持企业进行节能减排的技术改造，采用节能环保新设备、新工艺、新技术”
n 建设部、财政部关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见中，第（七）条明确指出污水热泵技术是国家重点支持的技术之一，还包括海水与地表水热泵。
n 北京市发改委“关于发展热泵系统的指导意见”中，明确鼓励利用污水热泵技术，按每平方米补贴50元。
利用污水与地表水源热泵系统技术从城市污水或江、河、湖、海水源中提热和排热，向建筑供热、制冷。该系统运行过程除需耗费少部分电力外，无其它任何污染物排放，且运行费用较其它传统供热、制冷方式大幅降低。
哈尔滨工业大学发明的污水与地表水源热泵系统设计和特殊设计的污水换热装置（国家发明专利产品），成功解决了城市原生污水连续循环无堵塞换热这一世界性难题，为热泵技术解决了一个“源”的匮乏问题，技术水平属于国际领先水平。目前，污水与地表水源热泵系统成套技术研究及关键设备产业化的设计与试制试用、工业性试验及小批量生产已经完成，并已分别在在建筑面积为5.3万m2的天津公馆，吉林四平市一期建筑面积为7.5万m2的滨河新苑住宅小区和河北省石家庄市建筑面积为16.5万m2的西美花城住宅小区，北京陆虎店、首都机场、哈工大南苑餐厅等项目中得到成功应用，正在进入批量生产活动阶段。
为了更好的推进项目的实施，按现代企业制度的要求，以哈尔滨工业大学与社会自然人为投资主体，以生产销售城市污水源热泵系统为主要产品，成立了哈尔滨工大金涛科技股份有限公司。由于该项目产品系采暖、制冷的空调系统，对产品的可靠性、稳定性、一致性等质量方面要求较高，要想保证产品质量就必须有完善的质量保证手段，因此大批量生产前需要有更大的投入；另外根据市场需求，需生产不同型号系列产品，需要购置大量的设备、工装、检具、模具，多种检测设备，以扩大生产规模，满足批量生产的要求，使产品尽快占领市场，因而需要专项资金支持。
而污水与地表水源系统技术与地下水源热泵技术和地源热泵技术相比，从系统造价、生态保护、适用用范围等方面更具优势，且技术进步的空间更大。
1.6主要经济技术指标
厂区占地面积 6万平方米
l 生产规模 300台
l 建设期 3年
l 总投资 5400万元
l 投资利润率 55.92%
l 投资利税率 57.57%
l 销售收入净利润率 15.55%
l 投资回收期 3.93年
l 节能减排效果
项目建成后，将满足210万平米的建筑面积应用污水源热泵系统，将节能45%以上，按集中供热收费标准40元/m2计算，年节约运行费用1800万元，可减少15573吨标准煤的使用量。直接减少CO2排放40800吨、减少NOX排放115吨、减少SO2排放132吨。
1.7结论意见
该项目工程方案可行，设计规划科学，设备选择合理，投资估算基本准确，具有突出的社会效益、环境效益和较好的经济效益，故该项目是可行的，是值得推荐的节能环保项目。
第二章 产品市场分析与预测
该项目的实施，已经被公认为是节能减排的优良热能装备，并且运行费用低，运行控制简便。从建筑物供暖、制冷与卫生热水的全面需求看，初期投资的优势也非常明显。随着热泵应用技术的不断提高，在投资和运行费用方面的优势将更加扩大。同时，因其属于新兴技术，应用工程的利润率还保持在较高的水平上。

2.1市场需求预测
利用热泵技术为建筑物制冷、供热必将成为燃煤、燃油、水冷机组等技术方式的替代技术。就我国经济发展情况和能源形式看,利用城市污水为建筑物提供制冷和供热的应用前景十分广阔。
目前，我国城市污水量很大，据统计，2006年污水排放量达464亿吨/年，在这些城市污水中含有大量的热能，而且冬暖夏凉，非常适合用作热泵的热源为建筑物供暖和制冷。
2010年我国污水排放量达720亿吨/年，水温全年在10-25℃之间，按开发50%的水量计算，可供热空调的面积至少在5亿㎡以上。另外，原生污水均匀地分布在城市地下空间，为因地制宜地有效利用及建设分散式的热泵供热空调系统创造了有利条件。而地表水源在南方水源丰富的地区以及沿海城市更具有广阔的应用前景。
至2010年，国内城市污水排放量及可用于热泵技术情况，见表1

