設計和開發污水源熱泵系統時，需要考慮以下幾方面:①從城鎮污水管道中提取水源需要考慮水溫和水量的波動性。②污水經熱泵系統后，溫度會降低，需確保污水換熱后污水廠的處理設施仍能正常運行。③污水屬于非牛頓冪方流體，流變指數為0.92，污水源熱泵系統的設計不能直接套用清水源熱泵系統的設計參數和方法。④控制由污水中各類污染物所引起的堵塞和結垢等問題。

以原生污水作為熱源時容易導致系統堵塞、結垢和腐蝕，需要研發出高效低成本的防污防堵防腐蝕技術，很多學者就此開展了設計應用的探索。基于污水流動阻力和熱交換特性，研究者利用SCILAB(開放源代碼)平臺和TCL/TK軟件，結合多年的研究和工程實踐，提出了污水側熱交換器的關鍵設計點和主要參數。

根據雙相流理論、制冷系統的動力學原理、污水側的同向流、逆流、垂直交錯流、斜交錯流的流動模式，開發了具有自動除污功能的干式管殼污水換熱器。傳統污水熱泵系統由于污水量難以滿足建筑供暖高峰的需求，相關研究者還設計了新型冷凝潛熱交換器系統，將污水的冷凝潛熱作為熱泵系統的低溫熱源，能夠安全除冰，連續吸熱，去除污水軟垢，強化熱傳遞，該系統具有較大的可行性和應用潛力。

實際工程應用時污水管渠和建筑物之間應有一定的距離，套管輸送換熱(TDHT)系統直接以輸送管路作為換熱器，采用套管型的換熱部件，污水走管徑大而防堵的內管，載熱介質走環形空間，在污水輸送過程中完成換熱。研究表明，中介水子系統是套管換熱系統的關鍵部分，對于一般工程，中介水和污水的經濟流量比(Cr)、流速比(Ur)分別為(0.3～0.4)和(0.54～0.85);對于較大工程，Ur可取較小值而對應的Cr可取較大值，此時中介水揚程與污水泵揚程之比為0.7～1.6;采用ε－NTU法計算雙程套管系統順、逆流的換熱效率，發現城市污水TDHT系統采用順流方式最佳。

通過優化分析，雙程TDHT的換熱損失系數β為0.05～0.25，合理的最小距離負荷比DLＲ值為8.8m/kW0.5左右。為提高雙級泵式污水源熱泵系統設計和運行調節的合理性，張承虎等建立了污水子系統的旁路串聯水泵模型，管路阻抗、水泵性能對系統實際用水量和流量系數的影響結果表明，小阻抗旁路串聯水泵系統具有環路獨立性，可以采用簡單的分級調試方法來監控運行;增加旁路漏水阻抗有利于優化系統設計的流量系數，選擇特性曲線較平緩的水泵有利于提高系統的綜合性能。

注：文章內的所有配圖皆為網絡轉載圖片，侵權即刪！