CN117190349A - 一种地源热泵系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地源热泵系统及其控制方法，本发明属于能源利用技术领域，本发明的目的在于解决现有技术中现在有的地源热泵系统，用户缺少远程控制设备对系统进行调控，需要人工值守，否则无法对数据状态进行掌握，而且系统对运行状态监测不到位，若不能对使用相应措施及时进行系统的调节，容易导致故障出现，影响地源热泵系统的正常运行的问题。达到的技术效果为：控制系统监测室内温度和系统参数和设定温度之间的差异来判断是否需要启动热泵单元，通过传感器监测环境参数，分析数据并作出决策根据需求调节热泵单元的工作模式和能量输出，用户使用远程控制设备可以远程监测和调节系统的运行状态、设定温度和其他参数，提高便利性和灵活性。

Description

一种地源热泵系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及能源利用技术领域，具体涉及一种地源热泵系统及其控制方法。

背景技术

地源热泵系统是利用地球表面浅层水源和土壤源中吸收的太阳能和地热能，采用热泵原理，既可制冷又可供热的高效节能空调系统，利用地下稳定的温度来提取热量或冷量，并通过热泵技术将其有效地传递到建筑物或热水系统中，从而达到利用地下地热能源来实现建筑物的温度调节作用，地源热泵机组相比传统的空气源机组，具有环境和经济效益显著、一机多用应用广泛、污染小、维护简单、节省空间寿命长等优势。

现在有的地源热泵系统，用户缺少远程控制设备对系统进行调控，需要人工值守，否则无法对数据状态进行掌握，而且系统对运行状态监测不到位，若不能对使用相应措施及时进行系统的调节，容易导致故障出现，影响地源热泵系统的正常运行。

发明内容

为此，本发明提供一种地源热泵系统及其控制方法，以解决现有技术中的上述问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，一种地源热泵系统，其特征在于：包括地热能源回收系统、热交换器、热泵单元、蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、分发系统、水暖系统、辐射采暖系统、空调系统和控制系统。

进一步地，所述地热能源回收系统中的水或其他热介质传导通过地下管道循环流动在地热能源采集点和建筑物之间传输热能，所述地热能源回收系统通过地下的热交换器采集地下的热能。

进一步地，地热能源中的热能通过热交换器传输给热泵单元中的蒸发器，在蒸发器中，介质从液态转变为气态，所述压缩机将低温低压的蒸汽压缩，吸收地热能源的热能，高温高压的气体通过冷凝器，释放热量，这时热泵单元内产生的热量可以被传递给建筑物内部的供暖系统，在膨胀阀的位置，高温高压的气体被放大，变成低温低压的制冷剂，重新进入蒸发器，继续循环。

进一步地，所述分发系统将通过热泵单元产生的热量或冷量传递到建筑物内部的不同区域，分别到达水暖系统、辐射采暖系统、空调系统。

进一步地，所述控制系统包括检测模块、温度传感器、湿度传感器、压力传感器、数据分析模块、热泵调节模块、水循环调节模块、远程控制设备和异常警报模块。

进一步地，所述控制系统监测和调节地热能源回收系统的运行，所述控制系统通过对温度传感器、湿度传感器和压力传感器的监测，控制热泵单元的运行和阀门的开关。

进一步地，所述控制系统通过安装在建筑物内外的传感器，温度传感器、湿度传感器和压力传感器收集的数据传输给控制系统，数据分析模块分析传感器收集到的数据，并根据预设的运行策略和用户需求做出相应的决策。

进一步地，控制系统向热泵单元发送指令到热泵调节模块和水循环调节模块，调节其运行模式、工作频率和输出功率等参数，所述控制系统控制与地热能源回收系统相关的水循环，在不同区域的供暖和制冷系统之间分配热量或冷量。

进一步地，地热能源回收系统的控制系统具有远程控制设备的用户界面，支持用户远程操作控制系统。

进一步地，控制系统通过异常警报模块监测系统的运行状态并检测故障或异常情况，当出现故障或超出正常范围的情况，控制系统会发出警报信号进行提醒。

本发明具有如下优点：控制系统监测室内温度和系统参数和设定温度之间的差异来判断是否需要启动热泵单元，通过传感器监测环境参数，分析数据并做出决策根据需求调节热泵单元的工作模式和能量输出，以确保系统的效率和性能，从而达到高效运行和舒适的室内条件，用户使用远程控制设备可以远程监测和调节系统的运行状态、设定温度和其他参数，提高便利性和灵活性，智能的控制系统可以帮助及早发现任何效率问题或性能下降，并采取相应的措施进行调整和修复，可以提高能源利用效率、舒适性和系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明一些实施例提供的地热能源回收系统流程框图。

