河北省清河县怡海花园污水源热泵供热项目由中石化绿源地热能开发有限公司建设和运营，本项目位于清河县新材料工业聚集区(龙江街以南，天山路以北)，2020年建成运行，从碧蓝污水处理厂的污水中取热，为怡海花园小区供热，供暖面积21.3万平方米。
一、项目基本情况
河北省清河县怡海花园污水源热泵供热项目由中石化绿源地热能开发有限公司建设和运营，本项目位于清河县新材料工业聚集区(龙江街以南，天山路以北)，2020年建成运行，从碧蓝污水处理厂的污水中取热，为怡海花园小区供热，供暖面积21.3万平方米。
本项目的热源是处理后的污水（中水）。碧蓝污水处理厂每日处理水量为1.56～2.37万立方米/天，处理后的中水温度为14.5～27.2℃，处理后的中水水质符合《黑龙港流域及运东流域水污染物排放标准》(DB13/2797-2018)。污水来源主要是居民生活污水，流量、水温和水质较为稳定、持续，是理想的低品位热源，可作为热泵机组的热源进行利用。结合对污水处理厂区域的居民自来消耗的水量、水温调查，相互印证后，确定以1.5万立方米/天、14℃为设计基础参数。
二、技术路线及工艺流程
本项目以碧蓝污水处理厂处理后的中水作为低品位热源，采用水源热泵机组获取中水中的热量进行供热利用。中水（14℃）经过污水潜水泵与自清洗过滤器，分别进入高区与低区热泵机组的蒸发器，温度降低到6℃，再返回至污水处理厂（原中水管线取水点的下游），形成中水侧循环，在这个过程中热量转移至供热系统。供热系统循环水分别通过高区和低区热泵机组获取中水中热量，高低区供、回水温度45℃/35℃各自独立往复循环，将热量分别供给高区、低区采暖用户，将中水余热转化成供热产品。详见图1。
图1 清河县污水源热泵供热项目工艺流程示意图
三、主要设备选型
本项目主要设备有提升泵、接力泵、自清洗过滤器、水源热泵机组、循环泵、补水泵等。其中，热泵机组、自清洗过滤器是本项目的关键设备，1台1459千瓦高区热泵、3台2264千瓦低区热泵（详见表1），总供热负荷8251千瓦。自清洗过滤器能够过滤管道及系统残留的相对大直径颗粒、拦截或吸附一部分微生物和细菌，有效防止热泵机组内换热管堵塞，处理量800立方米/小时。
表1 热泵机组主要参数
四、项目经济性
本项目2020年11月15日投入试运行，正式运行不足一个采暖季，因此项目经济性参照可研报告。项目总投资1876.77万元，税后内部收益率8.17%，投资回收期9.61年。详细情况如下：
1、项目全部建成后，完成建设投资1814.38万元，建设期利息44.45万元，铺底流动资金17.94万元，总投资1876.77万元。
2、暖费标准为民住宅每年每平方米22元，公共建筑每年每平方米33元。本项目为老旧小区，没有基础设施配套费收入，清河县人民政府按照建筑面积每平方米40元给予建设补贴，2020年、2021年分别支付50％。
3、人工成本年需6.6万元，水费年需2.94万元（含税），材料费年需0.84万元（含税），电费年需189.32万元。
五、环境效益
本项目使用中水余热作为主要“燃料”，整体环保水平较好。但是运行过程中，水源热泵机组、提升泵、接力泵、补水泵、供暖循环泵消耗一定的电力。与燃煤集中供暖系统平均水平相比，每年可节约标煤1250吨，减排二氧化碳3070吨、二氧化硫0.55吨、氮氧化合物0.78吨、粉尘0.16吨，具有较高的环保效益。
六、典型经验和做法
碧蓝污水处理厂隶属清河县水务局管理。水务局主动为两家单位牵线搭桥提供服务，组织专家进行方案论证，报请政府批准，水务局与中石化绿源地热公司签定了中水免费利用协议。推动给予项目财政资金补贴40元/平方米，促使污水源热泵供暖项目达到合理收益，快速启动建设，促成民生供暖工程当年改造，当年投入供暖运行。污水处理和清洁供暖同属民生工程，本项目将处理后的中水再度利用，变废为宝，实现了污水处理与民生供暖的双赢深绿发展。
在我国大部分城市，污水处理厂归属公用事业、生态环境、水务等政府部门管理，由政府建设和运营，或企业投资建设、从政府获取处理费运营，地方政府直接管理污水处理厂或者有着很强的影响力，与清河县的情况相似，便于协调建设污水源热泵供暖制冷项目。清河县开展污水源热泵供暖的经验和做法适合在全国城市推广。
在资源方面，随着城市化发展和环保要求提高，我国城市污水处理率越来越高，适合开展供热制冷的低品位热源将越来越多，特别是大中型城市污水资源量较大、稳定、水质好，可以作为周边地区供热制冷的低品位热源，实现变废为宝。在工程方面，与中深层和浅层（地下水、土壤源）等其他地热能供热、生物质供热、太阳能供热方式相比，其建设施工不需要占用大量土地面积（本项目只有污水提升泵房和管道建设有少量的施工占地），适应城市建筑密集区的建设施工条件。在经济方面，建设投资与地热下水源、土壤源供热项目相比接近或比略低；运行成本与两者相比接近。在收取基础设施配套费或者少量政府财政补贴（本项目40元/平方米）的情况下，能够以经济可承受的价格（本项目22元/平方米/年）向城市居民提供供热服务。周边若有需求，还可以提供同时制冷服务。综上各种条件，污水源供热制冷是浅层地热能利用的一种方式，非常适合作为老城区热源替代改造和大中型城市可再生能源供暖的有效补充路径。
七、问题和建议
（一）污水热泵供热制冷纳入城市规划，享受可再生能源政策支持。
我国大部分城市拥有污水处理厂，但是利用污水开展供热制冷的项目却不多见。一些地区并不了解污水源热泵供热制冷属于浅层地热能利用的一种方式。建议一方面，对已经出台的地热能、可再生能源等相关政策进行解释，明确污水源热泵供热制冷是浅层地热能利用的方式之一，可以享受相同的政策支持，同时加大宣传力度。另一方面，在城市规划中要统筹考虑污水厂建设与供热制冷的协同发展，按照就近的原则，在污水处理厂周边，优先规划污水源供热制冷。
（二）展污水源热泵冷暖双供，提高资源利用程度。
本项目的热泵设备具备冷暖双供功能，即在冬季供暖、在夏季制冷。但是由于本项目是热源改造项目，采暖小区已经建成，用户末端只有地板辐射采暖设备，没有安装风机盘管等末端制冷设备，因而无法进行夏季制冷。建议污水源热泵供热制冷项目开发单位继续在周边寻找和发展潜在的制冷用户，既能提高资源利用程度，达到更好的节能减排效果，又可以增加企业收入，实现环境效益与经济效益双赢。类似新建类似的污水源热泵项目应提前谋划，寻找同时具有末端供热、制冷设备的建筑，可以利用共同的供热制冷管道，避免供或热制冷单项负荷剩余，实现工程项目节约集约开发建设。
