水源热泵作为一种高效、节能、环保、有利于可持续发展的先进技术,在建筑空调节能方面的应用日益广泛。重庆市拥有丰富的地表水源(特别是江水源)和良好的水量、水温和水质条件,江水源热泵技术被认为是重庆最适宜、最具潜力的可再生能源建筑利用形式和建筑节能的最有力手段之一。然而,由于长江、嘉陵江江水水质含沙量高,取水和水处理技术是限制其推广使用的关键。分析提出,采用旋流除砂器用于长江上游地区江水源热泵,具有可设备化、不需要投加化学药剂和无化学污泥、运行维护简便等优点,是适宜的技术选择。然而,目前市场上的旋流除砂器产品都尚不能适应长江上游地区江水原水水质及热泵机组进水水质的要求,尚需进行针对性的研发。本文在对地表水水源热泵系统的国内外研究现状进行综述、对重庆市发展江水源热泵系统的水资源条件进行分析的基础上,针对水源热泵机组对进水的指标要求,结合旋流除砂器在水源热泵系统中的应用现状等,提出了适用于江水源热泵系统的旋流除砂器的性能要求,即对细颗粒泥砂分离效率高、低能耗、且适应江水源热泵系统运行的特点。针对上述要求,对旋流除砂器的研究现状进行综述,并对市场上现有旋流除砂器产品FXDS100-PU-II型旋流除砂器模拟长江水进行除沙实验,最终提出通过增大旋流除砂器的进料管直径、溢流管直径、在中心部位加入中心空气导管的方法来降低旋流除砂器能耗,主要研究成果如下:①根据课题组要求定制改进的FXDS100-PU-II型旋流除砂器对细颗粒泥沙有一定的去除效果,但是溢流出水未能达到水源热泵机组进水水质的要求。若要获得泥沙含量较低的溢流出水,则需较高的能耗损失。②进料管直径Di从32mm增大到39mm时,在相同进料压力下,旋流除砂器的处理能力提高20%左右,单位流量能耗降低10%左右,且对分离效果影响较小。③溢流管直径Do从30mm增大到35mm、40mm时,在相同进料压力下,旋流除砂器的处理能力增加,单位流量能耗降低,但是溢流管直径增大对分离效果有一定影响。溢流管直径越大,溢流浓度越高。④增加中心空气导管后,在相同进料压力下,旋流除砂器的处理能力增大,单位流量能耗降低。随着中心空气导管插入深度的增加,旋流除砂器的处理能力也随之增大。当插入深度在40cm时,单位流量能耗可降低17%左右,但是溢流跑粗现象也最严重,分离效果最差。插入深度在20cm时分离效果较好,且能耗较低。⑤在FXDS100-PU-II型旋流除砂器结构参数的基础上,将进料管当量直径由32mm增大到39mm,溢流管直径由35mm增大到40mm,中心空气导管插入深度20cm,除砂器的性能较好。改进后的新型旋流除砂器与传统水处理工艺相比在占地面积上有很大优势;与FXDS100-PU-II旋流除砂器相比,在相同压力降下(0.08MPa),处理能力明显提高,分离性能变化不大,且产品成本无明显变化,在技术经济上是可行的。本文对旋流除砂器的理论研究及旋流除砂器在地表水水源热泵系统中的应用等有一定指导作用,所提出的一些改进措施对旋流除砂器行业也具有一定的借鉴。