设计和开发污水源热泵系统时，需要考虑以下几方面：①从城镇污水管道中提取水源需要考虑水温和水量的波动性。②污水经热泵系统后，温度会降低，需确保污水换热后污水厂的处理设施仍能正常运行。③污水属于非牛顿幂方流体，流变指数为0.92，污水源热泵系统的设计不能直接套用清水源热泵系统的设计参数和方法。④控制由污水中各类污染物所引起的堵塞和结垢等问题。

　　以原生污水作为热源时容易导致系统堵塞、结垢和腐蚀，需要研发出高效低成本的防污防堵防腐蚀技术，很多学者就此开展了设计应用的探索。基于污水流动阻力和热交换特性，研究者利用SCILAB(开放源代码)平台和TCL/TK软件，结合多年的研究和工程实践，提出了污水侧热交换器的关键设计点和主要参数。

　　根据双相流理论、制冷系统的动力学原理、污水侧的同向流、逆流、垂直交错流、斜交错流的流动模式，开发了具有自动除污功能的干式管壳污水换热器。传统污水热泵系统由于污水量难以满足建筑供暖高峰的需求，相关研究者还设计了新型冷凝潜热交换器系统，将污水的冷凝潜热作为热泵系统的低温热源，能够安全除冰，连续吸热，去除污水软垢，强化热传递，该系统具有较大的可行性和应用潜力。

　　实际工程应用时污水管渠和建筑物之间应有一定的距离，套管输送换热(TDHT)系统直接以输送管路作为换热器，采用套管型的换热部件，污水走管径大而防堵的内管，载热介质走环形空间，在污水输送过程中完成换热。研究表明，中介水子系统是套管换热系统的关键部分，对于一般工程，中介水和污水的经济流量比(Cr)、流速比(Ur)分别为(0.3～0.4)和(0.54～0.85);对于较大工程，Ur可取较小值而对应的Cr可取较大值，此时中介水扬程与污水泵扬程之比为0.7～1.6;采用ε-NTU法计算双程套管系统顺、逆流的换热效率，发现城市污水TDHT系统采用顺流方式最佳。

　　通过优化分析，双程TDHT的换热损失系数β为0.05～0.25，合理的最小距离负荷比DLR值为8.8m/kW0.5左右。为提高双级泵式污水源热泵系统设计和运行调节的合理性，张承虎等建立了污水子系统的旁路串联水泵模型，管路阻抗、水泵性能对系统实际用水量和流量系数的影响结果表明，小阻抗旁路串联水泵系统具有环路独立性，可以采用简单的分级调试方法来监控运行;增加旁路漏水阻抗有利于优化系统设计的流量系数，选择特性曲线较平缓的水泵有利于提高系统的综合性能。