威海双信创新低温余热利用技术（重点节能技术应用典型案例）
推动节能减排，是以资源能源环境约束形成倒逼机制，促进发展方式的根本性转变，也是调整产业体系、促进经济提质增效的有力抓手。而节能减排事业的背后，离不开一项项绿色技术奠定基础、提供支撑。
节能减排的道路上，有哪些先进的技术在贡献力量？行业发展的过程中，又有哪些节能技术值得借鉴学习？本报“国家节能环保专刊”将从本期开始，推出一批由国家节能中心评选出的重点节能技术及其应用典型案例，展示企业风采、推广绿色动力。
随着节能工作的不断深入，我国在余热利用方面也取得了较快发展。高温余热、中温余热在发电、供暖等领域均有较为成熟的应用，但低温余热由于品位较低，常规技术难以实现有效回收，目前仍是余热应用的热点和难点。
当前，低温余热利用多采用简单热交换或水源热泵技术，节约能源的效果差；威海双信节能环保设备有限公司（下称“威海双信”）自主研发的“洗浴废水余热利用热泵集成技术”创造性地将“三种介质复叠交叉集成换热”与“热泵系统”有机结合，成功在多所高校、大型洗浴中心应用，节能率达78%，并被国家节能中心评选为2017年重点节能技术应用典型案例。
据了解，热交换技术是通过换热设备将热量从一种介质传给另一种介质的过程，但由于属于自然换热，并不能对余热进行充分的利用；而常规水源热泵是通过消耗电能将低位热源的热能转移到高位热源的装置，提升温度进行利用，但传统上完全依靠热泵的工艺，经济性不高。
威海双信的“洗浴废水余热利用热泵集成技术”将热交换技术与热泵技术采用三介质换热器创新结合，并集成为一个设备整体，极大地提高了余热利用的效率。
据威海双信技术人员介绍，该设备将收集的30摄氏度左右的洗浴废水通过机组内置的污水泵输送到三通道的系统交换装置，经过三介质换热器的交叉换热，将常温清洁水与废水进行前后两效热能交换，完成一级换热；然后对吸热后的清洁水再次通过三介质换热器与热泵工质进行交叉换热，利用热泵技术实现二级升温，使常温清洁水在瞬间达到到45—55摄氏度以上，充分的利用废水中的热量后，废水最低排水温度可达到5—7摄氏度，排出的冷能还可为夏季办公、休闲场所提供冷气。
该设备可以在一定程度上完成“热交换+热泵”集成的最核心技术为三介质交叉换热系统。“如果不这样集成设计，设备的功能部件只能分散布置，不仅占地面积较大，而且能效比也较低。所以‘三介质复叠交叉换热’是该技术的创新点，使机组设计高度集成，结构紧凑。”曾亲临该技术应用现场的中科院过程工程研究所高级工程师郝江平告诉记者。
洗浴废水余热利用，关键要解决的问题是洗浴废水中的杂质处理。据了解，洗浴废水中的杂质较为复杂，排放的废水有粘性和腐蚀性，若处理不好，换热设备极易产生堵塞和腐蚀，影响换热效率。
据上述技术人员介绍，该设备在换热器前设置了2—3级过滤装置，洗浴废水经过多级过滤，去除废水中的毛发、脂肪等杂质。同时，对防腐要求高的关键部位采用金属铜作为材料，进一步提升抗腐蚀能力。
“采用铜做材料应该是考虑了加工成本、材料成本，铜的导热系数比不锈钢高，能更加进一步提高换热效率。”郝江平说。
此外，该设备还配备了一套反冲洗系统，机组在设备断电后自动执行反冲洗命令，用清水将整个管道系统中的污水置换掉，以防因长时间的静置造成细菌繁殖。机组自动化程度高，可实现远程监控以及定时自动清洗、过滤等功能，设定24小时自动运行，只需一名操作人员。
热能利用后的废水可以达到市政污水排放标准直接排于市政污水管网；也可以采用膜技术进一步处理成中水进行回收利用，用于校园绿化和校区景观。
据已经成功应用该装置2年多的山东大学（威海）校区洗浴中心介绍，洗浴中心在节能改造前，利用蒸汽加热，2014、2015年平均每年耗用蒸汽约5300吨，按当期蒸汽平均价格144元/吨计算，年蒸汽费用支出为76.5万余元。2016年4月完成改造后，年可节省蒸汽费支出59.5万元，节能率78%，经济效益远超预期。而设备只需在原有设备基础上改造，1个月内即可完成。
据了解，该装置在热平衡状态下的能效比高达6.7，即消耗一单位电量，可供出6.7单位热量，而一般情况下水源热泵的能效比仅为4。“因此该技术的设备运行成本很低，制一吨50摄氏度的热水耗电只需7度电。”上述技术人员介绍。
“在热平衡的情况下，基本上不用任何辅助设备和能源，仅靠系统内部的余热利用即可完全满足加热的能量需求。在节能方面的投资回收期较短，一年半即可收回设备投资。”郝江平说，“目前来看，这项技术是国内洗浴方面余热利用做得最好的，参数的优化、系统的优化、解决的问题等方面都做的比较深入和完善。”
余热利用的应用领域较宽，除了在洗浴领域，该技术下一步还可推向宾馆、酒店和工业节能领域拓展。例如运用于织染行业、饮料及食品加工行业、石油和化工行业等领域。