表1 国内城市污水排放量及可用于热泵技术情况表
地 点
污水排放总量
平均水流量
污水全部使用
可满足供暖需求的建筑面积
全 国
720亿吨/年
821万吨/h
119486万m2
哈尔滨
4.75亿吨/年
5.42万吨/h
787.45万m2
北 京
6.75亿吨/年
7.71万吨/h
1120.60万m2
上 海
7.30亿吨/年
8.33万吨/h
1211.46万m2
天 津
5.44亿吨/年
6.21万吨/h
902.54万m2
沈 阳
3.29亿吨/年
3.75万吨/h
545.16万m2
石家庄
4.64亿吨/年
5.29万吨/小时
769.28万m2
济 南
3.29亿吨/年
3.75万吨/小时
545.16万m2
太 原
3.10亿吨/年
3.54万吨/小时
514.87万m2
郑 州
3.83亿吨/年
4.38万吨/小时
636.02万m2
大 连
2.74亿吨/年
3.13万吨/小时
454.30万m2
注：1、污水被提取热量后，温度由13℃降至8℃，即温降为5℃;
2、建筑热负荷按40W/m2。
就企业个体来讲，在一定时期内，如能完成全国可应用面积的1-2%就已经是一个十分巨大的市场。
2.2项目产品的国内外市场竞争能力分析
属于专利权人的该项技术目前为世界独有的专门技术。由于水质恶劣，在包括中国在内的全世界范围内，城市原生污水作热泵冷热源不仅没有成规模的工程实例，而且在学术界也已被人们判作不可行。这里所称的原生污水，是指遍布城区的地下污水渠中真正意义上的原生污水，在污水处理站中经过不同程度处理的一级或二级出水更能使用。
经广泛查阅资料和查新证实，已经有过的使用城市原生污水作热泵冷、热源的尝试，除了由本专利发明人实施的采用本专利技术的两个试点工程外，仅有使用浸泡取热方法的三个工程实例。
作为相邻的技术应用，采用经污水处理站不同程度处理过的一、二级出水作为热泵冷热源的工程实例和相关研究是有的，特别是在日本、挪威、瑞典和俄罗斯，都有较大工程成功的报道，但不言而喻，这些技术只能用于污水处理站附近建筑的热泵供热，其适用范围无法和本专利相比较。目前市场无其他同类产品。

2.3项目实施的优势和风险
该项目小批量生产阶段已经完成，正在向扩大生产规模过渡，研制开发的风险已不存在。新产品进入市场存在产品可靠性质量保证以及开发市场的风险，大批量投入市场需要有一个过程。该项目的优势是：
■符合国家和社会节能与环保要求和社会经济可持续发展的要求，已经成为国家节能与环保和再生能源利用重点发展应用技术；有省、市政府等部门的支持。
■技术与应用已经多项工程应用实例验证；
■系统初投资和运行费用均比原系统有较大幅度地降低；有极高的经济效益和社会效益；
■项目主要技术研发、设计人员均为哈尔滨工业大学本专业博士导师、博士后及研究生，并享有公司股份，研发、设计能力雄厚；有较强的技术基础（依托于哈尔滨工业大学强大科技攻关能力）；
■公司合法拥有该项目技术相关专利知识产权；产品技术领先，此产品系国内外首创；
■依托该项目组建的哈尔滨工大金涛科技股份有限公司是哈尔滨工业大学科技成果产业化重点支持企业，能够充分利用哈尔滨工业大学享有的各种资源优势；
■公司营销和施工团队多年从事相关行业工作，市场开拓和生产施工能力强大。
■有广阔的市场需求。
公司实施该项目的风险在于：
经营管理决策、市场开拓、技术创新及知识产权保护。
综上所述，城市污水源热泵系统在长时间的开发和完善过程中已经成熟。根据金涛公司的小批量生产和销售情况，项目已具备了扩大生产规模的条件，并显示出良好的市场前景。
第三章 厂址选择
3.1地理位置
本项目选址位于辽宁省昌图县，占地面积63290平方米。 昌图县位于辽宁最北部，是全国著名的农业大县，东北最大的花生集散地全国最大的粮食生产基地，畜禽生产加工基地。昌图县交通便利，境内有哈大、平齐两条铁路，102国道、303国道、沈哈高速公路从境内穿过。昌图县工业基础雄厚。以建材、化工、机械、纺织、农副产品加工为主的现代工业格局正在形成。
3.2地形地貌
昌图县属辽北低丘平原。境内有10余条山脉，大体可分为四部分。东部低山丘陵，地势较高，主要山峰有光顶子山、大台子山、天桥山等，海拔平均在500米左右。中部为残丘平原。西部是辽河冲积平原，西北为风沙区，河流除辽河外，主要支流有招苏台河、二道河、亮子河等，均属辽河水系。
3.3 气象条件
仓图县属中温带亚湿润季风大陆性气候，日照充足，四季分明，雨热同季。全年日照时长2775.5小时，作物生长期有效日照时数1749.2小时。年平均降雨607.5毫米，年平均气温7.0℃，无霜期147.8天。