图2为本发明一些实施例提供的控制系统流程框图。

图中：1、地热能源回收系统；2、热交换器；3、热泵单元；4、蒸发器；5、压缩机；6、冷凝器；7、膨胀阀；8、分发系统；9、水暖系统；10、辐射采暖系统；11、空调系统；12、控制系统；1201、检测模块；1202、温度传感器；1203、湿度传感器；1204、压力传感器；1205、数据分析模块；1206、热泵调节模块；1207、水循环调节模块；1208、远程控制设备；1209、异常警报模块。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本发明第一方面实施例中的一种地源热泵系统，包括地热能源回收系统1、热交换器2、热泵单元3、蒸发器4、压缩机5、冷凝器6、膨胀阀7、分发系统8、水暖系统9、辐射采暖系统10、空调系统11和控制系统12。

在上述实施例中，需要说明的是，地热能源回收系统1与热泵单元3结合，地热能源回收系统1中的热泵单元3将从地热能源中采集到的低温热能转换为高温热能。

上述实施例达到的技术效果为：地热能源回收系统1通过利用地下的热能进行供热或制冷，实现能源的回收和利用，通过热泵单元3的压缩机5对工质进行压缩，提高其温度和压力来实现的循环运行，以持续回收地下的热能并满足建筑物的能源需求。

实施例2

如图1所示，一种地源热泵系统控制方法，包括实施例1的全部内容，此外，地热能源回收系统1中的水或其他热介质传导通过地下管道循环流动在地热能源采集点和建筑物之间传输热能，地热能源回收系统1通过地下的热交换器2采集地下的热能。

上述实施例达到的技术效果为：这些地下管道埋设在较深的土壤中或水体中，由于地下温度相对稳定，提供稳定的热源或冷源，这种传输可以实现高效的热能转移，不仅可以减少对传统能源的依赖，降低能源消耗和碳排放。

实施例3

如图1所示，一种地源热泵系统，包括实施例1的全部内容，此外，地热能源中的热能通过热交换器2传输给热泵单元3中的蒸发器4，在蒸发器4中，介质从液态转变为气态，压缩机5将低温低压的蒸汽压缩，吸收地热能源的热能，高温高压的气体通过冷凝器6，释放热量，这时热泵单元3内产生的热量可以被传递给建筑物内部的供暖系统，在膨胀阀7的位置，高温高压的气体被放大，变成低温低压的制冷剂，重新进入蒸发器4，继续循环。

上述实施例达到的技术效果为：压缩机5提高其温度和压力，使其变成高温高压的气体，蒸发器4将周围的热量吸收，将制冷剂变成低温低压的蒸汽，经过能量转换后，它们通过循环制冷剂的工作原理，热泵单元3中的高温热能通过热交换器2传递给建筑物内的供热或制冷系统，在供热模式下，热能用于加热室内空气或地暖系统；在制冷模式下，热能被排放至地下或其他散热介质中。

实施例4

如图1所示，一种地源热泵系统，包括实施例1的全部内容，此外，分发系统8将通过热泵单元3产生的热量或冷量传递到建筑物内部的不同区域，分别到达水暖系统9、辐射采暖系统10、空调系统11。

上述实施例达到的技术效果为：经过热泵单元3的制冷剂中储存了从地下吸收的热量，这个热量可以通过水暖系统9、辐射采暖系统10和空调系统11传递到建筑物内部的不同区域，这种方式可以在冬季供暖建筑物，在夏季制冷建筑物。

实施例5

如图2所示，一种地源热泵系统的控制方法，包括实施例1-4的全部内容，此外，控制系统12监测和调节地热能源回收系统1的运行，控制系统12通过对温度传感器1202、湿度传感器1203和压力传感器1204的监测，控制热泵单元3的运行和阀门的开关，控制系统12通过安装在建筑物内外的传感器，温度传感器1202、湿度传感器1203和压力传感器1204收集的数据传输给控制系统12，数据分析模块1205分析传感器收集到的数据，并根据预设的运行策略和用户需求做出相应的决策。

上述实施例达到的技术效果为：控制系统12监测室内温度和系统参数和设定温度之间的差异来判断是否需要启动热泵单元3，通过传感器监测环境参数，分析数据并作出决策根据需求调节热泵单元3的工作模式和能量输出，以确保系统的效率和性能，从而达到高效运行和舒适的室内条件，智能的控制系统12可以帮助及早发现任何效率问题或性能下降，并采取相应的措施进行调整和修复，可以提高能源利用效率、舒适性和系统的可靠性。

