图1  HUBER RoWin污水热交换器

在德国，80%左右的家用采暖系统和热水系统与以前一样是利用古生物燃料加热的，如：石油、天然气和煤炭等，众所周知，这些由树木和植物转换而成的天然燃料极其珍贵。而现在，这些天然燃料正在以极快的速度消耗。我们需要重新思考解决问题的方法。

回收再利用

除了开发风能、水利等新能源以外，在金属加工领域中已经成功使用了几十年的一项技术措施对利用污水中的热能具有非凡的启迪意义：回收再利用。实际上，我们排出的污水中蕴藏着巨大的能源利用潜力：每20个家庭排出污水中的热能就够一个家庭取暖用了。通过数十年来已经非常成熟的热泵技术可以把污水中的热能提高到家庭采暖所需的温度。因此，石油产品和天然气加热产生的能源可以再次利用，不仅节约开销还能保护环境。

热交换器：HUBER RoWin

家庭污水中含有污垢和粒径较大的固体废物，所以不能直接利用热泵从污水中回收热能。在热泵的输入侧需要使用"热交换器"或者称之为"蒸发器"的装置：一种能够从空气、地下水或者污水中吸收能源的装置。这种热交换器大多数都是采用钎焊工艺制造的。污水热能回收再利用工业企业对热交换系统提出了很高的要求：需要一种能够持久净化热能的热交换器。于是设备制造专业厂的专家们与流程工艺技术、能源技术领域的工程师们一起合作设计了一套满足这一要求的热交换器：HUBER RoWin污水热交换器（图1）。这一污水热交换器带有自动化的预清洁装置和一个挤出蜗杆。这个挤出蜗杆装置既能够把净化器表面生物物质挤出去，也能够把系统中的沙子和脂肪等杂质清理干净。这个热交换器全部用不锈钢材料制作而成。即使在冬季，污水温度在10~12℃的环境中，将HUBER RoWin污水热交换器与热泵结合起来使用也同样可以回收多达几百千瓦的热能。若把这一污水热能回收设施建造在有足够污水量、靠近建筑群（例如学校、居民区、办公楼等）的污水池旁，则可以节省热能回收站与采暖用户之间的管道长度，从而减少投资。

图2  HUBER ThermWin公司的污水热能回收解决方案

热能回收设备最佳组合方案

从污水中回收热能并把吸收的热能传递到热泵进行采暖，申请了专利保护的HUBER ThermWin污水热能回收技术把整个系统中的各个设备都最佳地组合到了一起。流动液体动力学技术和热力学技术保证了最佳的采暖供热（图2），能够为热能用户提供准确的热能供应解决方案。整套设备除了污水热交换器和热泵以外还要用到HUBER SE公司生产的过滤设备。这种串联式的HUBER RoK 4型过滤设备最初是为泵站过滤而研发设计的，但在HUBER ThermWin污水热能回收再利用系统中也非常适用（图3），它能有效地保护热交换器不受污水污物的影响。潜水泵向污水热交换器提供足量的、含有热能的污水。被过滤出来的污物存留在过滤设备内部，并经挤出蜗杆向上挤出，完成了热交换之后的冷水会把污物一起冲入下水道。由于净化系统和污物排出所产生的泡沫和固体物质同样也被热交换后的冷水带回到下水道中。所以由污水热交换器生产出来的惟一产品就是能够输送到热泵中去的“热能”。

图3  HUBER RoK 4型污水过滤设备

应用案例

2010年5月17日，作为巴伐利亚最大的、采用HUBER ThermWin技术的污水热能回收再利用项目在Staubing市正式破土动工（图4）。在破土动工仪式上，巴伐利亚环境和健康部部长Söder博士表示：政府对这一技术有着极大的兴趣、给予了高度的关注。巴伐利亚的Straubing市采用这个项目根本目的在于最大限度地使用可再生能源、采取一切技术措施降低二氧化碳排放量。

热交换技术方案

污水热能利用方案采用的就是HUBER ThermWin技术。在小区通往污水池附近处有一个夜间最低流量约为120L/S的污水热能交换站。在小区道路的安全岛范围下面就是通往污水热能回收站的管道,并设立了一个观察井。这也是保护热交换器不受粒径较大污物影响的粗过滤设备的安装位置。地下水管道中部分污水经挡水坝溢流，由两台泵从大约100m的距离处输送到污水热能回收站。在污水热能回收站中，除安装有热交换器之外还安装了热泵和所有的控制、调节设备。经热交换器回收热能之后的冷水经后续的排水管道又流回到污水净化池中。

图4  2010年5月德国Straubing市的污水热能回收利用项目正式破土动工

这一方案能够把污水中75%的热能回收利用起来。其余的25%以电力的形式供热泵工作使用。在Straubing市，这一技术方案的最大优点就是：热泵工作所需的电力能源来自BHKW公司的污水净化设备。因此，整个方案的二氧化碳排放量非常小，与传统的燃气采暖设备相比较，可以减少大约80%的二氧化碳排放。

至于这一技术方案是否真的可以比传统锅炉设备具有更高的投资效益，在经济性评价框架的答案为：这一设备在工作运行中可以不受燃气价格上涨的影响，因此它的经济性明显要高。

小结

据统计，污水热能回收技术可以满足整个德国5%的热能需求。与利用蒸汽和天然能源相比较，这一技术更加经济、节能并且投资回收期更短。在全球气候变暖、资源日趋紧缺、环境保护标准提高的大环境下，污水热能回收再利用技术向前迈出了坚实的一步。