日前,在2015年青岛市科学技术奖励大会上,科研成果《基于疏导换热的污水及地表水热泵供热供冷技术》被授予技术发明奖一等奖,主要研究人吴荣华代表获奖者发言。
“城市污水中蕴含着巨大的‘能量’,提取后可用于供热制冷系统,并达到节能减排的效果。”青岛科创新能源科技有限公司技术总监、青岛大学特聘教授吴荣华认为,污水可再次创造价值。十多年来,通过不断的技术创新,他组织实施了全国98%以上的污水源热泵项目,将该类生态环保新能源推向了全国。
污水是巨大的能量宝库
吴荣华从2003年开始潜心研究污水源、地表水源、工业余热源热泵系统,是我国污水源热泵技术的主要开创者和带头人。
“污水中蕴藏着巨大的能量,我们要做的就是如何将这些热能有效控制并利用。”吴荣华介绍,污水源热泵系统能借助污水源热泵压缩机,消耗少量电能,在冬季把存于水中的热能“提取”出来,用于供热,夏季则把室内的热量“收集”起来,释放到水中,降低室温。
吴荣华选择和投身该领域,主要原因是认识到水源热泵技术具有热源温度稳定,制冷、制热系数比传统的空气源热泵高,运行费用比普通中央空调系统低等特点,有着非常广阔的发展前景,“一个新产品,即使技术先进、操作方便,但如果其成本比现有产品高,相信没有几个人会选择。”
污水源热泵技术有近150多年的历史,在理论上已经相当成熟,但将技术成果转化到日常应用却是一个崭新的课题,国外也只是在1980年前后才开始应用。
2010年来到胶州后,吴荣华在科创新能源科技有限公司进行科技成果转化,生产第一代热泵设备。当时,哈尔滨某宾馆的供热锅炉因环保问题被要求拆除,宾馆负责人找到吴荣华,并购买了一套污水源热泵系统,锅炉拆除,新设备也安装完毕。但意外却发生了,新设备运行过程中出现了堵塞现象,停止运转导致整个宾馆气温骤降。未达到购买方的取暖要求,吴荣华只能按照合同约定赔偿。
示范项目遍布全国
与此同时,北京某单位也订购了一套设备,合同签了,预付款交了,制造团队却突然说技术难度大,存在类似上述的问题。吴荣华一听也急了,不能按时供货,不仅要支付违约金,公司声誉还会受损,“尽快查找原因,必须做出来!”
当天,吴荣华便召集研发团队成员一起深入生产车间,经过实地考察,吴荣华摸着门儿了,“就从污水流动环节入手”。大家一起查看流程、计算数据、修改参数、分析结果。几天下来,问题终于找到了,原来是城市污水中的头发丝和塑料袋等堵塞了设备管道。
吴荣华跟技术团队吃住在一起,从最原始的方法入手,历时三天三夜,设备堵塞问题总算是彻底解决。“说起来只是一层窗户纸的问题,只要捅对了、捅破了,问题看起来也就简单了。”吴荣华笑着说。
“问题解决的第二天,采购方的大货车已开到了车间门口,而车间内的工人正在加紧完成最后的喷漆程序。”谈到当时紧张的情景,吴荣华记忆犹新,“虽然很累、很紧迫,但也逼迫我们突破了技术难关,第二代热泵设备随之产生。”
经过十几年的研究与应用,吴荣华的污水热泵系统已发展到第四代,包括疏导式污水换热器、自动除垢机、系统低能耗设计等成套关键技术与设备,每一代新技术都对此前存在的问题进行了改进和完善。
如今,石家庄福建茶城、山西国瑞大厦、西安第六污水处理厂、北京五里坨污水处理厂、西宁青藏铁路调度大厦等污水源热泵系统均获得成功。
零排放+节能50%
“第四代疏导式污水换热器的技术成果被鉴定为‘世界首创、国际领先水平’。”吴荣华说,该技术之所以荣获技术发明一等奖,正是因为其承压能力高、不漏水、流动阻力小,不需要前置过滤,清洗及维护周期增大一倍,换热效率提高30%以上,占地面积减小30%,实现了污水及地表水源热泵系统高效、可靠运行。初投资低至每平方米50～80元,运行成本每平方米只需12～18元,分别比传统供暖方式节省37%、40%。
在科创新能源有限公司并未悬挂空调外机,更没有高耸的锅炉烟囱,室内空气却清新舒适。“与传统锅炉供热相比,污水源热泵不产生任何废渣、废水、废气和烟尘,环境效益显著。”吴荣华说。
除了节能,污水源热泵也实现了零排放。据测算,按青岛地区1000万平方米的建筑项目计,保守估计每年可节省原煤10万吨、减排二氧化硫670吨、减排二氧化碳26万吨、减排粉尘3000吨。吴荣华介绍说,污水源热泵能源利用效率远高于其他形式的中央空调系统,节能率可达到50%。
如今,吴荣华的科研团队已自主研发了50余项专利,完成了50余个项目的可行性研究、工程方案设计与系统运行调试。
“我们的目标是,将水源热泵系统推向全国,让大家都能用上低成本、低耗能、高效率的环保型新能源。”吴荣华说。