第四章 建设方案
4.1建设任务和规模
该项目达产后将实现年产污水源热泵300台的生产能力。
4.2项目规划和布局
该项目选址占地6万平方米，基本呈长方形。南北长335米、东西宽 228米。
厂区规划（详见厂区平面布置图）
4.3土建工程
本项目总建筑面积32000平方米分（分三期完成），其中生产厂房20000平方米，业务楼及研发中心10000平方米，库房2000平方米，其它建筑759平方米。具体构成如下：
1、业务楼及研发中心
一栋三层建筑，55米×12米框架结构 2000平方米
一栋二层建筑，60米×18米框架结构 2000平方米
一栋一层建筑，42米×118米钢结构 5000平方米
2、生产厂房 20000平方米
其中：换热器生产车间 10000平方米
热泵生产车间 10000平方米
三栋单层式钢结构厂房，厂房檐高12米。
基础形式：48米×120米钢梁结构基础。
3、简易库房 2000 平方米
4、其它配套建筑 759平方米
其中：热泵机房 120平方米
电控室 50平方米
门卫室 16平方米
厂区围墙 1020延长米
厂区道路 500延长米
厂区绿化 12000平方米
4.4主要配套工程
1、供水方案
（1）水源
水源引自地下水。
（2）用水量
生活用水：本项目企业定员94人，人均日用水量按150升计算，本项目生活日均用水量1.95吨（含临时工人用水）。
生产及绿化用水：本项目绿化用水日均2吨，厂区生产及水系补水日均2吨。
本项目最大用水量约为5.95t/d，年用水量约为2170吨。
2、排水方案
本项目排水以生活污水为主。预计生活污水最高日排水量为4.7t/d。生活污水经化粪池处理后，排入厂区污水排水干线，最后排至市政排水管网中。
3、供电方案
（1）外部供电条件
本项目用电引自昌图变电站 引入。
（2）负荷等级
根据工艺生产的特点及《供配电系统设计规范》（GB50052-95）的有关规定，本项目用电负荷中供水、消防设施和部分工艺生产设备为二级负荷，其余均为三级负荷。
4、供热方案
本项目采用水源热泵供暖方式。
5、运输方案
本项目运输采用两种方案：一是原材料运输，由供应方送货到厂；二是成品运输，由生产企业负责运输到销售地点。

第五章 工艺技术与设备选择
5.1工艺技术概述
污水与地表水源热泵系统成套技术研究及关键设备产业化属于热泵技术应用的新型热源开发利用领域，现实功能替代传统供暖空调方式，高效环保的满足建筑物供暖空调要求，属自主创新独有技术。
项目主要技术为污水与地表水源热泵系统设计和特殊设计的污水换热装置（国家发明专利产品），它成功解决了城市原生污水连续循环无堵塞换热这一世界性难题，为热泵技术解决了一个“源”的匮乏问题，技术水平属于国际领先水平。
该项目技术用途广泛，只要是含有污水源（包括江、河、湖、海水源）的地域和城市，均可利用此技术为建筑物提供制冷和供暖服务，并实现一机三用（制冷、供暖、生活热水）。该项技术尤其适用于宾馆、酒店、写字楼、工矿企业车间等建筑的制冷和供热及工业余热的循环利用。
5.1.1热泵原理
各类低位的清洁能源利用是通过热泵技术实现的。热泵空调技术是根据逆卡诺循环原理，将低温热源或低位能源（如城市污水、地下水等）中的低品位热能进行回收，转换为高品位热能的一种节能与环保性技术，利用这项技术的逆过程同时还可以达到制冷的目的，是以存在合适的低位能源为必要条件的。