推动节能减排，是以资源能源环境约束形成倒逼机制，促进发展方式的根本性转变，也是调整产业结构、促进经济提质增效的有力抓手。而节能减排事业的背后，离不开一项项绿色技术奠定基础、提供支撑。
节能减排的道路上，有哪些先进技术在贡献力量？行业发展的过程中，又有哪些节能技术值得借鉴学习？本报“国家节能环保专刊”将从本期开始，推出一批由国家节能中心评选出的重点节能技术及其应用典型案例，展示企业风采、推广绿色动力。
随着节能工作的不断深入，我国在余热利用方面也取得了较快发展。高温余热、中温余热在发电、供暖等领域均有较为成熟的应用，但低温余热由于品位较低，常规技术难以实现有效回收，目前仍是余热应用的热点和难点。
当前，低温余热利用多采用简单热交换或水源热泵技术，节能效果差；威海双信节能环保设备有限公司（下称“威海双信”）自主研发的“洗浴废水余热利用热泵集成技术”创造性地将“三种介质复叠交叉集成换热”与“热泵系统”有机结合，成功在多所高校、大型洗浴中心应用，节能率达78%，并被国家节能中心评选为2017年重点节能技术应用典型案例。
据了解，热交换技术是通过换热设备将热量从一种介质传给另一种介质的过程，但由于属于自然换热，并不能对余热进行充分利用；而常规水源热泵是通过消耗电能将低位热源的热能转移到高位热源的装置，提升温度进行利用，但传统上完全依靠热泵的工艺，经济性不高。
威海双信的“洗浴废水余热利用热泵集成技术”将热交换技术与热泵技术采用三介质换热器创新结合，并集成为一个设备整体，极大地提高了余热利用的效率。
据威海双信技术人员介绍，该设备将收集的30摄氏度左右的洗浴废水通过机组内置的污水泵输送到三通道的系统交换装置，经过三介质换热器的交叉换热，将常温清洁水与废水进行前后两效热能交换，完成一级换热；然后对吸热后的清洁水再次通过三介质换热器与热泵工质进行交叉换热，利用热泵技术实现二级升温，使常温清洁水在瞬间达到到45—55摄氏度以上，充分利用废水中的热量后，废水最低排水温度可达到5—7摄氏度，排出的冷能还可为夏季办公、休闲场所提供冷气。
该设备能够实现“热交换+热泵”集成的最核心技术为三介质交叉换热系统。“如果不这样集成设计，设备的功能部件只能分散布置，不仅占地面积较大，而且能效比也较低。所以‘三介质复叠交叉换热’是该技术的创新点，使机组设计高度集成，结构紧凑。”曾亲临该技术应用现场的中科院过程工程研究所高级工程师郝江平告诉记者。
洗浴废水余热利用，关键要解决的问题是洗浴废水中的杂质处理。据了解，洗浴废水中的杂质较为复杂，排放的废水有粘性和腐蚀性，若处理不好，换热设备极易产生堵塞和腐蚀，影响换热效率。
据上述技术人员介绍，该设备在换热器前设置了2—3级过滤装置，洗浴废水经过多级过滤，去除废水中的毛发、脂肪等杂质。同时，对防腐要求高的关键部位采用金属铜作为材料，进一步提升抗腐蚀能力。
“采用铜做材料应该是综合考虑了加工成本、材料成本，铜的导热系数比不锈钢高，可以进一步提高换热效率。”郝江平说。
此外，该设备还配备了一套反冲洗系统，机组在设备断电后自动执行反冲洗命令，用清水将整个管道系统中的污水置换掉，以防因长时间的静置造成细菌繁殖。机组自动化程度高，可实现远程监控以及定时自动清洁洗涤、过滤等功能，设定24小时自动运行，只需一名操作人员。
热能利用后的废水能够达到市政污水排放标准直接排于市政污水管网；也能够使用膜技术进一步处理成中水进行回收利用，用于校园绿化和校区景观。
据已经成功应用该装置2年多的山东大学（威海）校区洗浴中心介绍，洗浴中心在节约能源改造前，利用蒸汽加热，2014、2015年平均每年耗用蒸汽约5300吨，按当期蒸汽平均价格144元/吨计算，年蒸汽费用支出为76.5万余元。2016年4月完成改造后，年可节省蒸汽费支出59.5万元，节能率78%，经济效益远超预期。而设备只需在原有设备基础上改造，1个月内即可完成。
据了解，该装置在热平衡状态下的能效比高达6.7，即消耗一单位电量，可供出6.7单位热量，而正常的情况下水源热泵的能效比仅为4。“因此该技术的设备正常运行成本很低，制一吨50摄氏度的热水耗电只需7度电。”上述技术人员介绍。
“在热平衡的情况下，基本上不用任何辅助设备和能源，仅靠系统内部的余热利用即可完全满足加热的能量需求。在节能方面的投资回收期较短，一年半即可收回设备投资。”郝江平说，“目前来看，这项技术是国内洗浴方面余热利用做得最好的，参数的优化、系统的优化、解决的问题等方面都做的比较深入和完善。”
余热利用的应用领域较宽，除了在洗浴领域，该技术下一步还可推向宾馆、酒店和工业节能领域拓展。例如运用于织染行业、饮料及食品加工行业、石油和化工行业等领域。
