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暖通工程中的热源地泵技术的应用赵凯娜

发表时间：2021/8/10 来源：《城市建设》2021年8月下16期作者：赵凯娜

[导读] “地源热泵”的概念最早由瑞士专家于1912年提出，这项技术最早在英国和美国提出。随着科学技术的发展，有关能源消耗和环境污染的法律越来越严格。政府出台了一些相符合的保护政策以及补贴政策，使地源热泵的发展得以迅速提温，并且让其使用范围和社会机器产量迅速扩大。

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摘要：“地源热泵”的概念最早由瑞士专家于1912年提出，这项技术最早在英国和美国提出。随着科学技术的发展，有关能源消耗和环境污染的法律越来越严格。政府出台了一些相符合的保护政策以及补贴政策，使地源热泵的发展得以迅速提温，并且让其使用范围和社会机器产量迅速扩大。20世纪80年代末，地源热泵技术已趋于一个成熟阶段，地源热泵的产量逐年增加。瑞典和瑞士的年增长率都在10%以上。随着其技术的迅速发展，世界各国地源热泵生产和使用量最大的国家于花落美国。
关键词：地源热泵；能源再生；节能减排；自控系统；地源热泵系统
        引言
        我国在20世纪80年代便开始对地源热泵空调展开研究，近年来在多项技术应用促进中，地源热泵行业实际发展速度加快。随着人们对环保、节能意识的增强以及生活品质以及建筑环境追求度不断提升，逐步对地能资源供热制冷热泵系统具有较高重视度。地源热泵空调能有效降低资源以及环境产生的污染，还能选取可再生资源以及常规能源。为了保障暖通空调项目能稳定构建，对各类常见问题隐患集中管控，要注重突出节能环保效用，选取更多先进的可再生能源是重要发展的方向，其中地热能源运用就是相对有效地类型。在暖通空调地热能源运用中，要注重对地热泵合理设定，保障地源热泵技术运用具备较强的适应性与匹配度，能有效规避多项风险问题。
        1装置介绍
        地源热泵装置主要遵循逆卡诺原理，即从外部供给热泵较小的耗功，同时从低温环境中吸收大量的低温热，热泵就可以输出高温热能，并送到室温环境中去，从而将低温热间接利用起来。热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做功，输出可用的高品位热能的设备，可以把消耗的高品位电能转换为3倍甚至3倍以上的热能，是一种高效供能技术。热泵技术在空调领域的应用可分为空气源热泵、水源热泵以及地源热泵三类。由于热泵是提取自然界中能量，效率高，没有任何污染物排放，是当今最清洁、经济的能源利用装置。冬天热泵中制冷剂正向流动，压缩机排出的高温高压气体进入冷凝器向集水器中水放出热量，相变为高温高压的液体，在经热力膨胀阀节流降为低温低压的液体进入蒸发器，从地下循环液中吸取低温热后相变为低温低压的饱和蒸汽进入压缩机吸气端，由压缩机压缩排出高温高压气体完成一个循环。如此循环往复将地下低温热能“搬运”到集水器，从而不断的向用户提供45～50℃的热水，对用户房间进行供暖，同时储存冷量，以备夏用，大地土壤提供了一个很好的免费能量存储源泉，这样就实现了能量的季节转换。
        2暖通工程中的热源地泵技术的应用
        2.1复合蒸发器型
        复合蒸发器热泵系统用一个三介质换热器替代两个单独的换热器，既能实现单一热源换热，也可以实现空气和水两种非同态热源与制冷剂两两同步换热。复合热源热泵系统蒸发器的核心设备是三介质复合式换热器，复合热源大多为太阳能、浅层地能、废热和空气，其中制冷剂可以通过三介质复合式蒸发器，同步或交替与两种热源进行热交换。

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工作时，将地下埋管换热器中的热媒水送至空气—地源双热源复合换热器，同时开启复合换热器水侧的阀门和空气侧风机的开关，形成空气—地源双热源复合供热，通过进入的水提高热泵系统的制热量。
        2.2现场预组装施工技术要点
        在施工现场要注重基于预组装方式布设U型管，为了对管材变形问题集中控制，要注重在平整度较高的地面上水平布设U型管，这样能有效防止外部受压产生较大变形力。在U型管堆放中，要注重将堆放高度控制在2m之下。在管件存储中，管理人员要注重将其成箱堆放。在U型管堆放地面上，要注重将其高度控制在2m范围内。其中HDPE管抵达施工现场之后，要注重运用彩布条进行覆盖，避免其受到自然光照照射。在HDPE管对接中，要注重对热熔管头实施有效清洁。在管材切割中，对于不超出de50的管径管材，要注重运用旋转切刀实施有效切割。针对de50管径管材，要注重应用手工木工锯实施有效切割。在地面上做好HDPE管连接以后，要规范化进行试压管控。做好HDPE管质量监控，之后进行埋管操作。在回填以后再次实施试压管控，当其质量达标以后要注重展开水平干管对接施工。要对水平总管合理连接，在水平纵观连接中，针对性做好试压管控，保障其质量合格，之后实施回填施工。在总管连接以后要进行试压管控，在热熔对接中，针对管材外径超出63mm的HDPE管要注重针对性分析熔对接方式，此项连接技术经济性突出，接头位置承拉、承接、承压强度要超出管材自身。正常状态下热熔连接温度要规范化控制在200℃~210℃范围内。实际热熔对接操作流程设定中，要注重规范化选取热熔对接机，在焊机夹具中要注重对连接管材规范化布设，注重做好夹紧操作。对管材连接端实施有效清理，还要注重对连接面实施有效铣削。对对接件有效校直，保障端面错位量有效控制在管壁厚度的10%之内。
        2.3锅炉补热系统VDF5调节阀控制
        在冬季工况下，随着环境温度的变化，当出现地源热泵提供的热量无法满足热能需要时，由锅炉补给系统，自动补给一部分热量，用于用户侧采暖。根据工况要求设定一个用户侧循环泵入口总管最低工作水温，作为VDF5调节阀控制器的SP设定值，实际的水温作为控制器的PV测量值，控制输出OP值经过输出处理运算，经卡件输出，控制VDF5调节阀的开度，通过板式换热器，实现采暖补热。
        结语
        地源热泵是解决供暖和空调问题的一种替代方式，在美国，41%的空调系统来自当地的热泵系统。这不仅仅是一个节能和环保技术，更是标志着科技与人类的一大进步。1998年，美国能源部通过了一项关于促进实施该系统的法令。为支持这一技术，美国总统布什还安装了一个太阳能热水器。目前，在中欧和北欧国家如瑞士，瑞典，奥地利和丹麦，地热泵技术领先，地热泵技术广泛应用。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术的运用，地热泵技术得到广泛应用。网络技术的发展和用户需求的增加，PLC增强了通过最初处理开关B的模拟和交通控制能力。目前，PLC已不再局限于逻辑控制，而是在交通管理、过程控制等领域发挥了非常重要的作用。
参考文献
[1]殷平.地源热泵在中国[C].见：现代空调(3).北京：中国建筑工业出版社，2001：18.
[2]徐伟等译，地源热泵工程技术指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.