图1 热泵工作原理示意图
图1示意了一种水源热泵向建筑物供热的工作原理。所谓水源热泵，就是指以环境中的水（污水、地表水、地下水等）作为热源。热泵工质（例如氟利昂）在压缩机1的驱动下，在压缩机1、冷凝器2、膨胀装置3、蒸发器4几个主要部件中循环运动。工质的热力性质决定了蒸发器中的工质温度可以保持在例如2℃（称为蒸发温度）左右，而冷凝器中则为60℃（称为冷凝温度）左右。这里的水源虽然在冬季可能仅为11℃，但却可以作为热泵系统的热源，因为当将它引入温度为2℃的蒸发器时，它必然要把自身中的热能（称为内能）交给机组，变为例如6℃排放出去。获取了水源热能的工质被压缩机压缩到例如60℃，在冷凝器中加热来自建筑物的系统循环水，由该水将热量带到建筑物的散热设备中。
总的来看，热泵能够从常温或低温（11℃）的环境中提取热量，以较高的温度（50℃）向建筑物供热。过程中机组每消耗1份高位能源（例如电能），能够从环境中提取3份以上的温差热量，建筑物实际可以得到的热量则为4份以上。
然而热泵技术应用的关键问题已不是热泵机组的效率有多高，而是需要有合适的低位能源或低温热源，以及整个系统的全面高效低能耗运行，以保证节能性。
5.1.2 污水及地表水源热泵
污水及地表水源热泵是以污水（包括地表水）作为低温热源，利用热泵技术回收或提取污水中的低温热能，其中污水包括市政管网中未处理的原生污水、污水处理厂已处理污水，地表水包括江河湖水、海水及污水处理后的再生水。
由于污水及地表水的水质条件较差，利用过程中又是开式循环，悬浮物和杂质成迅速的累积过程，因此提取热量时需要解决防堵、防垢及低能耗运行等一系列可能影响到系统的运行效果、运行维护、投资、运行费的相关问题。
为应对污水或地表水水质条件，目前的系统多采用间接式系统。先将污水或地表水的热量传递给清洁水，再由清洁水进入热泵机组，清洁水在污水换热器和热泵机组之间形成封闭循环，起中介热量传递作用，我们将其称之为“中介循环”，而污水或地表水的自身循环称之为“污水或地表水循环”，末端系统循环水在热泵机组与末端散热设备之间循环则称之为“末端循环”。
为此，污水与地表水热泵供热空调系统宏观上由三个子循环系统构成，即污水循环、中介循环和末端循环，热泵机组的内部还有一个热泵工质（例如氟利昂）循环，即热泵机组的工作过程，宏观上不显现。系统的主要设备包括污水泵、污水换热器、中介泵、热泵机组、末端泵。如图2所示，系统的工作过程如下：