实施例6

如图2所示，一种地源热泵系统的控制方法，包括实施例5的全部内容，此外，控制系统12向热泵单元3发送指令到热泵调节模块1206和水循环调节模块1207，调节其运行模式、工作频率和输出功率等参数，控制系统12控制与地热能源回收系统1相关的水循环，在不同区域的供暖和制冷系统之间分配热量或冷量。

上述实施例达到的技术效果为：通过控制泵的速度、阀门的开关和水流量等来可以根据当前的供暖或制冷需求和环境条件，在不同区域的供暖和制冷系统之间分配热量或冷量，从而实现系统的高效运行和满足建筑物的供热和制冷需求。

实施例7

如图2所示，地热能源回收系统1的控制系统12具有远程控制设备1208的用户界面，支持用户远程操作控制系统12，控制系统12通过异常警报模块1209监测系统的运行状态并检测故障或异常情况，当出现故障或超出正常范围的情况，控制系统12会发出警报信号进行提醒。

上述实施例达到的技术效果为：远程控制设备1208使用户能够监测和调节系统的运行状态、设定温度和其他参数，提高便利性和灵活性，异常警报模块1209可以及时提醒操作员进行相应的检修或维修，保证地热能源回收系统1的正常运行状态。

Claims (6)

1.一种地源热泵系统，其特征在于：包括地热能源回收系统(1)、热交换器(2)、热泵单元(3)、蒸发器(4)、压缩机(5)、冷凝器(6)、膨胀阀(7)、分发系统(8)、水暖系统(9)、辐射采暖系统(10)、空调系统(11)和控制系统(12)。

2.根据权利要求1所述的一种地源热泵系统，其特征在于：所述控制系统(12)包括检测模块(1201)、温度传感器(1202)、湿度传感器(1203)、压力传感器(1204)、数据分析模块(1205)、热泵调节模块(1206)、水循环调节模块(1207)、远程控制设备(1208)和异常警报模块(1209)。

3.根据权利要求1所述的一种地源热泵系统，其特征在于：所述控制系统(12)监测和调节地热能源回收系统(1)的运行，所述控制系统(12)通过对温度传感器(1202)、湿度传感器(1203)和压力传感器(1204)的监测，控制热泵单元(3)的运行和阀门的开关。

4.根据权利要求1所述的一种地源热泵系统，其特征在于：所述地热能源回收系统(1)的控制系统(12)具有远程控制设备(1208)的用户界面，支持用户远程操作控制系统(12)。

5.根据权利要求1所述的一种地源热泵系统，其特征在于：所述控制系统(12)通过异常警报模块(1209)监测系统的运行状态并检测故障或异常情况。

6.应用于权利要求1所述的一种地源热泵系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：所述地热能源回收系统(1)中的水或其他热介质传导通过地下管道循环流动在地热能源采集点和建筑物之间传输热能，所述地热能源回收系统(1)通过地下的热交换器(2)采集地下的热能；

地热能源中的热能通过热交换器(2)传输给热泵单元(3)中的蒸发器(4)，在蒸发器(4)中，介质从液态转变为气态，所述压缩机(5)将低温低压的蒸汽压缩，吸收地热能源的热能，高温高压的气体通过冷凝器(6)，释放热量，这时热泵单元(3)内产生的热量可以被传递给建筑物内部的供暖系统，在膨胀阀(7)的位置，高温高压的气体被放大，变成低温低压的制冷剂，重新进入蒸发器(4)，继续循环；

分发系统(8)将通过热泵单元(3)产生的热量或冷量传递到建筑物内部的不同区域，分别到达水暖系统(9)、辐射采暖系统(10)、空调系统(11)

控制系统(12)通过安装在建筑物内外的传感器，温度传感器(1202)、湿度传感器(1203)和压力传感器(1204)收集的数据传输给控制系统(12)，数据分析模块(1205)分析传感器收集到的数据，并根据预设的运行策略和用户需求做出相应的决策；

控制系统(12)向热泵单元(3)发送指令到热泵调节模块(1206)和水循环调节模块(1207)，调节其运行模式、工作频率和输出功率等参数，所述控制系统(12)控制与地热能源回收系统(1)相关的水循环，在不同区域的供暖和制冷系统之间分配热量或冷量。