能源与环境是影响社会发展的两项关键因素，因此，提高能源利用率与开发利用可再生能源一直受到各国的高度重视。利用污水余热的污水源热泵是提高能源利用率的重要手段。而换热器的结垢问题是污水余热利用过程中的关键问题，必须明确换热器表面污垢的结垢机理。颗粒与微生物是污水换热器混合污垢中的两种主要成分，它们在结垢过程中存在协同作用，引起混合污垢的结垢机理与颗粒污垢或微生物污垢存在较大差别。本文通过搭建热泵工况下污垢监测系统，来模拟污水余热利用中颗粒污垢与微生物垢在换热器表面的协同生长情况，对实验数据进行灰色关联分析并提出灰色预测模型，旨在为污水余热利用中结垢问题提供理论参考。实验颗粒采用城镇二级污水中的常见颗粒成分二氧化硅和主要致垢离子Ca+和Mg+的稳定存在形式：碳酸钙和氧化镁，微生物选用污水中的主要致垢微生物—铁细菌（IB）、粘液形成菌（SFB）和硫酸盐还原菌（SRB）。　　首先，本文基于热阻法和直接称重法，搭建了热泵工况下的污垢监测实验系统，结合污垢形貌的扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）图片与实验数据，探究了运行条件（工作流体入口温度和冷却水入口温度、工作流体流速）、细菌特性（细菌浓度和细菌种类）和颗粒特性（颗粒浓度和颗粒种类）等不同特征因素下污垢热阻和污垢增量随时间的变化规律，以及这些因素对于混合污垢中颗粒和微生物间协同作用的影响。与单一种类颗粒污垢或微生物污垢相比，混合污垢的污垢热阻渐近值与污垢增量都明显大于相同条件下的颗粒污垢和微生物垢的总和，说明混合污垢中的颗粒和微生物间存在明显协同促进作用；工作流体温度升高、流速增大，协同促进效应减弱；冷却水温度升高、细菌浓度增大以及颗粒浓度增大，协同促进效应增强；不同系统特征因素下污垢增量与污垢热阻渐近值变化趋势大致相同，随时间表现出先增加后趋于平稳的特征。　　利用灰色系统理论中的灰色关联度对得到的实验数据进行分析，用以确定各特征因素对混合污垢的影响权重，且建立灰色新陈代谢模型GM（1,1），以预测混合污垢的生长情况。各系统特征因素的灰色关联度均大于0.6，与污垢热阻渐近值相关性良好，按照其大小对各系统因素进行排序：颗粒浓度＞冷却水入口温度＞细菌浓度＞工作流体入口温度＞工作流体流速。利用少量实验数据得到灰色新陈代谢模型GM（1,1），采用残差检验、关联度检验以及后验差检验确定所得预测模型预测精度良好，并利用模型预测了一定条件下的污垢热阻，预测值与实验值吻合良好。