图2 污水热泵供热空调工艺流程示意图
（1）首先，11℃左右的污水或地表水经过污水泵提升，在无堵塞高效换热技术条件下进入污水换热器进行换热，将一定温差范围内（5℃左右）的温差热量传递给清洁水，再以7℃左右排放至下游水源处，实现污水循环。
（2）然后，9℃左右的清洁水经中介泵输送，在配置合理有效状态下进入热泵机组进行释热，将从污水那里获取的热量传递给热泵机组，再以4℃左右再次进入污水换热器进行吸热，形成封闭循环，即中介循环。
（3）最后，45℃左右的末端系统水经末端泵输送，同样在配置合理有效状态下进入热泵机组进行换热，将热泵机组从低温那里转化来的高温热量吸收，再以50℃左右进入末端散热设备将热量释放给建筑空间，实现末端循环。
其中的技术关键是污水或地表水的高效换热循环，以及各子循环的有效匹配，实现系统的低能耗运行，达到真正节能环保的目的。
以原生污水热泵供热为例，如图2所示，其运行模式为：冬季11℃左右的原生污水进入热泵系统，变为6℃左右后返回，留下了5℃左右的低位温差热能，该热能为系统供热量的75%，热泵工质经蒸发、压缩与冷凝进行低、高位热量转换，同时消耗相当于供热量的25%的能量，并将这100%的供热量（50℃左右）传递给末端散热介质，末端散热介质再将这100%的供热量释放到房间，满足室内20℃以上的热环境。制冷空调时为上述过程的逆过程，但工况不同。
5.1.3同类产品比较
在供热空调领域里，当前研究和应用的可再生性清洁能源系统包括太阳能供热及吸附或吸收式制冷系统、土壤源热泵空调系统、地下水源热泵空调系统、空气源热泵空调系统以及工企业的余热回收热泵系统等，这几种低位能源的应用目前还存在一些问题与局限性：
（1）空气源热泵在以供暖为主的寒冷地区受到室外温度的限制，能源利用效率很低，在以制冷空调为主的热带或亚热带地区不可避免地给城市区域带来热岛效应。另外，空气热容量小，机组容量及项目规模受到限制。
（2）地下水源热泵存在的主要问题是：我国水资源贫乏，地下水作为可再生性冷热源受到水资源保护等问题的限制，井水回灌技术要求高，不合理的成规模应用可能引发环境地质问题，另外还有水井枯竭、老化等。
（3）土壤源热泵系统传热效率低，埋管数量与占地空间很大，初投资高，在住宅密集度、容积率高的繁华城市区域内受到地理条件限制，机组装机容量要小，目前还难以实现大规模应用。
（4）太阳能与日照时间及昼夜变化有关，需要附辅热源或蓄能系统，太阳能集热器初投资很大，目前建筑用能还很难承当，仅限于太阳能热水器的使用，另外太阳能制冷系统还处于研制开发阶段。
（5）对于回收工企业余热的热泵系统，通常需要具体的定量设计，如何保证系统的真真节能，需要基于可靠的系统设计方法和先进的控制技术。
5.1.4关键技术
污水与地表水作为低位热源或冷源有三个明显的特点，即“防堵塞”、“非清洁”与“小温差”换热，这三个特点都集中在污水循环子系统内，妥善地解决好污水循环是系统的关键换热技术，而三个循环子系统的合理有效匹配是保证系统高效低能耗运行的另外一个关键配置技术。
1、关键换热技术
（1）防堵塞。未处理原生污水中含有大尺度悬浮物，包括纤维状的发丝类、纸屑类、藻状类，普通的换热设备是根本无法承受的。而实践证明：已处理污水和地表水中的悬浮物含量相对较少，尽管与未处理原水不在同一数量级，但随着运行时间增长，堵塞问题也立即突现，原水的堵塞时间为1～3d，而地表水则为7～10d。图4是未处理原生污水的堵塞现象，图5是已处理污水的堵塞状况。

图4 未处理原生污水的堵塞现象

图5 已处理污水的堵塞状况
（2）非清洁。污水（未处理原生水）中含有大量的小尺度悬浮固体、油类，以及溶解与非溶解化合物，很容易造成换热面的“瞬时污染”（2～3d），换热器内换热面上的软垢增长速度快，成分复杂（油膜、生物膜、颗粒等粘泥），严重地增大热阻，降低传热效果，并增大流动阻力，使流量减少，换热工况严重恶化。
已处理污水与地表水（江河湖海水）属同类，与未处理原水相比，相对清洁，但水源的利用为开式循环，小时流量数百至上千立方米，污染成迅速的累积过程，易“短时污染”（7～10d），因此对热泵系统或换热过程也是“非清洁”的水源。图6是某地表水源热泵工程换热器和换热量衰减幅度图。

