利用污水源热泵技术,从污水中提取热能用于供热空调,因其节能环保而具有广阔的应用前景。近年来,污水源热泵技术的研究及应用取得了较大的进展,但主要集中在间接式系统方面,直接式系统因堵塞和污垢问题未能有效解决而无法在工程中应用。为此,本文对直接式系统工艺及其性能作了研究。首先,总结分析已有过滤装置的优缺点,开发出了一种静态连续过滤与还原装置。使用加厚型的过滤面,解决了传统过滤装置容易产生悬浮物缠绕的问题;通过不断改变过滤器中水流的方向,实现了不同过滤器的交替过滤与还原;通过改变热泵机组污水换热器中水流的方向,解决了悬浮物在换热管间的滞留问题。并且,用Fluent模拟了过滤器中的流动状况,当水从同侧进出时,滤孔中水流速分布在0.7m/s～1.5m/s之间,当水从异侧进出时,滤孔中水流速度较为均匀,约1m/s,两种流动方式在滤面附近都没有回流存在,验证了反冲洗的可行性。然后,建立直接式系统相对于间接式系统总费用节省模型,对直接式系统经济性进行了探讨。定义了过热系数x,它等于蒸发器出水温度与蒸发温度的差值。通过对直接式系统费用节省模型的求解及分析,得出了不同电价及污水类型时的x的经济取值范围。原生污水在电价为0.5元/kWh、0.75元/kWh和1.0元/kWh时,x经济取值范围分别为2℃～5.6℃、2℃～5.8℃、2℃～5.9℃;已处理污水x经济范围在不同电价时均为2℃～6.2℃;工业污水在电价低于0.75元/kWh时,直接式系统经济性不如间接式系统,电价为0.75元/kWh时,x经济范围为2.2℃～4.3℃,电价为1.0元/kWh时,x经济范围为2℃～5℃。其次,建立了机组的数学模型,模拟了x不同取值时机组的性能,结合上述x经济取值范围,分析得出不同电价及污水类型的机组设计方案。电价在0.5～1.0元/kWh时,原生污水机组、已处理污水机组和工业污水x的取值范围分别为2℃～4.5℃,2℃～4℃,4℃～5℃,电价较低时,x取较大值;电价较高时,x取较小值。最后,根据机组优化设计方案,设计出3台机组,并进行了变工况下的模拟,得出如下结论:污垢热阻每增加0.1m2?K/kW,机组蒸发温度降低约0.7℃,机组制热量衰减约1.5%～2.2%,功率降低约0.3%～1%,机组COP降低约1%～1.6%;污水进水温度每升高1℃,机组制热量提高2%,功率增加0.7%～1.2%,COP提高1%～1.6%;机组制热量随末端回水温度的升高,衰减得越来越快,末端回水温度从35℃升高到50℃时,末端回水温度每升高1℃,制热量衰减从0.4%增加到0.8%。