Charakterystyka eksploatacyjna pomp ciepła zainstalowanych w oczyszczalni ścieków

• Autorzy: Zaborowska E.

Warianty tytułu

EN

Operational performance of heat pumps installed at the wastewater treatment plant

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę eksploatacyjną sprężarkowych pomp ciepła zainstalowanych w oczyszczalni komunalnej i wykorzystujących ścieki oczyszczone jako dolne źródło ciepła. Zastosowanie ścieków oczyszczonych jest uzasadnione ich dostępnością oraz stosunkowo wysoką temperaturą (10-25°C). Prawidłowa eksploatacja układu wymaga zastosowania pośredniego obiegu parowacza oraz regularnych zabiegów czyszczenia wymiennika odzysku ciepła. W ciągu sześciu lat obserwacji prowadzonych w oczyszczalni ścieków w Grudziądzu sezonowy współczynnik efektywności grzejnej zespołu pomp ciepła zmieniał się w przedziale 3,44-3,59 i wynosił średnio 3,48. W poszczególnych miesiącach sezonu grzewczego wartości te wahały się od 3,32 do 3,87. Na osiągane wyniki miało wpływ wiele czynników związanych ze zmianami warunków cieplno-hydraulicznych zarówno w dolnym, jak i górnym źródle ciepła. Temperatura wody grzejnej na zasilaniu wynosiła 45-55°C, zależnie od temperatury na powrocie z instalacji odbiorczej oraz zmian obciążenia cieplnego układu. W ustabilizowanych warunkach pracy przyrost temperatury czynnika grzejnego w skraplaczu wykazywał niewielkie wahania. Uzyskane wyniki przemawiają za szerszym stosowaniem podobnych rozwiązań, szczególnie przy możliwości zasilania energią elektryczną z kogeneracji biogazowej.

EN

The paper presents operational performance of treated wastewater source compressor type heat pumps installed at the municipal wastewater treatment plant. The main reason to utilize treated wastewater is its availability and relatively high temperature (10-25°C). Proper operation of the system requires evaporator intermediate circuit and systematic cleaning of wastewater recovery heat exchanger. During six years of observation at Grudziądz wastewater treatment plant the seasonal heating performance factor was in the range of 3,44-3,59, with average value of 3,48. The average monthly values of coefficient of performance were between 3,32 and 3,87 in the heating season. There were many factors influencing the results including changes in heating and hydraulic conditions at heat source and heat sink systems. Supplying water temperature ranged from 45°C to 55°C, depending on return water temperature and the system heat load changes. Under balanced conditions the temperature lift of heating medium in condenser was stable. The presented results encourage to implement similar systems wider, especially if there is possibility to use electric energy generated by biogas driven combined heat and power plants.

Słowa kluczowe

PL

pompa ciepła; odzysk ciepła; oczyszczalnia ścieków

EN

heat pump; heat recovery; wastewater treatment plant

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 5
• Strony: 21--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zaborowska E.

• Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Katedra Inżynierii Sanitarnej, Gdańsk

Bibliografia

• [1] Cho Y., Yun R.: A raw water source heat pump air-conditioning system. Energy and Buildings, 2011, 43, 3068-3073.
• [2] Cipolla S. S., Maglionico M.: Heat recovery from urban wastewater: analysis of the variability of flow rate and temperature in the sewer of Bologna, Italy. Energy Procedia 2014, 45, 288-297.
• [3] Dürenmatt D. J., Wanner O.: A mathematical model to predict the effect of heat recovery on the wastewater temperature in sewers. Water Research 2014, 48, 548-558.
• [4] Frijns, J., Hofman, J., Nederlof, M.: The potential of (waste) water as energy carrier. Energy Conversion and Management 2013, 65, 357-363.
• [5] Hepbasli A. et al.: A key review of wastewater source heat pump (WWSHP) systems. Energy Conversion and Management 2014, 88, 700-722.
• [6] Kurowski K.: Trwałość sond gruntowych pomp ciepła. Instal 2014, 10, 16-20.
• [7] Meggers F., Leibundgut H.: The potential of wastewater heat and exergy: Decentralized high-temperature recovery with a heat pump. Energy and Buildings 2011, 43, 879-886.
• [8] Mironowicz M., Szmolke N., Skoruppa D.: Rozwiązania dolnych źródeł dla pomp ciepła. Instal 2014, 10, 10-15.
• [9] Rubik M.: Pompy ciepła. Poradnik. Wyd. II. Ośrodek Informacji „Technika instalacyjna w budownictwie”, Warszawa 1999.
• [10] Tian L. et al.: Effect of silica dioxide particles on the evolution of biofouling by Bacillus subtilis in plate heat exchangers relevant to a heat pump system used with treated sewage. Chemical Engineering Journal 2012, 188, 47-56.
• [11] Tian L. et al.: Effect of calcium ions on the evolution of biofouling by Bacillus subtilis in plate heat exchangers simulating the heat pump system used with treated sewage in the 2008 Olympic Village. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 2012, 94, 309-316.
• [12] Viessmann. Dane techniczne pompy ciepła Vitocal 300. 04/2003.
• [13] Zaborowska E.: Odzysk energii ze ścieków na przykładzie wybranych oczyszczalni komunalnych. Rozprawa doktorska, Gdańsk 2007.
• [14] Zalewski W.: Pompy ciepła sprężarkowe, sorpcyjne i termoelektryczne. Podstawy teoretyczne. Przykłady obliczeniowe. IPPU Masta, Gdańsk 2001.
• [15] Zhao X. L. et al.: Study of the performance of an urban original source heat pump system. Energy Conversion and Management 2010, 51, 765-770.