图6 某地表水源热泵工程换热器热热量衰减幅度图
（3）小温差。我国大部分地区的冬季时段，污水水温15℃以下，地表水7℃以下，渤海与黄海近海域水温3℃左右，提取水源的显热热能温差在2～6℃范围内。这使得换热设备的传热温差非常小，例如污水15℃降至10℃，中介介质由6℃升至11℃，则平均传热温差4℃左右；若海水由3℃降至0℃，中介介质由-2℃升至1℃，则平均传热温差2℃左右。
如此小的取热温差，要求的水源水量则很大，对“非清洁”引起的污染问题就更不利。而更小的传热温差，则需要增大换热面积或换热设备的数量，这不仅加大系统的建设投资，而且又增加了换热器的维护工作量。
防堵塞是系统的基本功能要求，污水循环若不具备防堵的能力，则系统根本不能运行，而非清洁则需要防污垢，防污垢与小温差换热直接影响到系统的经济性和维护操作的难易程度与工作量。
目前的污水热泵系统中的污水循环有两类实施途径，一类是功能型的，一类是高效型的，功能型是指仅达到了使用的目的，高效型则是从本质上适应污水。
第一，采取高效防堵技术，例如污水热泵防堵机，再利用现有的换热器技术加以适当改造后的换热器，采取定期清洗污水换热器作为防垢处理的措施，即防堵机加普通换热器。这是功能型的，是因为换热器不具备防堵能力，故此加设了防堵过滤设备，而现有的换热技术都是针对清水的，适当的改造来适应污水也只是一种应对措施。这势必造成经济效益不明显，包括初投资和运行费，例如哈尔滨望江宾馆，哈尔滨太古商城。
第二，直接利用防堵型高效换热装置，不设置任何过滤措施，采用非常简单的清洗维护方案，以降低系统投资，提高换热效率，还使得系统的工艺流程简单，设备占地减小，具有明显的经济优势，完全达到了较传统中央空调系统节省投资和运行费用30%以上的经济指标。例如哈工大南园餐厅，首都机场东污水处理厂。
本项目已由第一套功能型技术发展到了第二套高效型技术，其中防堵型高效换热技术装置分为两种定型产品，分为明渠式（M型）和流道式（B型）两类。专利号为：200710072326.5；200710072341.X；200710144522.9；200720117309.4 。
2、关键配置技术
国外（挪威、瑞典、日本等）从上世纪70-80年代开始建设大型热泵系统，包括污水源（已处理污水）、地表水源（河水、江水）、海水源热泵等，实例很多，规模也很大，热泵机组的装机负荷达50MW以上。近几年，我国开始大量推广应用热泵技术，包括土壤源、地下水源、地表水源、污水源等，其中水源热泵系统的应用开始向大规模化发展，尤其是污水厂污水源与地表水源，由于水量集中，水量大，热泵集中区域供热供冷的建筑面积由几万㎡到几十万㎡，甚至上百万㎡。
由于热泵系统的能耗主要是电能，与国外相比，我国以火力发电为主，发电效率只有33%左右，而国外的发电效率达50%，其中水力与核电占有很大比例，这就决定了同样的热泵系统其能源消耗情况有一定的差异。另一方面，大型热泵系统的主要问题又是介质的输送投资及其能耗问题，例如，当热泵机组的制热系数是4，如果水泵等的辅助能耗达30%，则系统的综合性能系数只有2.8，而按33%的发电效率计算，一次能源利用率只有93%，而国外若按50%的发电效率计算，则一次能源利用率可达140%。因此，我国大型热泵系统的成功与否，除需要解决一些重要的技术问题以外，影响系统能耗的设计也将是一个关键的问题。
而小型热泵系统虽然没有大型热泵系统中显现出输送能耗问题，但是否设计成功，一方面是热泵机组、水泵、换热器等的容量是否匹配，这直接影响到系统的运行效果，另一方面是输送能耗是否超标，是否不高于20%，这关系到热泵系统的节能程度，以及是否节能的问题。目前有一些系统的运行效果不好，经济效益不明显，也没有达到预期的节能指标，有些系统甚至根本不节能，除了由于水源问题没有解决好以外，系统的配置设计则是一个最主要的原因。
5.1.5污水换热器工艺流程

工艺流程图
方管下料焊接

带锯加工

联箱焊接

管排焊渣清理/校平

法兰门下料

管排测试

滚圆/校正
上下盖板下料

加强筋/圆弧板拼焊
校正/滚圆
侧板下料
组件分装

打孔
法兰门打孔
整机总装

校正尺寸/平整法兰面
尺寸检测

法兰焊接

水压检测

不合格
角钢法兰下料

返修
合格

整机防腐

外观喷漆

出厂

5.1.6适用范围
由于土壤、地下水、地表水、工业余热及城市污水等这些低温热源不具有运输性，因此只能因地制宜地加以利用。只要有低温热源和热用户同时存在的地方就可以实施。热用户包括民用住宅采暖供热、生活热水，公共建筑的采暖空调及生活热水，尤其适用于宾馆、酒店、办公楼等同时需要供热供冷的建筑物。
城市污水与地表水距离建筑物以不超过1000m为宜，污水温度按13℃计算，每万平米建筑需用水量50t/h。

5.2主要设备型号及参数
污水源热泵系统无堵塞高效换热器：该换热器适用于污水或地表水闭式热泵系统（水源二次换热系统），无需任何前置水处理，可通过或容忍水中的任意大小的悬浮物或颗粒。具有结构紧凑，效率高，抗污染，容易清洗维护的优点。是污水或地表水闭式热泵系统最合理、最有效的取热取冷换热方式之一。
●换热器型号：
WSHR-B-100-200
WSHR------污水换热器的代号
B---------流道式
100-------有效换热面积
200-------实用工况换热量
外形结构图

型号参数表
型 号
换热面积（㎡）
实用
换热量（kW）
两侧阻力
（米水柱）
尺 寸
A
（m）
B
（mm）
C
（m）
接管直径
WSHR-B- 50-100
50
150
7.5
3.5
250/450
3.4/1.8
100
WSHR-B- 75-185
75
215
7.5
3.5
350/650
3.4/1.8
100
WSHR-B-100-250
100
300
7.5
3.5
450/850
3.4/1.8
125
WSHR-B-125-315
125
375
7.5
3.5
550/1050
3.4/1.8
125
WSHR-B-150-375
150
450
7.5
3.5
650/1250
3.4/1.8
150
WSHR-B-175-440
175
525
7.5
3.5
750/1450
3.4/1.8
150
WSHR-B-200-500
200
600
7.5
3.5
850/1650
3.4/1.8
200
表中尺寸分为两大类，B与C的两个斜杆“/”数分别对应，也可以根据机房实际情况调整尺寸，但需要另外设计。
一期主要生产设备固定资产投入：
设备名称
型 号
数 量
单 价
总金额
CO2焊机
CPXDS-500
23
1.5
37.5
剪板机
Q11-13*2500H
1
5
5
折边机
WC67Y-63-3200
1
7
7
立式锯床
G5325
4
3
12
空气压缩机
9.5m3
1
10
10
储气罐
5m3
1

冷干机
R05SA-RD-15SA/W
1
1.5
1.5
喷砂机
XPBM-1560
1
0.8
0.8
喷铝机
ZPG-400B推式
1
2.7
2.7
钢板校平机

1
2.8
2.8
手工焊机
NBC-350A
4
0.35
1.4
立式铣床
x5036k
1
3
3
车床
1A62(1m-1.5m)
1
2
2
吊车
LD单梁桥式起重机5T
3
7.5
22.5
吊车
LD单梁桥式起重机16T
1
12
12
自动化焊接生产线

1
29
29
水源热泵
SPRING-WM-230B-1
1
28
28
管道循环泵
KQL80/160-7.5/Z
2
0.6
1.2
深井泵
250QJ80-40/Z
2
0.5
1
无齿锯
400
1
0.3
0.3
摇臂钻
3040
1
4
4
合计

203.4

主要检验设备表
序号
名称
数量
单位
单价
合计
备注
1
污水源热泵检测试验台
1
套
1400000
1400000
外协定制
2
成品综合测试台
1
套
250000
250000
外协定制
3
污水打压综合测试台
1
套
148000
148000
外协定制
4
中水打压综合测试台
1
套
148000
148000
外协定制
5
管排打压测试台
1
套
54000
54000
外协定制
合计
5

2000000

第六章 节能减排
6.1 编制依据
1、《中华人民共和国节约能源法》；
2、《设备及管道保温技术通则》；
3、国家有关节能减排的法规和文件。
6.2节能措施综述

供热空调的能源消耗占社会总能耗的比例达30%，而环境污染的20%也是由供热空调燃煤引起的。因此，采用热泵技术，开发低位的、可再生的清洁能源用于建